剖析鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝及注意事項

1、剖析鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝及注意事項    摘要：焊接作為構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的一種主要連接方法，隨著新技術、新材料、新設備、新工藝的不斷涌現(xiàn)，在我國建筑鋼結(jié)構(gòu)建設中發(fā)揮更加重要的作用。據(jù)統(tǒng)計，約50以上的鋼材在投入使用前需要經(jīng)過焊接加工處理。因此，焊接水平的提高是實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術快速發(fā)展和確保建筑鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的關鍵所在。本文深入剖析了高強鋼焊接、低溫焊接和厚鋼板焊接等幾種施工工藝以及一些注意事項。關鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝焊接技術就是高溫或高壓條件下，使用焊接材料（焊條或焊絲）將兩塊或兩塊以上的母材（待焊接的工件）連接成一個整體的操作方法，在建筑鋼結(jié)構(gòu)的建設中發(fā)揮了重要的作

2、用。在近代的金屬加工中，焊接比鑄造、鍛壓工藝發(fā)展較晚，但發(fā)展速度很快。焊接結(jié)構(gòu)的重量約占鋼材產(chǎn)量的45%，鋁和鋁合金焊接結(jié)構(gòu)的比重也不斷增加。鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝一般可以分為以下幾種：一、高強鋼焊接施工工藝1、焊材選配原則強匹配。強節(jié)點弱桿件：焊接材料熔敷金屬的強度、塑性、沖擊韌性高于母材標準規(guī)定的最低值。焊接接頭(焊縫及熱影響區(qū))各項性能全面要求達到母材標準規(guī)定的最低值。兼顧焊縫塑性。厚板焊接時按厚度效應后的強度選配焊材，節(jié)點拘束度大時可在1/4板厚以下配用低強焊材。滿足沖擊韌性要求。必須重點選擇焊材的韌性，使焊縫及熱影響區(qū)韌性達到鋼材的標準要求。2、高強鋼焊接性評價方法碳當量計算評定法。熱影響區(qū)

3、最高硬度試驗評定法。插銷試驗臨界斷裂應力評定法。3、最低預熱溫度確定方法裂紋試驗控制。根據(jù)斜Y坡口試樣抗裂試驗確定最低預熱溫度。硬度控制。根據(jù)一定碳當量的鋼材，其不同板厚T形接頭角焊縫熱影響區(qū)硬度達到350HV對應的冷卻速度(540時)，查表確定焊接線能量。根據(jù)裂紋敏感指數(shù)、板厚范圍、拘束度等級、熔敷金屬擴散氫含量確定最低預熱溫。根據(jù)接頭熱輸入、冷卻時間和鋼材的特定曲線圖確定最低預熱溫度。4、焊接質(zhì)量控制控制熱輸入與冷卻速度。控制焊接電流、電壓、焊接速度以及熔敷金屬800500區(qū)間的冷卻時間。控制焊縫中碳硫磷氮氫氧的質(zhì)量百分比。選用優(yōu)質(zhì)堿性低氫焊材，采用良好的操作手法充分保護熔池金屬(短弧、限

4、制擺動、傾角穩(wěn)定)。應力與變形控制。選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法，如氣體保護焊；用小線能量，多層多道焊接；減小焊接坡口的角度和間隙，減少熔敷金屬填充量；采用對稱坡口，對稱、輪流施焊；長焊縫應分段退焊或多人同時施焊；用跳焊法避免變形和應力集中。總之，對于高強鋼的焊接，應根據(jù)鋼材本身的強化機理和供貨狀態(tài)，綜合考慮其性能要求，合理選擇焊接材料和試驗方法對其焊接性作出評價，制定合理的焊接工藝，以指導實際焊接生產(chǎn)。對該鋼種的焊接應主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。在焊接時應嚴格控制層間溫度和焊接線能量，防止接頭出現(xiàn)弱化現(xiàn)象。二、低溫焊接施工工藝1、焊材的選擇在低溫環(huán)境中，應盡量選擇低氫或超低氫焊材

5、，對焊材嚴格執(zhí)行烘焙和保溫措施。2、焊前防護在焊接作業(yè)區(qū)域搭防護棚，使焊接區(qū)域形成相對封閉的空間，減少熱量的損失，若無條件搭設防護棚，應該采取其他有效措施對焊接區(qū)域進行防護；氣體保護焊時，焊接氣瓶也應采取相應措施進行保溫。3、焊接質(zhì)量控制預熱與層間溫度。低溫環(huán)境下的預熱溫度應稍高于常溫下的焊接預熱溫度，加熱區(qū)域為構(gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內(nèi)的母材，焊接層間溫度不低于預熱溫度或標準(JGJ812002)規(guī)定的最低溫度20(兩者取高值)。加大定位焊時的熱輸入。適當加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長度，并采用與正式焊接相同的預熱條件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧

6、時弧坑一定要填滿，可以有效減少由于定位焊接引起的收縮裂紋。采用合理的焊接方法。盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴格控制層間溫度。焊接后熱及保溫。焊接后及時對焊接接頭進行后熱保溫處理，利于擴散氫氣的逸出，防止因冷速過快而引起的冷裂紋，同時適當?shù)暮鬅釡囟冗€可以適當降低預熱溫度。三、厚鋼板焊接施工工藝建筑鋼結(jié)構(gòu)中厚鋼板得到大量的使用，如北京新保利大廈工程使用的軋制H型鋼翼板厚度達到125mm，國家體育場(鳥巢)工程用鋼最大板厚達110mm。大量鋼結(jié)構(gòu)工程采用厚鋼板，促進了厚鋼板焊接技術的發(fā)展，同時也豐富了建筑用鋼的范圍。厚鋼板焊接的關鍵是防止由于焊接而產(chǎn)生的裂紋和減少變形，應主要考慮以下幾點：選用合理的

7、坡口形式。如盡量選用雙U或X坡口，如果只能單面焊接，應在保證焊透的前提下，采用小角度、窄間隙坡口，以減小焊接收縮量、提高工作效率、降低焊接殘余應力。合理的預熱和層間溫度。后熱和保溫處理。四、鋼結(jié)構(gòu)焊接施工還應注意的幾個注意事項1、焊接材料與母材的匹配雖然焊接材料的選擇是設計人員的責任。但是由于種種原因，部分設計人員并沒有重視此類問題，導致現(xiàn)場焊接出現(xiàn)問題。焊接材料與母材匹配的原則是“不同強度等級母材選型；鑄鋼件與鋼材焊接時，焊接材料按鋼材選型。原因是焊接材料的強度普遍要求高于母材，材料連接處的焊接材料的強度不應與母材強度相差過大。2、要重視焊前及焊接過程的控制和焊后處理焊接過程是一個不均勻的加

8、熱和冷卻過程。在施焊時，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場，焊縫及附近溫度高，達1600以上，其鄰近的區(qū)域則溫度急劇下降。不均勻的溫度場產(chǎn)生不均勻的膨脹。高溫處的鋼材膨脹最大，由于受到兩側(cè)溫度較低，膨脹較小的鋼材的限制，產(chǎn)生熱狀態(tài)塑性壓縮。在焊縫冷卻之后，會產(chǎn)生殘余應力或變形。另外，實際焊接接頭中，有的焊件不能自由伸縮。施焊時膨脹受到阻礙，焊縫冷卻后便產(chǎn)生了約束應力。焊接殘余應力和變形的存在，會降低結(jié)構(gòu)鋼度，對壓桿穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，在低溫下使裂縫發(fā)展，加速構(gòu)件的脆性破壞，并對疲勞強度不利。為了減少產(chǎn)生焊接殘余應力和變形，在施焊前可以采用預設反變形，預熱等措施進行預防；在焊接過程中采用合理的施焊次序，如鋼

9、板對接時采用分段退焊，厚焊縫采用分層焊，工字形截面按對角跳焊等；焊后可采用消氫處理或焊后熱處理等方式消除應力、矯正變形。3、焊接對作業(yè)環(huán)境的要求鋼材焊接對環(huán)境的要求非常嚴格，如果在不良環(huán)境中施焊，就會產(chǎn)生焊接質(zhì)量問題。因此，我們對鋼結(jié)構(gòu)有三不焊的要求，即四級以上大風天不焊，雨天不焊，低溫不焊。這類天氣，焊接后焊縫材料降溫迅速，易造成焊接處產(chǎn)生較大殘余應力或變形，甚至產(chǎn)生裂紋。根據(jù)平時的工作經(jīng)驗，五、結(jié)束語總之，不同的焊接方法有不同的焊接工藝，而不同的焊接工藝又需要注意不同的問題。作為構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的一種主要連接方法，凡是在焊接施工中重視了問題并加以有效控制的工程，焊接質(zhì)量都能達到驗收要求。反之，如果不重視，往往會出現(xiàn)一系列的問題，進而影響工程的進度和質(zhì)量。參