鋼結構焊接施工應注意的問題

摘 要:焊接對鋼材性能的要求，焊接材料與母材的匹配，焊接對作業環境的要求，對焊接連接制作組裝的要求， 要重視焊接工藝評定， 要重視焊前及焊接過程的控制和焊后處理，等方面論述了在焊接鋼結構應用中出現的一些問題，在焊接鋼結構的施工中應當引起注意。

關鍵詞:鋼結構 焊接施工 問題

中圖分類號:F403.7 文獻標識碼:A

文章編號:1004-4914(2008)11-289-01

隨著國民經濟的發展，鋼結構逐漸擺脫了其造價昂貴的缺點，在工程中的應用越來越廣泛。焊接鋼結構以其構造簡單、加工方便、易于自動化施工，不削弱桿件截面，可節約鋼材等優點，得到了廣泛的應用。在焊接鋼結構應用中，也出現了一些問題，在焊接鋼結構的施工中應當引起注意。本文闡述筆者在此方面的一些心得。

一、焊接對鋼材性能的要求

某工程鋼結構φ1020×12鋼管，焊接后沿徑向產生開裂，裂紋長約1000mm，最寬處約20mm。

由于碳是影響鋼材可焊性的重要元素，焊接鋼結構用鋼材應保證碳（C）的極限含量，宜采用牌號Q235中B、C、D等級的碳素結構鋼和牌號Q345中B、C、D等級的低合金結構鋼。對構件節點約束較強，以及板厚等于或大于50mm，并承受沿板厚方向拉力作用的焊接鋼結構，應對板厚方向的斷面收縮率加以控制。上述質量問題后經查明，該鋼管的牌號為Q235A級，含碳量0.22%，焊接性能不良，焊接后的殘余應力造成開裂。

二、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，導致現場焊接出現問題。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。

三、焊接對作業環境的要求

鋼材焊接對環境的要求非常嚴格，如果在不良環境中施焊，就會產生焊接質量問題。因此，我們對鋼結構有三不焊的要求，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，易造成焊接處產生較大殘余應力或變形，甚至產生裂紋。

四、對焊接連接制作組裝的要求

為了保證焊接質量，對焊接連接的制作組裝要求，必須符合《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205—2001附錄C·0·2條的規定。達不到規定要求時，應更換或修理。

五、要重視焊接工藝評定

由于鋼結構工程中的焊接節點和焊接接頭，不可能進行現場實物取樣檢驗，而探傷只能確定焊縫的幾何缺陷，無法確定接頭的理化性能。為保證工程焊接質量，必須在構件制作和結構安裝前，由施工單位對其首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法、焊后熱處理等進行焊接工藝評定，并根據焊接工藝評定的結果制定相應的施工焊接工藝規范。

六、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熱和冷卻過程。在施焊時，焊件上產生不均勻的溫度場，焊縫及附近溫度高，達1600℃以上，其鄰近的區域則溫度急劇下降。不均勻的溫度場產生不均勻的膨脹。高溫處的鋼材膨脹最大，由于受到兩側溫度較低，膨脹較小的鋼材的限制，產生熱狀態塑性壓縮。在焊縫冷卻之后，會產生殘余應力或變形。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，焊縫冷卻后便產生了約束應力。

焊接殘余應力和變形的存在，會降低結構鋼度，對壓桿穩定產生不利影響，在低溫下使裂縫發展，加速構件的脆性破壞，并對疲勞強度不利。

為了減少產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。

總之，根據筆者經驗，凡是在焊接施工中重視了上述六個問題并加以有效控制的工程，焊接質量都能達到驗收要求。反之，如果不重視，往往會出現一系列的問題，進而影響工程的進度和質量。

（作者單位：東營市建設委員會，中建八局一公司，東營市建委 山東東營 257000）

(責編:賈偉)