建筑鋼結構焊接施工工藝

張 金

摘 要:焊接是鋼結構的主要連接方法,在建筑鋼結構的建設中發揮了重要的作用。文章詳細分析了高強鋼焊接、低溫焊接和厚鋼板焊接的施工工藝。

關鍵詞:鋼結構;焊接;施工

中圖分類號:TU391文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)22-0147-01

1高強鋼焊接施工工藝

1.1 焊材選配原則

①強匹配。強節點弱桿件:焊接材料熔敷金屬的強度、塑性、沖擊韌性高于母材標準規定的最低值。焊接接頭(焊縫及熱影響區)各項性能全面要求達到母材標準規定的最低值。②兼顧焊縫塑性。厚板焊接時按厚度效應后的強度選配焊材,節點拘束度大時可在1/4板厚以下配用低強焊材。③滿足沖擊韌性要求。必須重點選擇焊材的韌性,使焊縫及熱影響區韌性達到鋼材的標準要求。

1.2 最低預熱溫度確定方法

①裂紋試驗控制。根據斜Y坡口試樣抗裂試驗確定最低預熱溫度。②硬度控制。根據一定碳當量的鋼材,其不同板厚T形接頭角焊縫熱影響區硬度達到350 HV對應的冷卻速度(540℃時),查表確定焊接線能量。③根據裂紋敏感指數、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。④根據接頭熱輸入、冷卻時間和鋼材的特定曲線圖確定最低預熱溫度。

1.3 焊接質量控制

①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800 ℃～500 ℃區間的冷卻時間。②控制焊縫中碳/硫/磷/氮/氫/氧的質量百分比。選用優質堿性低氫焊材,采用良好的操作手法充分保護熔池金屬(短弧、限制擺動、傾角穩定)。③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,應根據鋼材本身的強化機理和供貨狀態,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。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,防止接頭出現弱化現象。

2低溫焊接施工工藝

2.1焊材的選擇

在低溫環境中,應盡量選擇低氫或超低氫焊材,對焊材嚴格執行烘焙和保溫措施。

2.2 焊前防護

在焊接作業區域搭防護棚,使焊接區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。

2.3焊接質量控制

①預熱與層間溫度。低溫環境下的預熱溫度應稍高于常溫下的焊接預熱溫度,加熱區域為構件焊接區各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內的母材,焊接層間溫度不低于預熱溫度或標準(JGJ81—2002)規定的最低溫度20℃ (兩者取高值)。②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。③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。④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,同時適當的后熱溫度還可以適當降低預熱溫度。

總之,鋼結構低溫焊接施工前,一定要根據實際情況做好焊接工藝評定試驗。必要時還要針對具體鋼種進行低溫焊接性試驗,制作出適合的焊接工藝指導書以指導實際焊接。另外,在低溫環境下,對焊工操作的不良影響也應給予足夠重視,一般環境溫度不宜低于-15 ℃。

3厚鋼板焊接技術

建筑鋼結構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125 mm,國家體育場(鳥巢)工程用鋼最大板厚達110 mm。大量鋼結構工程采用厚鋼板,促進了厚鋼板焊接技術的發展,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生的裂紋和減少變形,應主要考慮以下幾點:①選用合理的坡口形式。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、降低焊接殘余應力。②合理的預熱和層間溫度。③后熱和保溫處理。

參考文獻:

[1]JGJ81—2002,建筑鋼結構焊接技術規程[S].