建筑鋼結構焊接技術發展趨勢探討

摘要：鋼結構以其眾多的優越性能正廣泛應用在建筑領域，而焊接技術作為建筑鋼結構發展的技術支撐也越來越受到人們的重視。本文通過對建筑鋼結構焊接技術的現狀進行簡要分析之后，重點探討了建筑鋼結構焊接技術發展過程當中的幾種焊接新技術的出現于應用情況，最后提出了未來建筑鋼結構焊接技術的發展趨勢。

關鍵詞：建筑鋼結構；焊接技術；發展趨勢

1 鋼結構建筑簡述

鋼結構因為其具有的施工周期短、受外在環境影響小、擴大空間面積、可重復利用性、抗震性能優越、施工方便等優點所以廣泛的應用在高層建筑、空間鋼結構工程、廠房、倉庫、碼頭、橋梁當中，而且慢慢形成了具有自身施工特點的施工工藝。然而鋼結構的焊接技術對于鋼結構建筑的發展起著關鍵性作用，由于有了焊接技術的進步才有今天鋼結構建筑的發展，所以在重視鋼結構建筑的發展的同時也要注重鋼結構焊接技術的研發與創新。

2 建筑鋼結構焊接技術現狀分析

2.1焊接技術和焊接材料的發展

新中國成立之后我國的經濟有了大力發展的保障，特別是在建筑領域當中不僅鋼筋混凝土得到空前的發展，鋼結構技術在建筑業的應用也越來越廣泛，特別是鋼結構焊接技術的發展更是給鋼結構建筑的出現帶來了技術支撐。在20世紀30年代的時候在鋼結構的焊接技術領域出現了一種新的焊接技術，即焊條電弧焊技術，在40年代的時候中期埋弧焊又成為了主要的焊接技術，69年代之后陸續出現了實心焊絲、螺栓焊、藥芯焊絲氣體保護焊、熔嘴電渣焊等新技術。可想而知，這些焊接技術的出現給鋼結構建筑的發展提供了強大的技術支撐，雖然焊接技術很多，但是并不是每一種焊接技術都是可以應用在建筑鋼結構的焊接當中，焊接技術與焊接工藝的選擇要根據鋼結構建筑的原材料以及焊接材料等來確定。

2.2建筑鋼結構焊接設備的發展現狀

焊接設備的選用關系到建筑鋼結構的焊接質量，所以注重焊接技術的同時也要注重焊接設備的發展。目前我國的很多焊接設備都是從國外進口的或者是國外技術中國制造，不選我國的焊接設備的主要原因是我國的焊接技術發展時間不長，生產的焊接設備的技術還落后于外國。但是我國的鋼結構制造企業在引進外國先進焊接設備進行生產的同時也在積極的開發屬于咱們中國自己的焊接設備，所以相信不久之后我國生產焊接設備技術一定會趕上世界的步伐。

2.3焊接技術人員的培養現狀

鋼結構的焊接工作是一個技術性非常強的工作，它對焊接技術人員的技術水平以及綜合素質都有著較高的要求。雖然我國的鋼結構建筑正蓬勃發展，鋼結構焊接技術從業人員也與日俱增，但是由于我國的優秀技術人員比較欠缺，焊接技術的理論發展還不是很完善，所以就造成了我國焊接技術人員的技術水平以及綜合素質會相對較低。和發達國家相比較，我國在對焊接技術人員的培訓、管理、資質考核等方面的工作還不是很全面，甚至有時會出現市場混亂的局面，不同種技術人員從事的工作參差不齊，這樣根本不能夠保證我國焊接技術的發展。

3 建筑鋼結構焊接技術的發展趨勢

3.1新技術的創新應用

建筑鋼結構技術在工程建設領域應用越來越廣泛的一個重要原因是鋼結構焊接技術的不斷創新發展，焊接新技術的不斷出現保證了建筑鋼結構的質量以及結構類型的多樣性。建筑鋼結構焊接新技術主要包括高強鋼焊接技術、低溫焊接技術、厚鋼板焊接技術、鑄鋼和鑄鋼節點焊接技術、組合樓板栓釘穿透焊技術及其他新技術等，下面就列舉幾種新的焊接技術來說明建筑鋼結構焊接新技術的創新應用。

3.1.1高強鋼焊接技術

北京新保利大廈是我國首次把高強鋼應用到實際建筑工程當中來，經過近幾年的發展高強鋼在鋼結構工程當中的應用越來越廣泛，而高強鋼焊接技術也得到了很好的發展。高強鋼焊接技術當中焊材的選配要遵循強匹配、滿足沖擊韌性以及兼顧焊縫塑性等原則。在高強鋼焊接技術當中確定預熱溫度的主要方法包括裂紋試驗控制方法；硬度控制方法；根據裂紋的敏感值、拘束度等級、板厚范圍等來確定最低預熱溫度；根據鋼材的特定曲線圖來確定等。高強鋼焊接質量的控制內容主要有三方面，首先要控制好焊接電壓、電流、焊接速度以及冷卻時間等；接著控制好焊縫當中碳氧等元素的配置比例，盡量選擇堿性低的優質焊材；最后要控制好應力和變形，盡量選擇低熱及高能量密度的焊接方法，采取多層道進行焊接，還有就是減少焊接坡口的間隙以及角度，減少熔敷金屬的填充量。在高強鋼焊接技術的材料選擇方面一定要選擇合理含碳量的鋼材，含碳量為0.36%的QST工藝強化高強鋼就很適合這種焊接技術，它在新保利大廈工程當中得到了很好的驗證。

3.1.2低溫焊接技術

低溫對于鋼結構建筑的施工影響比對混凝土施工小的多，但是也不能說沒有影響，在鋼結構低溫焊接技術沒有出現之前鋼結構冬季的低溫天氣對于鋼結構施工還是有很大的不利影響。低溫焊接技術和常溫焊接技術的區別主要表現如下：①焊接材料的選擇上要盡量選擇低氫材料，必要時對其進行保溫處理；②焊接前的防護處理，由于低溫環境下焊接區不容易保溫，熱量損失嚴重，所以盡量選擇氣體保護焊或者在焊接區搭設防護棚；③低溫環境下的預熱溫度要比常溫下的高，加熱區也要擴大100mm左右；④加大熱輸入值；⑤焊接后要立即對焊接接頭處進行有效的保溫處理，這樣有利于焊接處氫氣的散出，防止后期冷裂紋的出現。

3.1.3組合樓板栓釘穿透焊技術

由于組合樓板在高層建筑鋼結構當中的大量使用，所以也給栓釘穿透焊技術的發展提供了平臺，穿透焊技術指的是在進行焊接時通過電弧的燃燒使得栓釘穿透壓型鋼板并焊接在鋼梁的表面上，這時候栓釘起到的兩個關鍵性作用為水平方向的抗剪和垂直方向的抗掀起。通過對國內外實際工程當中上萬個焊接參數的收集分析研究之后，把組合樓板栓釘穿透焊的過程分為起弧、不穩定燃燒、穩定燃燒和熄弧頂鍛這四個階段，并在焊接的過程控制當中引入了能量控制法，穿透焊技術在國內外都得到了廣泛的質量驗證，比如說我國北京LG大廈工程項目當中所采用的樓板為閉口型鍍鋅鋁鋅壓型板，板的厚度達到了1.5mm，樓板的安裝施工的指導思想就是能量控制法，安裝之后樓板的合格率高達98%，比普通焊接技術及普通施工的合格率高了15個百分點。

3.1.4鑄鋼及鑄鋼節點焊接技術

鑄鋼節點之所以廣泛的應用于一些大跨度的空間桁架結構當中，主要是因為它具有良好的加工性能以及復雜多變的建筑造型，特別是在處理復雜交匯節點方面更具優勢。但是鑄鋼節點的應用也有一定的缺點，因其含碳量比較高，雜質比較難以控制，而且鑄態時的組織晶粒比較大，導致了其焊接性能會相對較差，所以鑄鋼節點對于焊接工藝的要求也很高，主要表現在減少殘余應力來防止裂紋的產生。目前我國的鑄鋼節點已經在很多實際工程中得到應用，比如國家體育場鳥巢的桁架柱采用的就是鑄鋼節點，還有廣州會展中心的桁架鑄鋼支座，特別是天津經濟技術開發區的標志性建筑雕塑，創造了鑄鋼件最大板厚的記錄，該工程從設計、安裝施工及焊接等方面形成了一套新的技術工藝，填補了我國超厚鋼板鑄件的空白。

3.2焊接設備的創新發展

目前，建筑鋼結構當中所應用到的焊接設備主要包括手工電焊機、電渣焊機、MIG和MAG焊機、埋弧焊機等，但是隨著科學技術的不斷進步以及電子技術和微電子技術的不斷發展，電焊機也變得越來越輕巧實用，正朝著高效、節能、優質、操控性強等方向發展。特別是逆變電源的發展給焊接設備的發展提供了新的契機，逆變電源焊機的體積僅為傳統電源焊機重量的1/3，重量下降到1/5，而且它的可空性比傳統電源焊機好的多。如果逆變電源焊機能夠采用微處理器來進行控制，那么它就能夠實現一臺機子有多種焊接方法的功能，微處理器的安裝操作也很簡單，只需要變更一下軟件或者改變面板的操作功能指示即可。現在有一種新的控制技術為雙零開關諧振電路控制技術，這種技術正開始應用于逆變電源焊機上，經過實驗表明這種新技術的應用在高效、節能、環保等方面更具優勢。

3.3提高焊接技術人員的素質

焊接技術是一門專業性非常強的技術，沒有經過嚴格培訓和考核的人是不能夠勝任焊接這項工作的，所以要想提高焊接質量和焊接效率就必須注重對焊接技術人員的技術培訓和素質培訓。二十一世紀雖說是網絡風靡的時代，但是人類的整體能力的提高對社會的發展也是具有決定性作用的，并不是說單獨靠網絡就能夠促進工業生產的進步以及經濟的增長。在建筑鋼結構焊接領域也要注重提高焊接技術人員的數字文化水平以及專業焊接技術水平，只有讓焊接技術人員具備了能夠把其所學的專業知識應用到工作當中來才能夠給焊接技術未來的發展帶來光明。

4 結束語

通過分析之后我們發現焊接技術在建筑鋼結構的發展過程中起著非常關鍵的作用，焊接技術的發展除了要研發出新的焊接技術之外，還要在焊接設備、焊接材料、焊接技術人員的培養考核等方面下功夫，這樣才能夠使得焊接技術的發展跟上建筑鋼結構的要求。

參考文獻：

[1]林觀志，王斌. 建筑鋼結構焊接技術現狀和發展趨勢[J].機械工人. 2003（05）

[2]段斌，孫少忠. 我國建筑鋼結構焊接技術的發展現狀和發展趨勢[J].焊接技術. 2012（05）