大跨度鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量控制

金鑫

摘 要：近年來，我國很多興建的具有代表意義的建筑都是鋼結(jié)構(gòu)建筑。“鳥巢”“國家大劇院”等都是鋼結(jié)構(gòu)建筑物。由于其較強(qiáng)的可控性、較好的抗震性等優(yōu)勢，鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)越來越多。鋼結(jié)構(gòu)依靠自身的特殊優(yōu)勢在建筑工程中，尤其是高層建筑中應(yīng)用較為廣泛，如何提升鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量，確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性成為了建筑施工工作人員非常關(guān)注的問題。基于此，本文主要對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量控制進(jìn)行了簡要的分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：大跨度鋼結(jié)構(gòu)；焊接；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TG457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

本文選擇合適的焊接方法、焊接材料和工藝參數(shù)進(jìn)行制造焊接，并采取各種工藝措施以減小焊接變形和應(yīng)力，確保焊接接頭的質(zhì)量能滿足設(shè)計(jì)的要求。

1大跨度鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)特點(diǎn)

1.1焊接難度高，技術(shù)含量大

大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工過程中，預(yù)拼接是頻繁應(yīng)用的控制措施，利用這樣的方式可以在很大程度上提高施工精準(zhǔn)度。要先把預(yù)拼接工作做到位，把構(gòu)件帶入到施工現(xiàn)場之后，再進(jìn)行現(xiàn)場焊接，從而確保施工工作可以順利展開。

1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣

目前，社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展進(jìn)步的背景下，帶動(dòng)了大跨度鋼結(jié)構(gòu)的變化。目前大跨度鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)不是原先單一的一種形式，而是朝著越來越復(fù)雜多樣的方向發(fā)展，從而出現(xiàn)了更多的新型鋼結(jié)構(gòu)模式。例如“鳥巢”就使用了較為復(fù)雜的扭曲的空間桁架結(jié)構(gòu)。

2大跨度鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制

2.1工程概況

某城市工程，為跨度鋼結(jié)構(gòu)，位于兩座大廈之間。主梁結(jié)構(gòu)連續(xù)鋼桁梁跨度為66+70+66=202m，分為A、B、C三聯(lián)部分，寬度為15m，鋼結(jié)構(gòu)橋梁一樣共202m的連續(xù)鋼桁架。橋梁采用兩片主桁架結(jié)構(gòu)，承載385+385兩排機(jī)械車位，共5層，地面與鋼桁梁總高18m。同時(shí)鋼桁梁頂面這一層，還要成為兩幢大廈之間的人行通道與消防通道。底部鋼結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)件一樣，主要結(jié)構(gòu)采用Q345q鋼材制造。

2.2焊接工藝

2.2.1焊接順序和焊接參數(shù)

（1）鋼梁上下翼板、腹板的對(duì)接焊縫，采用截面3+2不對(duì)稱焊接，用埋弧焊焊接，先焊坡口大的一面再焊接反面，兩面施焊方向相同，防止焊后變形。（2）縱向加筋角焊縫：半坡口，采用CO2機(jī)械半自動(dòng)焊進(jìn)行焊接，兩面焊接方向保持一致，防止角變形。這樣的好處是可以熔透些，避免有裂紋擴(kuò)展，提升焊縫的疲勞能力。（3）翼板與腹板間焊縫：對(duì)于截面長方形箱型結(jié)構(gòu)外角焊縫，采用半坡口埋弧焊平位置焊接，左右上下4條焊縫的焊接方向一致，左右同時(shí)焊接，速度保持一致，這樣抗扭效果極好；主要是收縮應(yīng)力同步。H型鋼類似的結(jié)構(gòu)焊縫，采用2個(gè)H型鋼疊合反變形點(diǎn)固，這樣剛性固定起到反變形作用，采用機(jī)械半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊焊接，用CO2氣體保護(hù)焊角變形最小。（4）斜結(jié)構(gòu)矩形管結(jié)構(gòu)與上下橫梁之間采用熔透角焊縫，垂直矩形管結(jié)構(gòu)與上下橫梁之間采用熔透角焊縫。采用CO2氣體保護(hù)焊接，避免焊后角變形。為了避免焊縫過分密集集中，矩形管的角焊縫已經(jīng)有兩向與三向的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。在外加強(qiáng)板，把垂直矩形管、斜矩形管、橫梁3個(gè)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)在一起。加強(qiáng)板邊緣側(cè)與矩形管的角焊縫保持150～200mm。

2.2.2焊前預(yù)熱及層間溫度的控制

采用多層多道焊的方式保證焊縫的韌性，及時(shí)把前一道焊縫迅速退火，在層間溫度過低時(shí)，采用分段回焊法，保證層間溫度在范圍內(nèi)。

2.2.3焊后吸磁機(jī)械錘錘擊

厚板的焊縫應(yīng)力有縱向、橫向、板厚方向，在熔池冷卻的過程開始時(shí)厚度的伸縮應(yīng)力最大，其次在冷卻下來是橫向應(yīng)力，最后是縱向應(yīng)力，所以必須選擇特殊的方式錘擊，在熱脹冷縮的拘束過程中，會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力通過錘擊得以釋放，但完全徹底消除應(yīng)力，只靠錘擊還不夠，對(duì)于本工程Q345來說是合理的。（1）錘擊部位：根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，在垂直矩形管、斜矩形管、橫梁之間的角焊縫與平焊縫的兩側(cè)90mm范圍，進(jìn)行機(jī)械錘擊處理。H型鋼類似的結(jié)構(gòu)，錘擊上下翼板外側(cè)中間做直線運(yùn)動(dòng)。（2）錘擊方法：錘頭沿著焊縫縱向鋸齒形錘擊，速度約0.2～0.3m，勻速進(jìn)行，每段往復(fù)處理2～3遍。錘擊后錘坑的深度0.05～0.09mm，兩側(cè)鋸齒形邊緣總寬約60mm。對(duì)于箱體梁與焊接方向一致錘擊。

2.2.4檢測

在保障鋼結(jié)構(gòu)精密程度的前提下，利用焊接胎夾具的模式完成裝配與檢驗(yàn)。

2.2.5涂裝處理

對(duì)于安裝處理中涉及到的防腐涂料應(yīng)用，同樣也需要進(jìn)行規(guī)范化控制，切實(shí)保障相應(yīng)涂抹能夠具備完整性和全面性水平，降低可能存在的任何缺陷和遺漏問題。此外，在防腐涂料的使用前，還需要選擇相應(yīng)防腐涂料材料和防腐涂料配料，更是需要進(jìn)行有效監(jiān)管。

3大跨度鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制

3.1焊接變形矯正質(zhì)量控制

3.1.1焊接工藝措施

在焊接施工時(shí)，需要對(duì)焊接電流速度、焊接順序、焊接方向等因素進(jìn)行控制，減少其出現(xiàn)變形的概率。在順序上保障先短后長、先立后平的順序。在焊接時(shí)，以對(duì)接縫焊接優(yōu)先，在對(duì)焊搭接縫等進(jìn)行控制，從中間向兩側(cè)逐漸焊接。針對(duì)比較集中的焊接縫，可采取跳焊法，長接縫可采取對(duì)稱焊接法。

3.1.2物理矯正法

矯正鋼材變形可采取物理矯正法，利用鋼材物理反作用力，并借助壓力機(jī)、千斤頂?shù)仍O(shè)備，矯正鋼材構(gòu)件。在矯正過程中，需要將變形區(qū)域放置在中間，以緩慢方式對(duì)其進(jìn)行施力，對(duì)其進(jìn)行矯正。

3.1.3火焰矯正法

火焰矯正法利用金屬導(dǎo)熱性能，使其能夠在塑性狀態(tài)下產(chǎn)生變形，依靠金屬熱脹冷縮的收縮差，使其能夠按照矯正的方向產(chǎn)生形變，使其能夠保持原有的狀態(tài)。

3.1.4反變形法

反變形法需要利用夾具等固定性構(gòu)件，增加變形構(gòu)件的物理性能。在此之后，以焊接方式使鋼材產(chǎn)生收縮，利用溫度使其產(chǎn)生形變。由于在形變過程中受到外力控制，會(huì)保障其具有原有形態(tài)。

3.2提高大跨度鋼結(jié)構(gòu)焊接，保證焊縫施工質(zhì)量

影響大跨度焊接質(zhì)量的主要問題。所以為了提高我國在工業(yè)建筑中對(duì)于工業(yè)焊縫技術(shù)的發(fā)展，為了避免出現(xiàn)漏縫、裂縫的問題，我們最重要的就是應(yīng)該在焊縫的使用工具的材料上進(jìn)行選擇和控制。例如我們在選擇焊縫材料時(shí)。這個(gè)材料的主要作用就是用來控制和避免焊接出現(xiàn)裂縫的化學(xué)成分和物質(zhì)。應(yīng)用的主要原理就是通過降低母材和焊接材料之間的化學(xué)成分。另外，工人在實(shí)現(xiàn)焊接技術(shù)的過程之中。應(yīng)該通過降低控制焊縫電流以及焊縫速度等兩項(xiàng)工藝技術(shù)，這樣才能夠通過形成較低熔點(diǎn)共晶物，通過這樣的方式來防止出現(xiàn)焊縫焊紋。通過控制電流和速度的工藝能夠使焊縫截面上的寬度和深度達(dá)到國家所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之上，以此來實(shí)現(xiàn)控制熱量輸送的目的和要求。在提高焊縫的綜合性能時(shí)，最快速這邊捷的方法就是通過改善焊縫接頭內(nèi)部組織，在焊接的過程之前就進(jìn)行必要的焊前預(yù)熱和焊后冷卻的過程，這樣就能改善和提高焊縫工藝技術(shù)。

結(jié)束語

綜上所述，最近幾年，我國工程領(lǐng)域的發(fā)展較為迅速，建筑造型多樣，鋼結(jié)構(gòu)跨度不但增大，增加了鋼結(jié)構(gòu)焊接難度，單一的焊接方式也無法充分滿足實(shí)際的需要，多種焊接技術(shù)組合應(yīng)用變成了一種新的潮流。另外，應(yīng)用大跨度鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的過程中，要掌握好應(yīng)用得到原則，創(chuàng)新焊接形式，促使大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)和建筑行業(yè)快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王亞清.大跨度懸挑弧形鋼結(jié)構(gòu)Q345B厚鋼板焊接產(chǎn)生彎扭效應(yīng)的技術(shù)研究[A]..裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)研究及應(yīng)用[C].：，2017：8.

[2]徐小寶，張志偉，劉曉斌，林勝軍，張濤.超大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊接質(zhì)量控制技術(shù)[J].焊接技術(shù)，2015，44（09）：65-67.

[3]李科強(qiáng).某體育館鋼管桁架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究[D].天津大學(xué)，2014.

（作者單位：浙江東南網(wǎng)架股份有限公司）