建筑鋼結構焊接工藝主要技術分析

楊冬梅

摘 要：焊接如今已經被廣泛應用于鋼結構的制作和安裝工藝之中。而鋼結構焊接的技術水平直接關乎工程的質量。因此必須對焊接技術進行全面分析，并采取有效的焊接技術，以確保不斷提高生產效率和鋼結構工程質量，降低企業生產成本。

關鍵詞：鋼結構；焊接工藝；技術

一、鋼結構焊接的技術要點

1、高強鋼焊接技術

焊材的選擇：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。必需重點選擇焊材的韌性，使焊縫及熱影響區韌性達到鋼材的規范要求。

高強鋼焊接性評價方法：①碳當量計算評定法。②熱影響區最高硬度試驗評定法。③插銷試驗臨界斷裂應力評定法。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350HV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度。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。

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維護熔池金屬（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；用跳焊法防止變形和應力集中。

對于高強鋼的焊接，應根據鋼材自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做出評價，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。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

焊材的選擇，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。焊前防護，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。

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。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。

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125mm，國家體育場（鳥巢）工程用鋼最大板厚達110mm，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：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、提高工作效率、降低焊接剩余應力。合理的預熱和層間溫度。

二、鋼結構焊接的常見問題與解決方案

1、主要問題

在X類型坡口熔透焊縫中，在施焊過程中由于反面的清根不徹底，導致在焊縫中出現質量問題。采用墊板的V類型的坡口焊，由于墊板靠焊縫的一側墊板表面的氧化皮、鐵銹、油污等未清理干凈或者清除不徹底，直接在上面施焊，事后通過儀器檢測發現墊板處存在質量問題。由于工藝文件編制的不合理，如焊接位置狹小工作面不能展開、坡口大小的設計不滿足施工要求、在焊接過程中采用的焊接電流不滿足要求、由于焊接工序不正確導致的不可矯正的變形、中厚板的加工事先沒有進行預熱處理，焊接過程中的保溫措施及層間溫度的控制不當等。

2、措施

編制正確的工藝文件，特別是對于采用中厚板焊接的構件，要結合具體的工程結構特點制訂相關的焊接工藝評定，做好試驗過程中的記錄，為以后的施工積累經驗。對于坡口的大小，預留的間隙等嚴格的按國家標準進行確定。保證工藝文件制定的準確性、可操作性、經濟性和適宜性。對于焊接材料的選擇必須通過焊接工藝評定的試驗和國家的標準加以確定，在施工過程中的使用，要求嚴格的按照國家標準進行用前存放、用時焙烘，保溫溫度必須控制在規范要求的溫度之內。

三、總結

總而言之，在大多數的情況下，通過采取正確的鋼結構焊接技術，可以有效地控制鋼結構的焊接變形，以達到確保工程質量的目的。但由于材料、結構以及焊接施工現場環境等因素的復雜多變，還應該在實踐中不斷總結和積累焊接經驗，提高控制焊接應力和焊接變形技術水平。

參考文獻

[1]吳國慶.大截面型鋼結構吊裝及焊接精度控制技術研究[J].廣東建材，2018（1）.

[2]傅建波.超高層建筑鋼結構伸臂桁架施工技術分析[J].工程建設與設計，2018（1）：29-31.

[3]劉淵.激光-電弧復合焊接專利技術分析[J].科技創新與應用，2018（5）.

[4]李文鋒，丁順霞，賀水冰.深熔焊熔深不夠原因分析及解決方法[J].機械工程師，2018（1）：160-161.

（作者身份證號碼：220182198905015547）