建筑鋼結構的焊接工藝與性能分析

鄭照高

引言

當前，隨著社會經濟的快速發展，我國建筑事業進程逐漸加快，鋼結構產生的作用越來越高，加大對這一結構的研究力度，已經成為了相關單位和人員的首要工作。對鋼結構進行應用的時候，要明確注意鋼結構的焊接工藝，在提升焊接工藝的基礎上，將鋼結構性能全面發揮出來。所以，相關人員必須加大對鋼結構工藝的研究力度，掌握好焊接工藝的關鍵點。

1 建筑用高性能鋼的特點

建筑用鋼結構自身需要具備良好的加工以及力學性能，衡量鋼材性能的主要指標是斷面收縮率以及可焊性、強度等，因此，為了提升建筑結構的安全性，在選擇材料的時候，需要從綜合性進行考慮。從鋼結構焊接標準規范可以看出，隨著碳當量的增加，鋼材強度也會隨之上升，這一現象的出現，會在一定程度上增加焊接的難度，表1為鋼結構工程焊接的難度級別。

表1 鋼結構工程焊接難度級別

2 在建筑鋼結構中焊合起到的重要性

（1）在進行鋼結構建筑施工期間，選擇的連接方式主要是以工藝為主，有效合理的應用焊接工藝，不僅可以提升工作效率，與此同時，還可以保證建筑整體質量。在這一過程中，如果焊接工作實施的不合理，或者是焊接沒有起到實質性作用，那么必定會對整項工程產生不利的影響，導致工程隱患的發生。

（2）現階段，鋼結構的連接方式以焊接為主，焊接在鋼結構中具有較好的性能，靈活性高。對于建筑人員而言，可以拓展自身想象力，在這一基礎上來制定相關的方案。

（3）焊接在建筑鋼結構中產生的作用是十分重要的，首先，焊接明確要求具備一定的理論性和實踐性，并且在使用焊接種類的時候，不同的操作人員起到的效果是不同的。在具體工作期間，建筑連接工作一般處于環境較為復雜的區域內，這就明確要求連接點要具備良好的抗震性能和連接功能，在減少消耗量的基礎上來實現一定的視覺效果。

從以上論述可以看出，要想保證焊接在建筑鋼結構的質量，那么構建健全的質量管理體系，合理使用焊接技術是很重要的。

3 建筑鋼結構的焊接工藝要點和性能分析

3.1 選用原則

在建筑用鋼結構中，需要根據實際要求來合理選擇鋼材，按照鋼結構焊接規范內容，經過嚴格審核之后，才可以將鋼材應用到工程中去，并且在這一過程中，少不了良好焊接工藝的輔助。

對于鋼材焊接性能的技術材料而言，可以使用廠家或者是試驗的方式來獲取，生產廠家比較了解鋼材性能，因此，可以直接向生產廠家獲取。另外一點，可以讓具備檢測資質的第三方機構來測試鋼材整體性能。

3.2 焊接工藝

高強鋼焊接焊接工藝：

對于不同材質的鋼結構而言，使用的焊接工藝也是不一樣的，并且不一樣的焊接工藝產生的作用是不同的。首先，從高強度焊接工藝運行原理分析，在焊材中，要重視焊材的匹配性，焊接材料金屬強度以及沖擊韌性都必須高于母材規定的標準值，與此同時，在焊縫接頭位置處，焊縫以及熱影響區的各個指標要求都必須和母材標準最低值相符合。另外，高強鋼焊接結束的評價方式包含多種，分別為碳當量計算評定法、熱映去最高硬度十元評定法等，上述兩種方式是經常使用的一種方式，其產生作用大，效果極高。并且，合理的焊接工會手法是焊接工藝能否起到作用的關鍵，在對焊接質量進行控制的時候，要嚴格控制輸出以及冷卻速度，使得速度在規定時間段內。

3.3 焊接要點

3.3.1 根據實際情況來選擇焊接方式

焊接方法對于建筑鋼結構焊接性能的提升起到了決定性意義，因此，需要從具體需求以及機構特征來選擇，在工業或者民用鋼結構中，當靜荷載和動荷載同時作用的時候，超出3mm之后的鋼結構焊接，可以選擇組合形式，比如將埋弧焊、焊絲自保護焊以及電渣焊等相互結合到一起。針對結構性能較高的鋼結構焊接來講，所需的焊接熱輸入量不可以過低，這一中類型的焊接方法，可以首先選擇焊條電弧焊、氣體保護焊等。與此同時，經過相關實驗結果可以看出，高強鋼焊接熱輸入量不可以低于40kJ/cm。在以上講述的各種焊接方式中，熱輸入量分別是12-16、11-17、20-27。所以，一般來說，埋弧焊以及氣電立焊等最大熱輸出量必須高于50ki/cm以上。針對高性能鋼材而言，要想獲取高效率的焊縫金屬性能，那么首先要做的便是全面控制焊接整體的熱輸入連，尤其是對于D型或者E型鋼材而言，盡可能避免出現較高的焊接熱量，以免對焊縫接頭韌性產生不利的影響。當前，控制焊接熱輸出量的方式便是嚴格控制單道焊縫寬度，使用不同類型的焊接方法，單道焊縫寬度控制也是不一致的。比如，焊條電弧焊的寬度，要低于5倍焊條直徑，氣保焊寬度不可以超出20mm，在這一過程中，不要使用雙絲焊型的埋弧焊。

3.3.2 對于焊接質量的控制

在最低預熱溫度控制過程中，可以從以下的方法入手：

首先，實施裂紋試驗，根據實際情況確定出裂紋指數、預熱溫度以及板厚約束度等，全面的控制這一時間段。要想實現對焊接質量的準確控制，可以使用控制熱輸入以及冷卻液速度、應力和變形材料等。再者，進行低溫焊接的過程中，盡可能從氫含量較低的焊接材料入手，并且做好保溫處理工作，焊接期間盡量避免出現熱損失現象。對于厚板塊而言，要使用合理的坡口類型、城建溫度以及保溫等對策來防止焊接發生變形情況。最后，進行高強鋼焊接的時候，從鋼材質的強化機理考慮，并且在遵循相應指標要求的基礎上合理選擇鋼材以及完善的焊接工藝，以此保證整個焊接過程的質量。

4 實驗測量以及結果論述

在實驗工作中，主要是選擇鋼結構板材為厚度13mm的405/q235r復合板，在405鋼化學成分中，碳、錳以及硫等元素分別占據0.07，1.07，0.021，其中抗拉強度以及屈服強度主要為400MPa、315MPa、34%。

焊接工藝使用E5015型焊絲的焊條電弧焊，焊材分別使用ER309L以及A302以比較其焊接質量存在的差異性，接頭的拉伸力學性能使用CMT5105型電子萬能拉伸機實施測試工作，以此獲取不同程度的抗拉強度、屈服強度以及斷后伸長率數值，使用相機以及電子顯微鏡觀察焊縫的斷口形貌以及宏觀形貌，金相試樣由C2003A金相顯微鏡進行分析和檢測。

對母材以及兩焊接接頭實施常溫力學性能測試工作，兩者的抗拉強度以及斷后伸長率都和母材相接近，并且斷裂位置距離融合區域距離較遠，可以明確查看出基層和覆蓋組織以及放大之后的韌窩組織，兩類焊接接頭在母材區、過渡層區的硬度變化趨勢明顯是一樣的。

5 結語

在實施工作期間，工作人員要加大對建筑鋼結構焊接工藝以及性能的重視力度，通過使用合理的對策來提升焊接質量，使其在建筑中發揮出重要的價值。

[1]毛勇敢.建筑鋼結構的焊接工藝及其性能研究[J].科學技術創新，2017.

[2]張鵬，馬曉霞，王俊紅.建筑鋼結構的焊接工藝與性能研究[J].鑄造技術，2017.

[3]韓延輝，田成福，張莉莉.建筑鋼結構的焊接工藝及其性能研究[J].鑄造技術，2017.