鋼結構焊縫連接技術的應用和發展

【摘要】鋼結構是由鋼板、型鋼拼合連接成基本構件，隨著科學技術的發展，鋼結構已成為一種主要的建筑結構之一，鋼結構具有自身重量輕，穩定性強、施工簡單、建設周期短等優勢，因此在各行業得到了推廣應用，尤其是廠房和橋梁方面。鋼結構是由梁鋼、鋼柱連接裝配成空間結構。

【關鍵詞】鋼結構；焊縫；連接技術

鋼結構跨度大，通過節點連接空間整體結構，節點的連接質量對鋼結構建筑的整體質量至關重要，直接決定了鋼結構建筑的使用壽命。采用焊縫連接技術的節點連接質量明顯優于其它方式，具有剛度大，密封性好的優點，所以成為施工單位的首選技術。焊縫連接是將鋼結構部件采用物理方式連接在一起，隨著自動化技術的應用，提高了焊接技術的效率和質量，推動了焊縫連接技術在鋼結構工程中的應用。

1、焊縫連接的概述

我國早期建筑是鐵制建筑物的，現代化鋼結構起步較晚，經過多年發展現在已經成為鋼結構強國。尤其是2008年奧運會，極大帶動了鋼結構的發展，奧運會國家體育場等為代表的一批鋼結構工程，都具有國際一流技術水平，得到了世界各國的廣泛贊譽。我國鋼結構行業蓬勃發展，離不開先進的技術和設備，如波紋板自動焊接機床在鋼結構焊接中發揮著重要作用，實現了焊接自動化，保證了鋼結構節點焊接質量。世界一流的鋼結構企業多達上百家，有很多的鋼結構制作特級和一級企業。美國新海灣大橋是世界上跨度最大的鋼結構橋梁，我國振華重工承建了完成了大橋鋼結構的焊接施工，這是整個項目最大的難題，標志著我國焊接技術的進步和成熟。

2、焊縫連接技術的應用

2.1焊接存在的問題及解決措施

2.1.1焊接殘余應力

鋼結構在焊接時后產生劇烈的溫度變化，因為焊接部件受熱不勻，鋼結構的導熱系數大，熱脹冷縮的比較顯著，在膨脹時會產生縱向殘余應力，冷卻收縮時會出現橫向殘余應力。常見的方法一是利用熱時效法原理，從減少溫差的角度去消除殘余應力的影響。將需要焊接的部件預先加熱到一定的溫度，然后進行焊接，效果比較明顯，但是加熱需要大量的熱能，造成能源的浪費。二是局部低溫勢處理法。通過對焊縫兩側加熱，減少焊縫周圍焊接時的殘余應力，另一方面對其它部位冷卻降溫，讓這兩部分產生的殘余應力相互抵消，從而起到消除殘余應力的目的。

2.1.2焊接變形

因為焊接工作劇烈的溫度變化，所以焊接變形是焊接工作中不可避免的現象，但是可以通過技術手段減少焊接變形的影響。非人為因素主要是溫度變化等不可控因素造成的變形，一般都是外界因素的影響。如鋼結構部件焊接時受熱不均勻引起的變形。人為因素主要是指由施工操作人員的操作引起的變形，與人的技術水平有很大的關系，例如鋼結構部件焊縫不均，焊接時溫度、速度等變化較大等人為可以控制的因素，造成的變形。非人為因素是客觀因襲，不可能完全消除，所以技術人員要結合實際情況，科學的選擇焊接技術，減少變形的程度。針對人為因素，可以通過加強技術培訓，提高焊接水平等手段減少其不良影響。

2.1.3焊縫節點脆性斷裂

焊縫節點脆性斷裂是焊接工程中常見的問題之一，主要是鋼材地韌性、塑性等特性的變化引起的。它是焊縫節點不明顯的變形引起的斷裂。鋼材中除了含有鐵元素之外，還包括其它的元素，如碳、硅、錳等，這些元素含量多少直接影響了鋼材的物理性能。所以造成焊縫節點產生質量問題，出現裂紋、砂眼等情況，嚴重影響焊接質量。外界環境對焊接質量也會產生較大的影響，如果溫度較低，鋼材的韌性等性能降低，導致焊接出現脆性斷裂的幾率加大。為了保證鋼結構焊接質量，減少焊縫節點脆性斷裂可以從以下方面入手：一是科學選擇焊接工藝，在進行當板拼接時，根據材料的材質厚度等合理設定焊接參數，并采用對接焊縫，及時打磨焊縫表面減少應力變形。二是選用優質焊條，悍跳的材質決定了焊接的質量，不同的材料膨脹系數不一樣，所以要盡量選擇與鋼結構材質強度一致的焊條，減少膨脹系數的差距，減少形變引起的脆性斷裂。

2.2焊接形式及其優越性

鋼結構節點連接是鋼結構施工的核心環節，直接影響著工程的整體質量。節點的連接一般采用單一的連接方式，但是在進行項目的改造時，可以根據項目的具體情況，在一個連接節點處采用兩種以上的連接方式，增強節點的強度等性能，提高節點的連接質量。現在普遍的使用焊縫連接與栓接相結合的新型節點連接方式，大大提高了鋼結構的整體強度，保證了鋼結構建筑的穩定性和安全性。焊接技術根據鋼結構材料的性質來選擇，襯板應該采用雙邊焊縫構造，對接焊縫構造形式適用于梁柱節點。如果選用當角焊縫進行梁柱節點連接，容易產生裂紋。焊接連接技術與其它技術相比較，具有高效、成本低、操作簡單、節點連接質量好等優勢，可以提高鋼結構的穩定性。

2.3二氧化碳保護焊

因為二氧化碳保護焊利用二氧化碳隔絕空氣與焊絲，由于二氧化碳的防護保證了焊接的穩定性，減少了焊接部件的形變，提供了焊接的質量。二氧化碳保護焊操作簡單，焊接時對空氣污染小，焊接表面清潔不用進行后處理。而且適用范圍廣，不受工件厚度等因素影響。由于二氧化碳的保護作用，焊接時產生熱量及時冷卻，產生的應力變形小，提高了節點焊接的質量。焊接時由于光熱輻射較強，所以應該注意做好防護措施。深圳大運中心主體育館采用了二氧化碳氣體保護焊，解決了焊接變形和應力過大等難題，成為二氧化碳保護焊應用的標志性工程，體現了其在鋼結構焊機領域的優勢。

結語：

焊縫連接技術的發展，提高了鋼結構的穩定性，從而推動了鋼結構的發展。焊縫連接技術具有優越性能是其它連接技術無法比擬的。但是焊接技術的應用過程中也有節點脆性斷裂、焊接變形等缺陷，針對這些缺陷，要不斷優化焊縫連接技術在鋼結構行業的應用，提高鋼結構節點焊接質量，從而保證鋼結構建筑的整體質量，促進我國鋼結構行業可持續發展。

參考文獻：

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[2]楊思遠，顧云凡，于心月，等.淺談建筑工程槽式預埋件[J].建材發展導向，2018，16（12）：60-62.

作者簡介：

張蔡南（1962-），籍貫：浙江省衢州市，最高學歷：大專，職稱：中級工程師，職務：項目經理，研究方向：鋼結構。