鋼結構焊接施工工藝探討

師馬利

[摘? ? 要 ]當前在各種建筑形式中，鋼結構已經是最主要的結構形式，而焊接作為鋼結構的主要連接方式，其施工工藝水平將直接決定了施工質量，所以深入研究和探討鋼結構焊接施工工藝，保證焊接施工質量，對于保證鋼結構工程質量有非常重要的意義。本文將首先探討高強鋼焊接、低溫焊接的主要施工工藝;然后總結當前鋼結構焊接施工中的常見問題，最后針對性地總結各種問題的處理方法。

[關鍵詞]鋼結構;焊接;施工工藝

[中圖分類號]TU7 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）11–00–03

[Abstract]Pick to current in various kinds of architectural form， the structure of the steel structure is the main form， and welding as the main connection of steel structure， its construction technology level will directly determine the construction quality， so in-depth study and discussion on the steel structure welding construction technology， ensure the quality of welding construction， to ensure the quality of steel structure project has very important significance. This paper will first mainly discuss the high strength steel welding， low temperature welding of the main construction technology; Then summarize the common problems in the current steel structure welding construction， and finally summarize the treatment methods of various problems.

[Keywords]steel structure; Welding; The construction technology

鋼結構是當前各類建筑形式中應用最為廣泛的一種結構形式，該結構具有如自重輕、建設周期短、外形豐富、適應性強等優勢，所以受到人們的普遍歡迎。鋼結構施工中，焊接是最主要的連接形式，焊接技術的好壞也直接決定了鋼結構工程的質量。就是實際情況來看，鋼結構中的焊接工藝，不但工程量大，而且質量要求高。對于鋼結構焊接工藝，一方面必須要不斷創新，提升焊接工藝水平，另一方面則需要注意焊接的細節和要點，保證質量水平。

1 鋼結構焊接施工工藝

1.1 高強鋼焊接施工工藝

1.1.1 焊接材料選取

對于高強鋼焊接使用的焊材來說，必須要具備以下3個特征。一是強匹配性，要求焊接材料熔敷金屬的強度、塑性、沖擊韌性均不得低于母材所要求的范圍的下限，同時要保證焊接的接頭位置的各項特性，均不得低于母材性能范圍的下限。二是要具備良好的焊縫塑性，對于厚板來說應依照厚度效應后的強度作為選擇標準。三是要具有合適的沖擊韌性，這樣才能保證焊縫與熱影響區符合實際要求。另外如果需要焊接的是無縫鋼種，一般都是以低H或超低H焊材來實施焊接，從而保證焊接后的各項力學指標[1]。

1.1.2 高強鋼焊接性評價方法

就當前實際情況來看，高強鋼焊接性的評價主要有如下的3種方法，一種是碳當量計算法，第二種是熱影響區最大硬度法，第三種是插銷試驗臨界斷裂應力法。在實踐中可以基于實際情況選擇相應的方法。

1.1.3 最低預熱溫度

通常對于高強鋼焊接的最低預熱溫度，可以采用4種方式來確定。

①裂紋試驗法，就是對材料實施斜Y坡口試樣抗裂試驗，從而得出這一參數。②硬度控制法，就是針對不同碳含量不同厚度的鋼材，根據焊縫熱影響區的硬度增加至350HV

的冷卻速度，進而查表獲取。③基于材料的板厚范圍、拘束度等級等指標來作為確定最低預熱溫度的依據。④建立通過具體鋼材的熱輸入與冷卻時間的關系模型來獲取最低預熱溫度[2]。

1.1.4 焊接工藝要點

①務必要對熱輸入與冷卻速度嚴格控制，另外要確保焊接電流、焊接電壓以及焊接速度符合相應的標準。②務必要確保焊縫中的中碳、硫、磷、氮、氫、氧的質量比重符合相關要求。焊接過程中要保證焊接手法的正確，以確保熔池金屬能夠得到有效保護。③焊接過程中務必要控制好變形與應力。焊接方法方面盡量使用氣體保護焊這樣的具有高能量密度且低熱輸出特性的方法;焊接過程中盡量實施對稱對輪施焊;對于較長的焊縫要采用分段退焊或多人同時焊接的方式展開使用;此外要使用跳焊法要控制變形和應力。

在實施高強鋼焊接施工過程中，必須要充分考慮所選擇的鋼材的自身性質以及采購的材料的質量特性，從而選擇最恰當的焊接材料，并且在焊接完成以后，使用最適當的質量評估方法檢查質量，從而保證焊接施工的質量滿足施工要求[3]。

1.2 低溫焊接的施工工藝

1.2.1 焊接材料選取

對于用于低溫焊接的焊接材料，因為必須要滿足低溫環境中的焊接要求，所以必須要盡量控制氫材料，選擇含氫較少的焊材;另外對于焊材還必須要做好保溫與烘焙，以確保焊接中能夠發揮較好的性能。

1.2.2 焊接前的防護措施

低溫焊接必須要盡量降低熱損失，所以可以選擇建立專門的保護房的形式，在密閉空間中焊接以保護熱量。如果無法滿足防護房的建設需求，可以選擇其他一些保溫措施。

1.2.3 焊接工藝要點

①要嚴格控制好預熱與層間溫度。通常來說與常溫焊接相比，低溫焊接對于對于預熱溫度的要求要更高一些，而且預熱所需的范圍相對更加廣泛，至少包括焊接點周圍2倍厚度的區域內，并且最低不得少于100 mm。而焊接層的溫度要給預熱溫度更高一些，或相比于規定的最低溫度不得小于20 ℃，在實際作業中在上述2個數據中選高者。②要保證焊接方法的合理性，通常應當優選窄擺幅、多層多道焊接，從而使層間溫度得到有效控制。③要做好焊后保溫措施。焊接完成以后應當對焊接接頭實施有效的保溫，這樣能夠是氫氣盡量被擴散釋放，同時能夠避免因為過快冷卻而造成冷裂縫[4]。

1.3 厚鋼板焊接技術

在鋼結構中，厚鋼板有非常廣泛的應用。厚鋼板在焊接過程中要盡量注意如下幾點。

①要確保坡口形式的合理性。比如要優先選擇雙U形或X坡口。如果焊接過程中必須單面焊接，則應當在確保焊透的基礎上，選擇小角度窄間隙坡口，這樣能夠最大限度地提升效率，降低焊接殘余應力。②要嚴格控制好預熱與層間溫度;③做好焊接后熱與保溫措施。

2 鋼結構焊接中的常見問題

2.1 焊接局部變形

局部変形是鋼結構焊接施工中較為常見的一種問題。出現焊接局部変形，一方面與構件自身性質有關，比如剛性相對不足的焊件，焊接時容易出現收縮進而造成局部変形的質量問題;另外也與焊接人員注意力不足，導致在焊接過程中應力釋放不均有關，這樣也容易產生局部變形。

2.2 焊接側彎扭曲

側彎扭曲同樣是一種較為嚴重的質量問題。該問題的出現主要是因為加工構建在組裝時，間隙設置的均勻度不足，或者在構件組裝的過程中平臺搭設位置不佳，或者運輸過程中起吊點選擇的位置不當，進而造成鋼構件的側彎。扭曲會造成更加嚴重的質量問題，其主要原因與間隙均勻性不足有很大的關系。

節點角鋼在拼接時，如果沒不能很好地保證其嚴密性，焊接質量很可能會存在問題。此外，構建焊接過程中的翻轉，沒有進行有效地加固也是造成側彎扭曲的重要原因[5]。

2.3 焊接裂紋

焊接施工中出現了裂紋質量問題，最主要的原因是焊條質量不達標，焊接定位點不符合標準要求以及定位點設置數量不足，此外再加上零件自身精確性不佳，都可能會導致焊接完成的鋼構件出現裂縫。此外，強力組裝鋼構件，也容易對焊接質量造成影響，厚度較大的鋼構件，在焊接之前沒有做好預熱措施，這同樣是導致焊接裂縫的重要原因。

2.4 焊瘤質量問題

焊瘤的具體表現就是金屬被融化以后沒有很好地停留在母材上，沿著焊縫滑落到周邊。焊縫的出現主要是沒有被有效熔合以及有夾渣現象出現造成的。焊瘤現象在橫焊、立焊等焊機誒施工中相對較多。焊瘤的出現關鍵還是因為焊接額工藝和手法不當，進而引發質量問題。

2.5 未焊透或咬邊

在鋼結構焊接施工中，無論是出現未焊透現象還是咬邊問題，原因與母材局部未有效熔合，坡口設計質量不達標，以及焊絲角度不正確等與密切關聯。而咬邊問題的出現，很大程度上是由于母材融化，但是焊縫技術沒有能夠很好地予以補充，這與電流相對偏大以及焊條操作角度不當有關。

2.6 夾渣與氣孔質量

夾渣問題的出現，大多是因為焊層形狀不佳，坡口角度不當的原因造成的;而氣孔的出現，則與焊接部位的清潔程度不佳，焊條與焊劑未按照相關要求予以保溫和烘干，導致施工工藝穩定性不佳。

3 鋼結構焊接施工常見問題的處理方法

3.1 具備變形防范措施

在施工過程中，要想有效防范局部変形，需要首先針對焊接結構的構建展開科學布置，確保焊縫的均勻性符合要求，并且保證構建剛度滿足相關標準。另外在焊接施工的過程中，務必要遵循標準的焊接順序展開焊接。對于出現了局部變形的鋼構件，如果變形情況相對輕微，可以采用火焰矯正方式來實施糾正;如果變形狀況較為嚴重，則需要以千斤頂烘烤矯正。另外也可以采用局部反變形處理，如在構建加工平臺上采用一定的限制變形措施，從而達到防變形的目的。

3.2 側彎扭曲防范措施

要想在焊接施工中預防側彎扭曲，則必須要從多個角度展開預防。首先在焊接作業之前必須要對施工平臺的水平型展開有效地檢查，確保其符合施工標準;同時在構建運輸過程中，務必要保障受力均勻性，以免側應力過

大造成變形。另外在構建拼裝作業中，要重視基準面的水平性，并嚴格保證下料尺寸的準確性。對于出現了側彎的構建，火焰烘烤結合千斤頂同樣是非常有效的矯正處理;如果扭曲的程度相對較大，可以首先以火焰打開主焊縫，對翼縫實施矯正。通過上述方法，可以在很大程度上對側彎扭曲

實施處理。

3.3 焊縫裂紋防范

焊接施工中對于焊縫裂紋的防范至關重要。首先務必要對焊件材質展開全面檢查，確保其質量符合焊接要求，尤其是要保證硫、磷含量在標準以內。其次要選擇與母材相匹配的焊接材料以及焊劑，從而為保證焊接質量奠定良好的基礎。

操作過程中務必要設置科學合理的定位點焊接數量，并且要嚴格禁止在變形狀況下強行焊接。此外要盡量降低焊接應力，保證焊接的順序符合相關要求。還有，在低溫焊接、厚鋼材焊接的過程中，務必要母材實施充分的預熱;焊接結束以后要對其采取有效的保溫措施，避免其溫度驟然降低。對于出現的焊接裂縫，可以直接至裂縫位置采用氣弧刨將其消除，然后再重新實施焊接。

3.4 焊瘤防范

要防范焊瘤的出現，主要是要通過保證電流的穩定性、同時盡量加快焊接速度，這樣也能夠保證熔池溫度得到有效的控制。另外焊接過程中必須要做好焊池的控制。

3.5 未焊透與咬邊的防范

避免未焊透與咬邊，最好能夠采用大電流焊接;如果是角焊縫施工，則應當避免使用直流電源。此外，務必要注意坡口的清潔度滿足要求。另外，要防止出現咬邊，還需要控制好電流與焊速，保證施工流程的正確性。焊接過程中要控制好焊條，不可產生太長的電弧。

3.6 夾渣與氣孔的防范

首先必須要保證坡口的清潔度;其次盡量采用大電流焊接，盡量保證短電弧，同時使電弧停留時間盡量得到延長。對于出現的夾渣問題，如果過于嚴重則需要將其刨去，然后重新焊接。對于氣孔問題的防范，還需要注意對焊條和焊機的保溫和烘烤。

4 結束語

綜上所述，對于鋼構件來說，焊接施工工藝直接決定了工程的施工質量。因此，在施工過程中務必要嚴格按照施工工藝要求展開施工，同時做好質量控制措施，這樣才能夠更好的保障整體工程質量。本文對鋼結構焊接主要施工工藝、常見問題、防范措施展開簡要論述，希望能夠對相關從業者有所幫助。

參考文獻

[1] 杜曰武.高層鋼結構施工工藝及焊接技術的應用[J].綿陽師范學院學報，2011，30（5）：44-46，49.

[2] 徐鵬毅.鋼結構焊接現場施工工藝探討[J].中國高新技術企業，2008（10）：205-206.

[3] 張振宇.淺談鋼結構施工中機械焊接工藝的應用[J].科技風，2014（12）：131.

[4] 陳立新.淺談鋼結構施工中機械焊接工藝的應用[J].中國高新技術企業，2012（23）：56-57.

[5] 寇小星.淺談鋼結構施工中焊接工藝的應用[J].黑龍江科技信息，2012（35）：53.