建筑鋼結構厚板高強鋼焊接工藝研究與應用

王東清 任志峰

摘要：目前，隨著鋼結構技術的快速發(fā)展，其在建筑工程中的應用也得到了有效的發(fā)展和進步，實現了建筑工程建設形式的多樣化，促進了我國經濟社會的繁榮發(fā)展與穩(wěn)定。

關鍵詞：鋼結構;焊接材料;焊接技術

隨著我國經濟社會的不斷發(fā)展和進步，我國鋼結構建筑工程得到了有效的應用和提高。其中，建筑鋼結構厚板高強鋼焊接工藝的應用能夠有效地促進建筑工程的發(fā)展，為提高建筑工程的建設質量做好堅實的基礎和鋪墊?；诖?，要加大對于建筑鋼結構厚板高強鋼焊接工藝的研究，提高其具體的應用水平，有效實現我國建筑工程的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

一、焊接鋼結構的基本要求

對于建筑鋼結構厚板高強鋼焊接技術來說，對其基本要求是滿足建筑工程設計的需要，同時達到需要的要求。其中，考慮到焊接間隙的不同部位的焊接順序，焊縫的間隙應該較小，并且焊接間隙如果過大，會引起焊接元件的變形。焊接渣期間的鋼件應進行有效的管控，保證焊接順暢，保證其能夠緩慢過渡，達到有效控制的目的，實現焊接工藝良好的應用和發(fā)展。而且要禁止在焊接區(qū)域外的基材上點燃電弧，防止其對具體的焊接帶來影響，給建筑工程的質量安全造成隱患。

二、鋼結構焊接技術的應用

鋼結構厚板高強鋼焊接性能根據鋼的強度和熱處理具有很大差異，主要反映在預熱溫度、焊接加熱區(qū)的性能和焊接過程中。針對鋼結構焊接技術的應用，應對先進國家鋼結構厚板高強鋼的施工強度進行有效的分析和對比，并充分提高鋼筋焊接技術。有效利用鋼鐵生產設備和新的生產線，加強新鋼材產品的開發(fā)，力求提高技術的使用，同時注重鋼材性能研究，特別是要有效促進焊接技術的進步，實現我國建筑工程鋼結構厚板高強鋼焊接水平的提高，為其在建筑工程鋼結構施工中的具體應用打下良好的基礎。要充分發(fā)揮鋼結構厚板高強鋼焊接技術的優(yōu)勢提高建筑工程的施工質量和效率，為滿足人們的多樣化需求做好堅實的基礎和保證。同時，利用鋼結構厚板高強鋼焊接技術，可以有效降低施工成本，提高鋼結構施工的經濟效益和社會效益，滿足社會發(fā)展的需要。

三、厚板高強鋼焊接技術

（一）高強鋼焊接性分析

該鋼種屬于高強度正火鋼，具有良好的綜合力學性能和加工工藝性能。

（二）焊接工藝技術第一，焊材的合理選擇

根據國家規(guī)范GB50661-2011中對焊接材料的推薦使用標準，同時結合焊接工藝性能焊接材料等強匹配原則，以及不同焊接工藝環(huán)境下焊材使用后對母材影響程度來進行選用。第二，坡口的制定。由于厚板焊接工程量大、難度高，若采用窄而深的小坡口進行焊接，則不僅焊縫成形系數偏小，影響一次結晶，容易產生區(qū)域偏析，而且在拘束應力大的前提下進而導致焊接熱裂紋的產生;若采用大坡口進行焊接，則不僅焊接量大大增加，而且焊縫的焊接殘余應力也會隨之增加，這對鋼結構體系初始應力的控制極其不利，同時也影響工程工期?？紤]到厚板焊接接頭填充量、焊接質量及焊接殘余應力等方面的影響，同時，為便于C02焊槍在焊接過程中能適當地擺動，采用坡口角度適中，且便于正常情況下焊接的窄間隙焊接例GW）坡口。

（三）焊接組合新工藝

為了實現高質量、高效率的厚板窄間隙焊接，需解決窄而深的坡口內側壁焊接熔合質量、焊接飛濺聚集、工藝參數穩(wěn)定性及焊接操作的可靠性等問題，避免坡口內焊縫金屬的一次結晶產生區(qū)域偏析，進而產生熱裂紋。鑒于上述原因，提出如下焊接工藝方法：打底焊：采用改造型噴嘴的實芯C02氣體保護焊。該方法首先可以保證窄間隙坡口環(huán)境下的順利焊接，此外，利用GNAW的高效及熔深相對較大的優(yōu)點，可提高焊接質量和效率。填充焊：采用雙弧雙絲自動氣體保護焊接：一方面可以利用其熔嘴的優(yōu)勢取代了埋弧焊機頭熔嘴無法進行窄而深的焊接，另一方面其焊接效率較手工焊有大幅度提高，同時保證焊縫質量。蓋面焊：采用雙絲埋弧焊接。主要是提高焊接效率，保證焊縫的表面質量。

（四）焊接工藝措施

多層多道錯位焊接技術：多層多道焊及合理的焊接參數可減小焊接熱輸入，從而有效控制焊接變形和焊接應力。在多層多道焊接技術的基礎上，加入焊接接頭每一道焊道錯位連接，即：接頭不在一個平面內，通常錯位SOmm以上。這種技術其顯著優(yōu)點就是上一層焊道對下一層進行了有效的熱處理，特別適合于高強鋼厚板的焊接。在應用時，可以消除焊接冶金過程中柱狀晶并使晶粒細化。同時，對焊接接頭的應力應變控制也相當有利，能夠提高焊接接頭的綜合性能。道間溫度控制：根據國家標準GB50661-2011要求，在焊接過程中，最低道間溫度控制在不低于預熱溫度。道間溫度應在焊縫金屬或相鄰的母材金屬處測得，測量時間選擇在電弧經過之前的焊接區(qū)域內瞬時測得。由于焊縫較長，未能焊到的地方應采取保溫措施。防止溫度降低過快，如果焊接區(qū)域溫度過低，應重新加熱。后熱與消氫處理：為了加速焊接接頭中氫的擴散逸出，防止焊接冷裂紋的產生，焊后及時后熱及消氫處理是防止焊接冷裂紋的有效措施之一。特別是對于氫致裂紋敏感性較強的厚板焊接接頭，采用這一工藝不僅可以降低預熱溫度，減輕焊工勞動強度，而且還可以采用較低的焊接熱輸入，使焊接接頭獲得良好的綜合力學性能。焊縫錘擊消應力措施：焊縫錘擊焊接過程中，在熱狀態(tài)下使用帶有小圓弧面的錘子錘擊焊縫金屬，使焊縫得到延展，從而減小焊件的殘余收縮應力。錘擊應均勻、適度，避免因錘擊過分而產生裂紋。當焊縫溫度<3000C時，錘擊力不宜過大;在1000C以下時，禁止錘擊。

四、結語

綜上所述，對于建筑工程鋼結構的建設施工來講，鋼結構厚板高強鋼焊接技術的積極應用，有效提高了鋼結構厚板高強鋼的應用，提高了建筑工程的施工技術，在滿足建筑工程結構性能的同時，有效降低建筑工程的造價，提高建筑工程的經濟效益和社會效益，滿足人們多樣化的物質需求和社會發(fā)展的需要。

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