幕墻用不銹鋼材料的選型分析與焊接工藝

于金卓 王亞微

浙江亞廈幕墻有限公司沈陽分公司 遼寧 沈陽 110000

引言

不銹鋼作為幕墻的面板材料，主要利用了不銹鋼的耐腐蝕、高強(qiáng)度、金屬質(zhì)感、長壽命、低維護(hù)成本以及可循環(huán)使用等特點(diǎn)。

1 幕墻用不銹鋼材料的選型分析

作為幕墻結(jié)構(gòu)中使用的不銹鋼材料，最主要的性能是耐腐蝕性和力學(xué)性能。

在耐腐蝕性方面，按照GB/T 34472—2017給出的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量計(jì)算公式（詳見該規(guī)范的附錄A），可計(jì)算用于建筑幕墻的相關(guān)不銹鋼材料的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量。

在力學(xué)性能方面，根據(jù)JGJ 102—2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》的5.2.4條，拉桿和拉索的不銹鋼錨固件、連接件的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fs應(yīng)按其屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值σ0.2除以系數(shù)1.15采用，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可按其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的0.58倍采用。因此，選型時(shí)對強(qiáng)度值的比較應(yīng)以σ0.2為基準(zhǔn)[1]。

2 幕墻用不銹鋼材料焊接工藝

2.1 焊接工藝

（1）焊接標(biāo)準(zhǔn)。任何焊接操作都必須有一套相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和焊接規(guī)范支持，焊接各種不銹鋼零件也是如此。通常，在不銹鋼連接件的焊接過程中，我們需要控制許多相關(guān)的參數(shù)，如焊接電流和焊接電壓等。而這些控制參數(shù)的正確設(shè)置取決于相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和焊接工藝規(guī)程的制定。一旦沒有按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置焊接參數(shù)，將直接導(dǎo)致不銹鋼產(chǎn)品在焊接過程中出現(xiàn)焊接變形、未熔合或裂紋等缺陷，嚴(yán)重影響整個(gè)產(chǎn)品的焊接質(zhì)量和使用性能。

（2）焊接方法。在目前的電焊行業(yè)中，各種不銹鋼零件焊接過程中使用的焊接方法主要有氬弧焊、電弧焊、氣體保護(hù)電弧焊等。這些焊接方法對各種不銹鋼構(gòu)件的耐熱變形有不同的影響，但主要的變形原因基本上是由于焊接時(shí)產(chǎn)生的熱輸入，很可能導(dǎo)致不銹鋼金屬構(gòu)件焊接引起的熱變形。為了完全避免構(gòu)件的不合理焊接方法造成的嚴(yán)重變形，需要根據(jù)不同構(gòu)件的使用功能選擇合適的焊接方法，快速完成構(gòu)件的焊接加工。選擇最合理的構(gòu)件焊接方法，可以有效避免這種變形問題的頻繁發(fā)生。在焊接過程中，整個(gè)構(gòu)件的焊接應(yīng)力系數(shù)可能會發(fā)生很大的變化，這種應(yīng)力變化也可能直接導(dǎo)致構(gòu)件的變形，依靠上述兩種方法可以有效避免。

（3）焊接參數(shù)。焊接工藝參數(shù)主要是指焊接時(shí)選定的物理量，包括：焊接電流、電弧電壓、焊接速度等。焊接電流、焊接電壓和焊接速度的變化，將直接導(dǎo)致熱輸入的高低變化，它將直接對各種不銹鋼產(chǎn)生焊接高溫變形。在實(shí)際焊接操作過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程設(shè)置焊接參數(shù)，控制焊接熱輸入的大小，焊接參數(shù)的變化將直接影響整個(gè)焊接零件的質(zhì)量，一旦焊接參數(shù)控制不當(dāng)，很容易發(fā)生不銹鋼的焊接變形。

（4）焊接順序。在不銹鋼焊接過程中，焊工需要合理控制焊接順序。一旦焊接順序出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致不銹鋼部件承受的應(yīng)力出現(xiàn)問題。如果應(yīng)力過大，不銹鋼結(jié)構(gòu)會嚴(yán)重變形，影響最終質(zhì)量。因此，為了有效避免變形問題的發(fā)生，焊接施工人員必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化的流程和順序進(jìn)行操作。同時(shí)，由于不同不銹鋼構(gòu)件的焊接順序不同，在實(shí)際焊接過程中，焊接施工人員應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備，將不銹鋼焊接變形問題的發(fā)生概率控制在最低限度，以保證后續(xù)操作的順利進(jìn)行，有效保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量水平。

（5）構(gòu)件定位與固定焊。在焊接過程中，構(gòu)件的定位和固定焊也會對其變形產(chǎn)生很大影響。

在構(gòu)件焊接中，正確的定位可以說是非常重要的，其次是固定焊。如果兩個(gè)焊接步驟偏差較大，沒有按照焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)完成，很有可能是導(dǎo)致被焊接部件各部分焊接應(yīng)力不均勻，導(dǎo)致二次焊接時(shí)部件有輕微變形。而且如果這兩個(gè)操作步驟之間有巨大的誤差，那么一個(gè)組件的正常使用也可能對其產(chǎn)生非常嚴(yán)重的不利影響。根據(jù)目前我國焊接行業(yè)發(fā)展的分析，由這一技術(shù)原因?qū)е碌拇笠?guī)模焊接結(jié)構(gòu)變形占據(jù)了絕大部分。

2.2 焊接變形控制

（1）焊接前的控制。根據(jù)不同種類的不銹鋼焊接構(gòu)件的焊接功能和使用要求，在一些有針對性的焊接操作中，我們需要仔細(xì)分析各種不銹鋼焊接構(gòu)件的具體焊接功能和要求，選擇最有利的焊接施工工藝，然后考慮焊接操作中可能容易出現(xiàn)的一些問題，從而正確制定有效的預(yù)防構(gòu)件焊接變形順序。而對于這種良好的焊接變形預(yù)防措施，需要能夠隨時(shí)處理焊接應(yīng)變，這是根據(jù)實(shí)際施工焊接各種不銹鋼構(gòu)件之前的準(zhǔn)備工作。此外，可能需要一些小的具體措施來解決各種不銹鋼板焊接構(gòu)件的變形問題。根據(jù)不銹鋼焊接構(gòu)件的不同，焊接可以固定安裝，所有焊接可能導(dǎo)致焊接變形的地方都可以嚴(yán)格控制。

（2）焊接過程的控制。在這個(gè)焊接過程中，它是焊接過程中唯一能使不銹鋼完全變形的主要控制因素。該因素在焊接前得到充分控制后，可以有效降低不銹鋼焊接過程中變形的可能性。然而，在不銹鋼的實(shí)際焊接過程中，及時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制是非常必要的。不銹鋼的焊接過程可以結(jié)合高溫加熱前后的隨機(jī)跟蹤激冷、隨機(jī)點(diǎn)焊和兩側(cè)軋制進(jìn)行，可以有效控制焊接不銹鋼板在焊接過程中的變形，找出與實(shí)際焊接不銹鋼一致的變形，必須及時(shí)補(bǔ)救，以保證不銹鋼焊接過程的有序正常運(yùn)行。

（3）焊接后的矯正。整改對于某些不銹鋼工件，焊接完成后，如果施工人員發(fā)現(xiàn)焊接后某些部位有嚴(yán)重的焊接熱變形或焊接時(shí)效變形，則必須立即進(jìn)行焊接整改后的工作。對于焊接零件中一些容易因高溫而變形的焊接區(qū)域，可以直接使用具有可壓縮性、不易變形的焊接工裝，快速抵消焊接變形的嚴(yán)重現(xiàn)象[2]。

3 結(jié)束語

綜上，在幕墻面板的選材上，要結(jié)合不銹鋼材料的耐腐蝕性與力學(xué)性能，綜合選擇不銹鋼的類型，在焊接工藝上，結(jié)合質(zhì)量要求，對焊接參數(shù)進(jìn)行合理控制，并對焊接變形進(jìn)行合理控制。