基于鋼結構焊接中存在的問題及處理策略分析

梁苡銘 王婷 黃藝年

【摘? 要】目前鋼結構應用范圍越來越廣泛，焊接是保證鋼結構能夠固定連接的主要方式，但由于受到施工技巧、管理方式、外形尺寸以及多方面因素影響，在鋼結構焊接過程中往往存在一些問題，從而影響鋼結構整體質量。本文針對鋼結構焊接過程中存在的問題進行分析，并有針對性地提出處理優化方式，意在提高鋼結構的焊接質量。

【關鍵詞】鋼結構焊接;存在問題;處理策略

引言

鋼結構顧名思義是由鋼制材料組成的結構形式，具有剛度強、穩定性好、跨度大等特點。在工程領域中一些金屬構件的連接需要采用特定方式，主要包括膠連、機械連接以及焊接等，焊接屬于永久性連接方式，通過加熱加壓方式使金屬原子產生融合、擴散，具有生產周期短、成本低、經濟效益高等特點，在鋼結構中運用焊接方式，可適用于不同的金屬類型，同時焊接質量直接影響鋼結構的整體性，是當前建筑行業中較為常見的連接形式。

1.鋼結構焊縫的特點分析

鋼結構是由金屬材料結合而成的整體性結構，常見的包括鋼柱、鋼梁、鋼桁架等構件組成，但鋼結構中也含有一定的工藝性雜質，包括錳元素、磷元素等，因此在構件或部件之間進行焊接時，需要有針對性的選擇焊接材料和焊接工藝。從整體而言，鋼結構焊接具有施工便捷、剛度強的特點，并廣泛應用在高層建筑、框架建筑以及大型公共建筑當中，但鋼結構焊接過程中會受到多方面因素影響，產生的問題不可忽視，往往會影響到鋼結構整體性質量。

2.鋼結構中常見的問題分析

2.1焊縫尺寸過大

鋼結構焊接中如果焊縫尺寸不滿足相關要求，不僅會影響外部美觀，還可能造成內部焊接邊緣不平整等問題，直接降低鋼結構局部區域的安全性能，其主要原因是在焊接過程中電流過小或過大，而焊接人員自身的手法也欠妥，運條角度過大或運行速度過快，都是導致其邊緣焊縫出現凹凸不平以及尺寸過大的原因。

2.2焊接部位出現氣孔

焊接是將金屬熔化然后連接，整個過程中不可避免會造成氣體流入，如果焊接過程中熔池中的氣體沒有及時排除，就會與液體金屬共同凝固，形成氣孔。造成這種問題的原因，首先是焊接過程中沒有采取有效防風措施，造成大量氣體混入。其次，對于焊絲或焊接部位清理不徹底、形成雜質，給空氣留有溢出空間。最后，氬弧焊使用過程中需要用保護氣流進行焊接，如果氣流流量控制不當會造成保護效果不佳的問題，同時熔池溫度不足也會讓焊縫凝結時間過短、造成空氣流入。

2.3焊縫部位產生裂紋

焊縫部位產生裂紋是施工過程中的嚴重問題，必須進行返工處理，裂紋會直接影響鋼結構焊接部位的強度、剛度及穩定性，屬于質量性缺陷，原因大部分是熱應力超過了金屬材料自身強度，同時還有其他方面影響因素，例如焊條質量不合格，其中磷元素或磷元素超標，造成焊接時焊根部位塑性不穩，或焊池中雜質較多，降低了連接部位的強度，導致裂紋出現。另外，隨著當前鋼結構建筑快速發展，越來越多的大尺寸鋼結構運用到建筑當中，如果需要焊接的鋼結構部位自身厚度較大，在沒有提前進行預熱或者預熱溫度不達標準時，也容易產生開裂問題。

2.4焊接部位夾渣

夾渣問題是在焊池中存在的雜物現象，施工過程將雜物與焊條一起融入焊池，并在焊接中形成了不符合規定的夾渣焊縫。正常施工程序需先對焊接部位兩端進行清理，如果清理不凈或焊層間的藥皮過多，會導致雜物進入熔池當中。另外，夾渣問題還與焊工自身能力有關，例如焊接角度、焊層厚度以及焊接速度等情況，都會導致雜質不能及時浮出熔池凝固。

2.5焊接變形

焊接變形主要可分為焊中變形和焊后變形。引起焊接變形問題產生的原因主要是鋼結構自身鋼度，當面對著拉伸或彎曲時，鋼結構會產生一定抵抗力，如果剛度本身不足以抵抗外力時，按照設計規程進行焊接，僅僅會產生線性變形，但當其剛度過大或是非對稱焊接時，則可能產生彎曲變形。根據焊接變形程度可分為局部變形和整體變形，當焊接順序不當或焊接沒有按照整體進行組裝焊接時，容易出現錯位變形、扭曲變形或彎曲收縮變形等。

3.基于鋼結構焊接中存在的問題及處理策略分析

3.1鋼結構焊接點操作

鋼結構本身具有一定強度和脆性，因此工件外形尺寸較大或焊接點較多時，其焊點需要格外注意，如不按要求完成，很容易出現焊接問題，甚至在焊中就形成質量性影響。鋼結構焊工的選擇不同類型焊接方式，例如二氧化碳氣體保護焊接、半自動保護焊接、埋弧自動焊接等。由于各具特點，需結合實際選擇操作方式，注重細節把握，保證焊接參數與焊材相符，構件厚度過大時要采用預熱方式做到焊接強化處理，以提高焊接質量。

3.2焊接變形控制

造成焊接變形的原因較多，因此要注重焊條及焊接設備的選擇。首先，既要滿足所焊接金屬規格外，同時還要提供相應的匹配電能，盡量選擇可調節輸出電流的供電方式。其次，選擇合理的焊接方法，不同金屬焊接需有針對性的進行選擇，建議優先采用熱輸入較小的焊接方式，其焊接速度不可過快，防止氣體侵入，如不能及時溢出將造成氣口，對于厚度較大的焊縫，可采用多道多層的焊接方式。另外，要注重合理選擇焊接工藝，如果焊接的是小型鋼結構構件，可一次性完成，但要在同一水平面上進行固定組裝，防止因高度落差產生鋼結構變形，而大型鋼結構組裝則需要進行前期規劃、注重模塊劃分，先將小組焊件完成，然后進行最后拼裝。值得注意的是在進行部件組裝時，不能使用大力強制拼裝，建議采用不同型號零配件。

3.3焊接裂紋控制

焊接裂紋控制需要考慮多方面因素。首先要注重焊接材料的自身質量，控制其中的雜質，尤其是硫元素和磷元素容易形成低熔點共晶體，造成焊縫雜質增加，盡量選擇大廠家、大品牌的焊接材料。其次，要控制焊池形狀，不得使用尖長形的融池，否則焊縫表面容易形成縱向裂紋，同時當電流過大也會刺激熱裂紋形成，要采用“多層多道”的焊接方式，保證焊接過程處于中心線，可有效防止中心現裂紋形成。最后，采用堿性焊條或焊絲可以有效減少冷性裂紋的出現，焊條或焊絲在使用前需按照標準規定進行烘干，保證其干凈、整潔，沒有水分和銹斑等臟物，以減少雜質污染，焊接后要及時進行熱處理以及退火處理，以此消除焊縫內部應力。

4.結語

綜上所述，焊接是鋼結構施工中的核心環節，對于提高鋼結構的整體品質具有深遠性影響，但是鋼結構的焊接也受到多種因素影響，常見的鋼結構焊接問題包括焊縫尺寸過大、焊縫存在氣孔以及裂紋夾渣，因此相關工作人員應針對目前的鋼結構焊接問題進行深入分析，有針對性的加強檢查管理，注重標準化施工流程，同時根據問題進行措施運用，依以此提高鋼結構焊接的整體質量。

參考文獻

[1] 楊春暉. 論鋼結構焊接技術及其質量管理[J]. 建筑·建材·裝飾，2020（23）：51-52.

[2] 盧青錢. 鋼結構焊接應力和變形的控制措施[J]. 硫磷設計與粉體工程，2020（5）：35-37.

[3] 王玨. 建筑鋼結構高強鋼高效焊接工藝研究與應用[J]. 低碳世界，2020，10（4）：96-97.

[4] 季永強. 鋼結構焊接施工存在的問題及對策研究[J]. 建筑工程技術與設計，2020（9）：1282.

作者簡介：梁苡銘（1985.9-），男，壯族，廣西來賓人，本科，機械助理工程師，研究方向為機械結構設計。