建筑钢结构焊接影响因素及焊接质量管控

建筑钢结构焊接影响因素及焊接质量管控

梁雨,缪华

上海电力安装第二工程有限公司

摘要：钢结构因为具有质量轻、材料均匀性好、韧性强、周期短，抗震性能好、制作简单、密闭性能耗、有效空间大、拼装过程简单便捷等一系列优点，深受建筑行业青睐，特别是高层大跨度建筑更可以凸显钢结构的应用优势。随着近年来钢结构应用实践越来越多，人们对于钢结构的应用从设计到外形都越来越多样化。在整个钢结构施工中，对钢结构的焊接工艺以及性能进行分析，变得尤为重要。

关键词：建筑钢结构；焊接工艺；影响因素；质量管控；

引言

钢结构具有很多优势特点，如较强的适应性、工期短、自重小等，在建筑工程中得到广泛应用。在建筑钢结构工程施工过程中，焊接技术极为重要，为保证钢结构的施工质量，一定要严格控制焊接技术的质量。文章就建筑钢结构焊接技术要点展开探讨。

1影响建筑钢结构焊接性能的因素

通常状况下，钢结构在稳固性上能够有一定的保证，且力学性能可以保证结构的安全。为了能够更好地保证钢结构焊接的质量，相关人员应该对材料的性能进行详细分析。然而在具体工程中，不同建筑结构的设计与技术的应用，会对材料的性能产生影响，因此设计人员在进行方案规划前，应该对钢材和焊接材料的化分、力学性能进行复验。复验后，其性能应能符合国家现行有关工程质量验收标准的规定。技术人员应该在具体工作中，将工程诉求与钢结构性能进行一一的比对，从而选择最有效的方式。对于钢结构的焊接来讲，碳含量的高低含量会影响最终的焊接质量。一般情况下，碳含量越高，最终焊接的难度就会越大。根据现阶段的调查来讲，符合国家标准的钢材主要是根据碳含量作为标准，在难度等级上，共有4个等级。当钢材的强度大于450MPa且含碳量超过0.6%时，则最终焊接难度较大。此外，钢材的使用方式也会直接影响这种焊接的难度。施工人员在进行结构的设计以及材料的采买时，必须要保证材料的强度与抗压程度的比例符合要求。

2常见焊接方法

2.1手工电弧焊（SMAW）

基于对产生于药皮焊条尖端位置的热量的利用，对母材进行相应的加热处理。药皮在分解的过程中会将相应的熔池保护作用发挥出来，此过程无需进行压力的施加，电极能够作为填充材料。此种焊接技术既可以采用交流电源，又可以采用直流电源，不过通常情况下将恒流供电电源作为首要选择对象。手工电弧焊有如下优点：（1）设备相对简单，成本较低，携带方便；（2）可应用于有限的空间之中；（3）与其他类型的焊接技术相比，此技术对风与气流的敏感程度较低；（4）在绝大多数金属以及合金中都表现出较好的适用性。不过，此技术亦有其不足存在：（1）与熔化极气体保护焊（GMAW）等焊接技术相比，手工电弧焊的熔敷效率并不是非常理想；（2）针对焊缝的附近位置或是前一道焊道，在执行具体的焊接处理任务以前，需要先将准备工作做好，即清除干净存在于起弧以及熄弧位置的焊渣。

2.2二氧化碳气体保护焊

二氧化碳气体保护电弧焊是指，使用二氧化碳气体作为保护介质进行焊接的一种新型方式。在具体工作中，由于其操作简单，被广泛应用于焊接工程中。但是由于这种方式以气体作为介质保护，因此抗风能力较差，多应用于室内工程。该技术运用了二氧化碳气体的热物理性能，主要优势为成本较低。通常应用中，工作人员常会使用短路和熔滴缩颈爆断的形式进行焊丝融化，由此导致飞溅情况较为严重。目前随着焊接技术不断优化与完善，很多优质焊机已经出现在人们的视野中，此类焊机可以保证焊接的稳定，将飞溅降低到最小程度。不同的钢结构材料自身的性能不同，在焊机工艺的选择上需要有一定的区别。在具体工作中，工作人员需要对钢材料焊接工艺的特点进行详细分析，根据其性能合理选择焊接工艺。例如在进行高强钢的焊接时，应该加大对材料强匹配性的研究。

3建筑钢结构焊接技术要点分析

3.1焊接准备

焊接施工前，将CO2气保焊、手工电弧焊等设备在施工现场准备好，按照后续钢结构的尺寸等参数搭建符合应用要求的操作平台，务必保证操作平台以及焊接技术条件等都符合国家标准要求。焊接前，先阅读焊接作业指导书，掌握各项工艺参数，焊接施工前检查焊口并做好预热，这里应注意的是，预热温度的确定和碳当量之间有着一定的关系，所以与预热前应该对碳当量进行计算，如果碳当量处于0.45～0.6之间，那么预热温度应该处于100～150℃，如果碳当量超过0.6，预热温度应该超过200℃，如果碳当量不足0.45的钢材，也需要根据实际情况做适当的预热，特别是如果厚度超过25mm则必须预热。焊接前，检查坡口钝边、间隙、角度等，处理坡口两侧的锈斑，均匀加热木材。为了保证预热温度达到相关标准和要求，测量预热温度，如果预热温度达标可以直接焊接，如果预热温度不达标则再次预热。

3.2坡口形式合理布设

（1）合理的坡口形式可降低钢结构残余应力与控制变形，还能方便焊接操作。（2）如果坡口角度设计偏小，不能满足实际的熔合比要求，则极易出现缺陷问题，如根部未焊透等，同时还会加大组对间隙，不但会加大熔敷量，而且会出现更大的收缩应力。如果焊缝窄而深，则会降低成型系数，不利于一次结晶的实现，极易产生区域偏析现象，当受到较大的约束应力时，钢结构极易出现焊接裂纹。（3）如果坡口角度设计偏大，则会导致焊接量增多，在焊缝角位置极易发生变形收缩现象，同时还会增大残余应力，导致钢结构发生变形现象。在这种情况下，不但会影响钢结构体系的初始应力，难以控制钢结构变形，而且还会对后续钢结构的安装精度造成一定的影响，增加钢结构的安装难度。

3.2焊接变形预防控制

（1）针对板块制作，利用反变形胎架、刚性约束以及双喷嘴头CO2气体保护自动焊焊接对称焊接工艺，实现对焊接变形现象发生率的有效降低。（2）针对板单元对接焊缝，如果板的厚度比较小，则采用单面焊接双面成型工艺；如果板的厚度比较大，则进行双面坡口的调整，以此降低焊接填充量，除此之外，预设反变形、马板刚性约束以及埋弧自动焊双面焊技术的采用同样有利于焊接变形现象的规避。（3）针对节段变形，为了对钢塔以及箱体阶段的焊接变形进行有效控制，需要以结构和焊缝表现出来的特点、实际分布情况以及变形走向等相关因素为依据进行焊接变形约束工装的设计及制作，尤其是针对与端口位置比较近且没有熔透的焊缝，在施焊以前需要进行有较大刚性的焊接变形约束工装的设置。

结束语

焊接是钢结构制作和安装工程最重要的分项之一，若焊接施工中存在选取方案不当、安全技术措施不全、针对性和可操作性差等问题，将造成焊缝质量差，为后续的施工留下质量和安全隐患，进而导致经济损失或人员伤亡。为了保证钢结构应用的力学性能，相关人员需要对钢结构进行科学加工。在进行焊接时，必须要采用合理的焊接工艺，以此提升结构的整体性能，使钢结构可以在建筑施工中充分发挥自身结构的优势，为建筑事业的发展创造良好的条件。

参考文献

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