建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接影響因素及焊接質(zhì)量

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摘要：焊接是鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝工程最重要的分項(xiàng)之一，若焊接施工中存在選取方案不當(dāng)、安全技術(shù)措施不全、針對(duì)性和可操作性差等問題，將造成焊縫質(zhì)量差，為后續(xù)的施工留下質(zhì)量和安全隱患，進(jìn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。鑒于此，圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝以及性能進(jìn)行分析，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接管理的重要性、材料性能、技術(shù)應(yīng)用等方面展開研究，以此為我國(guó)技術(shù)創(chuàng)新與提升工藝水平創(chuàng)造良好的條件。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)；焊接工藝；性能分析

0引言

鋼結(jié)構(gòu)是指利用鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)，對(duì)于建筑工程施工來講具有非常重要的意義，是主要結(jié)構(gòu)類型之一。通常狀況下，鋼結(jié)構(gòu)的建筑強(qiáng)度較高，且應(yīng)用形式較廣，能夠符合多種建筑的實(shí)際需要，因此被廣泛應(yīng)用在施工中。此外，為了保證結(jié)構(gòu)的搭建可以滿足前期設(shè)計(jì)的需要，鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中需要利用熱熔的形式進(jìn)行焊接。這種方法雖然操作簡(jiǎn)單，但是稍有不慎，便會(huì)影響焊接質(zhì)量，難以滿足相關(guān)要求，為此對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝以及性能進(jìn)行分析，變得尤為重要。鑒于此，本文圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝以及性能進(jìn)行分析，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接管理的重要性、材料性能、技術(shù)應(yīng)用等方面展開研究，以此為我國(guó)技術(shù)創(chuàng)新與提升工藝水平創(chuàng)造良好的條件。

1影響建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接性能的因素

通常狀況下，鋼結(jié)構(gòu)在穩(wěn)固性上能夠有一定的保證，且力學(xué)性能可以保證結(jié)構(gòu)的安全。為了能夠更好地保證鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量，相關(guān)人員應(yīng)該對(duì)材料的性能進(jìn)行詳細(xì)分析。然而在具體工程中，不同建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與技術(shù)的應(yīng)用，會(huì)對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響，因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行方案規(guī)劃前，應(yīng)該對(duì)鋼材和焊接材料的化分、力學(xué)性能進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。復(fù)驗(yàn)后，其性能應(yīng)能符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。技術(shù)人員應(yīng)該在具體工作中，將工程訴求與鋼結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行一一的比對(duì)，從而選擇最有效的方式。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的焊接來講，碳含量的高低含量會(huì)影響最終的焊接質(zhì)量。一般情況下，碳含量越高，最終焊接的難度就會(huì)越大。根據(jù)現(xiàn)階段的調(diào)查來講，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋼材主要是根據(jù)碳含量作為標(biāo)準(zhǔn)，在難度等級(jí)上，共有4個(gè)等級(jí)。當(dāng)鋼材的強(qiáng)度大于450MPa且含碳量超過0.6%時(shí)，則最終焊接難度較大。此外，鋼材的使用方式也會(huì)直接影響這種焊接的難度。施工人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及材料的采買時(shí)，必須要保證材料的強(qiáng)度與抗壓程度的比例符合要求[1]。

2建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝要點(diǎn)

焊接前鋼材和焊接材料必須要進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，在合格后進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。焊接工藝評(píng)定是保證鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量的前提。可通過焊接工藝評(píng)定，選擇最佳的焊接材料、焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊后熱處理工藝等，以保證焊接接頭力學(xué)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。鋼材料的焊接工作難度較大，即使是擁有較多經(jīng)驗(yàn)的工作人員，也不能夠一味地根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行材料的選擇，必須在熟知鋼的性能以及規(guī)格的情況下才可進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用。此外，購(gòu)買材料的渠道也是影響最終焊接質(zhì)量的重要因素，采買人員在進(jìn)行購(gòu)買之前，應(yīng)該選擇正規(guī)的供應(yīng)商，并對(duì)材料性能進(jìn)行嚴(yán)格控制。在進(jìn)行焊接坡口選擇時(shí)，技術(shù)人員需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，以此保證焊接的質(zhì)量。焊接坡口形式主要有以下幾種：I形坡口用于薄鋼板的焊接，可以采用電弧焊的形式進(jìn)行；V形坡口操作簡(jiǎn)單，是最常見的一種形式，多數(shù)會(huì)使用單面焊進(jìn)行操作；X形坡口主要應(yīng)用于鋼板厚度在12~60mm的焊接中，能夠有效降低焊接的金屬質(zhì)量；U形坡口應(yīng)用于厚板，可以進(jìn)一步減少填充金屬，能夠降低焊接過后產(chǎn)生變形的幾率。

3常見焊接方法及注意事項(xiàng)

3.1二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊是指，使用二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)介質(zhì)進(jìn)行焊接的一種新型方式。在具體工作中，由于其操作簡(jiǎn)單，被廣泛應(yīng)用于焊接工程中。但是由于這種方式以氣體作為介質(zhì)保護(hù)，因此抗風(fēng)能力較差，多應(yīng)用于室內(nèi)工程。該技術(shù)運(yùn)用了二氧化碳?xì)怏w的熱物理性能，主要優(yōu)勢(shì)為成本較低。通常應(yīng)用中，工作人員常會(huì)使用短路和熔滴縮頸爆斷的形式進(jìn)行焊絲融化，由此導(dǎo)致飛濺情況較為嚴(yán)重。目前隨著焊接技術(shù)不斷優(yōu)化與完善，很多優(yōu)質(zhì)焊機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)在人們的視野中，此類焊機(jī)可以保證焊接的穩(wěn)定，將飛濺降低到最小程度。不同的鋼結(jié)構(gòu)材料自身的性能不同，在焊機(jī)工藝的選擇上需要有一定的區(qū)別。在具體工作中，工作人員需要對(duì)鋼材料焊接工藝的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，根據(jù)其性能合理選擇焊接工藝。例如在進(jìn)行高強(qiáng)鋼的焊接時(shí)，應(yīng)該加大對(duì)材料強(qiáng)匹配性的研究。

3.2埋弧焊及電弧焊

現(xiàn)階段，在我國(guó)的建筑工程中，所有的焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)都是來源于《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》，但是在具體工程中也要具體分析，當(dāng)工程的靜止荷載力與動(dòng)態(tài)荷載力較大時(shí)，可以采用埋弧焊、焊條電弧焊等形式[2]。電弧焊是利用電弧作為能源，將電能轉(zhuǎn)化為焊接熱能和機(jī)械能的一種焊接形式，目前已被廣泛應(yīng)用于金屬材料的焊接作業(yè)中。焊條電弧焊的設(shè)備質(zhì)量較輕，可以被用于任何空間，且能夠?qū)Χ喾N金屬材料進(jìn)行焊接。通常狀態(tài)下，焊條電弧焊的焊接設(shè)備電壓范圍為50~90V，因此在使用過程中需要進(jìn)行安全防護(hù)，防止其對(duì)工作人員造成安全威脅。在使用之前，技術(shù)人員需要對(duì)焊接表面進(jìn)行仔細(xì)清理，并結(jié)合實(shí)際需要選擇坡口的形狀和尺寸，最終進(jìn)行電弧焊施工。埋弧焊是一種在焊劑層下利用燃燒進(jìn)行焊接的方式，具有較高的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。采用埋弧焊作業(yè)時(shí)，由于焊絲導(dǎo)電長(zhǎng)度不斷縮短，電流的密度逐漸提升，進(jìn)而提高了電弧焊的焊接效率。這種焊接工藝在使用過程中，不會(huì)對(duì)外在環(huán)境產(chǎn)生煙塵，因此被廣泛應(yīng)用于壓力容器、鋼結(jié)構(gòu)制作等工況中。使用埋弧焊進(jìn)行焊接，會(huì)運(yùn)用到焊絲和焊劑兩種材料。焊劑、焊絲作為關(guān)鍵材料，其選擇和匹配正確與否，將直接對(duì)后續(xù)焊接的性能產(chǎn)生重要影響，因此在使用過程中，需根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)選擇。通常來講，焊絲與焊劑的使用比例為1.1:1.6。如果鋼材料焊件為細(xì)桿性質(zhì)，則可運(yùn)用節(jié)點(diǎn)焊接方法。在進(jìn)行焊接時(shí)，必須加大對(duì)焊縫塑性的關(guān)注力度，以確保材料的韌度可以滿足實(shí)際需要。在焊縫工作完成之后，相關(guān)人員應(yīng)第一時(shí)間根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。高質(zhì)量的焊接工藝是保證焊接技術(shù)能切實(shí)發(fā)揮自身作用的關(guān)鍵，為此應(yīng)該對(duì)焊接過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。一方面應(yīng)該對(duì)加熱以及冷卻的溫度進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，使其符合國(guó)家焊接標(biāo)準(zhǔn)，在不破壞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)工作；另一方面加熱與冷卻的轉(zhuǎn)換時(shí)間也要合理掌控。與此同時(shí)，應(yīng)該根據(jù)材料的性能進(jìn)行工藝選擇，以降低出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的可能，確保焊接質(zhì)量滿足需要。

4焊前預(yù)熱及溫度掌控

焊接工藝要充分考慮到焊件的層間溫度，如果周圍環(huán)境的溫度較低，則應(yīng)該適當(dāng)?shù)奶嵘讣念A(yù)熱溫度，以此保證不同環(huán)境下焊接工藝的順利進(jìn)行。控制焊縫的橫截面積、長(zhǎng)度，以降低材料出現(xiàn)裂縫情況的可能。在進(jìn)行焊接前要合理的選用焊條的型號(hào)。鋼焊接時(shí)焊條型號(hào)以及預(yù)熱溫度如表1所示。在焊接作業(yè)中，應(yīng)考慮低溫情況的材料狀態(tài)，即使焊接過程的質(zhì)量能夠滿足需要，也應(yīng)充分考慮到后續(xù)使用中的外界影響因素。要及時(shí)對(duì)材料進(jìn)行保溫處理，以便在源頭控制裂縫的產(chǎn)生[3]。

5建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制和檢驗(yàn)

在進(jìn)行設(shè)備預(yù)熱時(shí)，溫度的控制尤為重要，在具體應(yīng)用中可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行管理和控制：進(jìn)行材料的裂縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)裂縫的深度、寬度以及預(yù)熱溫度進(jìn)行詳細(xì)記錄，并分析每一個(gè)參數(shù)是否符合實(shí)際需要。如果要保證焊接記憶的質(zhì)量，必須對(duì)這一過程進(jìn)行有效控制及管理。在作業(yè)時(shí)，技術(shù)人員要盡可能控制好輸入溫度以及冷卻時(shí)間，以降低出現(xiàn)后續(xù)材料變形的可能。進(jìn)行低溫焊接時(shí)，應(yīng)該做好保溫工作，以免出現(xiàn)熱量的損耗。如果運(yùn)用的是厚鋼板技術(shù)，則要對(duì)不同的坡口類型進(jìn)行針對(duì)性保溫。若為高強(qiáng)鋼，則應(yīng)在確保其性能的前提下合理選擇焊接技術(shù)[4]。

6焊接變形原因與預(yù)防

6.1產(chǎn)生變形的原因

鋼材料焊接變形經(jīng)常發(fā)生，其主要原因包括幾個(gè)方面：一是焊接材料自身強(qiáng)度上較低；二是焊接人員水平較低，在焊接技術(shù)處理上有欠缺；三是焊接過程中溫度以及相關(guān)因素的控制較差，形成了不均勻焊接縫，從而引發(fā)變形；四是焊接寬度過大，且技術(shù)人員沒有第一時(shí)間對(duì)材料進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)。

6.2焊接變形預(yù)防方式

在實(shí)際工作中，作業(yè)人員科學(xué)選用焊料，保證焊料的材質(zhì)、強(qiáng)度、硬度都能夠滿足設(shè)計(jì)需要。技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際需要，對(duì)傳統(tǒng)焊接技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與完善。如果材料的強(qiáng)度較差，則應(yīng)該適當(dāng)降低電壓，以此控制好焊接的質(zhì)量。與此同時(shí)，在進(jìn)行焊接時(shí)，溫度必須要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，否則會(huì)在后續(xù)使用中出現(xiàn)不均勻裂縫。一般情況下，焊接溫度在200~300℃最為合適。焊接工藝的選擇與使用會(huì)直接影響材料以及建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，鑒于此情況，相關(guān)人員一定要加大控制與管理，不斷提升技術(shù)人員的專業(yè)水平，為我國(guó)建筑鋼材料焊接的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

7結(jié)語

焊接是鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝工程最重要的分項(xiàng)之一，若焊接施工中存在選取方案不當(dāng)、安全技術(shù)措施不全、針對(duì)性和可操作性差等問題，將造成焊縫質(zhì)量差，為后續(xù)的施工留下質(zhì)量和安全隱患，進(jìn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。鑒于此，本文呢圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝以及性能進(jìn)行分析，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接管理的重要性、材料性能、技術(shù)應(yīng)用等方面展開研究。為了保證鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的力學(xué)性能，相關(guān)人員需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)加工。在進(jìn)行焊接時(shí)，必須要采用合理的焊接工藝，以此提升結(jié)構(gòu)的整體性能，使鋼結(jié)構(gòu)可以在建筑施工中充分發(fā)揮自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，為建筑事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

參考文獻(xiàn)

[1]李乃元.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理及防治措施[J].四川水泥,2021(8):316-317.

[2]高瑞峰.焊接工程技術(shù)措施在建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].四川建材,2021,47(5):105-106.

[3]夏佐龍.關(guān)于建筑鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)鋼高效焊接技術(shù)的分析[J].江西建材,2020(9):120-121.

[4]尚濱,孫春英.建筑鋼結(jié)構(gòu)厚板高強(qiáng)鋼焊接工藝研究與應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究,2020,4(18):111-112.

作者:何旺 單位:福建省建研工程檢測(cè)有限公司