郭俊義

摘要：隨著科技的飛速發(fā)展，也使得鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中獲得日益廣泛的應(yīng)用，主要用于焊接施工。但是有時受工期限制，需要在冬季進行施工，冬季氣溫較低，會給焊接施工質(zhì)量的控制帶來一定難度。為此必須要采取低溫焊接的施工技術(shù)進行焊接，以保證焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：建筑工程；結(jié)構(gòu)工程；低溫焊接

導(dǎo)言

鋼結(jié)構(gòu)工程中的低溫焊接（即在冬季施工）一直是我國科研機構(gòu)的主要研究課題之一。鋼的結(jié)構(gòu)決定了在某些特定條件下，例如低溫條件下，容易變得更加的脆，很容易就能破裂，所以在低溫條件下鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)就成為了大問題。本篇文章針對鋼的低溫條件下的焊接施工技術(shù)做出了細致的探討。

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中低溫焊接的技術(shù)難點

（一）冷卻速度方面的技術(shù)難點

在低溫環(huán)境的影響下，焊接后的鋼結(jié)構(gòu)往往會以非常快的速度冷卻，這樣一來就會對焊接部位產(chǎn)生很大的影響。具體來說，過快的冷卻速度會令焊接的熔覆金屬中產(chǎn)生馬氏體脆性組織，進而導(dǎo)致焊縫的出現(xiàn)。但相對的，如果采用的控制措施失當(dāng)，冷卻速度反而過慢，焊接部位會產(chǎn)生另一種粗大的脆性組織，同樣導(dǎo)致焊縫的出現(xiàn)。因此，冷卻速度的控制是低溫焊接的一大技術(shù)難點。

（二）結(jié)構(gòu)約束方面的技術(shù)難點

在低溫焊接中，鋼結(jié)構(gòu)的焊縫部位對結(jié)構(gòu)約束非常敏感，尤其是在冷卻速度較快的情況下，由于焊縫處的熔覆金屬會產(chǎn)生偏析，這時如果結(jié)構(gòu)約束偏高，焊縫中心和偏析處都會受到結(jié)構(gòu)約束的作用，進而導(dǎo)致結(jié)晶性裂紋的產(chǎn)生，即熱裂紋。因此，在實行低溫焊接時必須謹(jǐn)慎控制結(jié)構(gòu)約束度。此外，為了降低焊縫對結(jié)構(gòu)約束的敏感性，與上述的冷卻速度控制手段相結(jié)合也是必要的。

（三）氫原子殘留方面的技術(shù)難點

焊縫金屬冷卻期間，其中含有的氫原子（游離狀態(tài)）會呈現(xiàn)溶解速度下降的趨勢，這種趨勢會隨金屬冷卻而產(chǎn)生幅度的變化。換言之，當(dāng)冷卻速度加快時，留給氫原子用于透出的時間就變短了，所以游離態(tài)氫原子在低溫焊接中往往被大量遺留在金屬內(nèi)。對鋼結(jié)構(gòu)的焊接來說，氫的比例越大，冷裂紋的出現(xiàn)幾率就越高，這是因為延遲效應(yīng)基本正比于氫原子含量。因此，在低溫焊接時還要注意控制氫原子的透出。

（四）材料脆性方面的技術(shù)難點

建筑鋼結(jié)構(gòu)所使用的材料主要是鋼管與各種型鋼，這些材料在低溫環(huán)境下基本都面臨材料脆性增加的問題。如果環(huán)境溫度超過了鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，則靜態(tài)載荷強度會因為焊接應(yīng)力與拉應(yīng)力的作用而降低，這種靜態(tài)載荷的降低對外體現(xiàn)為材料脆性增加，進而導(dǎo)致材料脆斷。雖然該情況的產(chǎn)生并非由低溫焊接引起，但由于這種脆性增加是低溫焊接不得不面對與考慮的問題，所以也屬于低溫焊接的技術(shù)難點之一。

二、低溫焊接原則

在實際工程的施工中還有一個更重要的方面就是冷卻焊縫，一旦溫度過低就會導(dǎo)致焊縫裂開，得不嘗失。因此，在工程中應(yīng)注意以下應(yīng)用原則。

（1）根據(jù)所要建造的建筑物的特點來合理的分配焊接順序，合理的順序冷卻是保證一旦焊縫出現(xiàn)了問題我們可以進行第一時間的補救，這樣的方式方法雖然聽起來沒有什么技術(shù)性，然而所起到的作用是巨大的。

（2）鋼材本身應(yīng)實現(xiàn)正溫。要使用不同的方式方法來進行鋼材本身的預(yù)熱，只有鋼材本身的預(yù)熱效果達到了，才能確保鋼內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各項指標(biāo)在低溫焊接以后不容易出現(xiàn)差錯。

（3）正確選擇預(yù)熱方式。在預(yù)熱的溫度和預(yù)熱的效果有這明確的規(guī)定的前提下，我們要使用正確的預(yù)熱方法來進行預(yù)熱加固。

通常，我們所使用的預(yù)熱方法主要有兩種，一種是電加熱，一種是火焰加熱。電加熱比火焰加熱的效果更加的明顯：預(yù)熱區(qū)域受熱均勻，有效防止局部受熱造成的接頭附加應(yīng)力；升溫速度均勻、可控，防止造成母材過熱等現(xiàn)象，可達到母材充分均勻預(yù)熱；對于整體結(jié)構(gòu)焊縫而言，防止受熱不均造成構(gòu)件變形。

三、現(xiàn)場低溫焊接技術(shù)規(guī)程

（一）焊工防護及適應(yīng)性訓(xùn)練

（1）要確保工程的的順利進行，焊工的技術(shù)一定要過硬理論知識一定要明確。在進行低溫焊接的技術(shù)性訓(xùn)練中，要使用的鋼板是δ≥25mm鋼板，進行橫、立、仰位置的施焊，并以UT檢測及外觀檢驗合格為標(biāo)準(zhǔn)。

（2）焊工在正式焊接前，必須要做好充分的心理準(zhǔn)備，做好防寒措施，有可能工期會很長，保溫措施不到位很有可能會引起自身的人身安全問題。

（3）在冬季施工，尤其是低溫焊接不僅耗費巨大的體力，而且長時間的高強度工作會導(dǎo)致人的精神收到損害，所以適當(dāng)?shù)目s短倒班時間是一個很好的方法。

（4）在低溫焊接的過程中，應(yīng)該設(shè)置有專業(yè)的監(jiān)管人員，對焊工的施工狀態(tài)有一個明確的判斷，及時的判斷工作人員的工作狀態(tài)。確保工程的順利進行，工作人員的人身安全。

（5）在下雪的天氣中進行高空施工作業(yè)時，要安排專門的工作人員來進行通道的積雪處理，確保在施工過程中不能打滑，保護焊工的人身安全。

（二）焊接方法及技術(shù)措施

（1）預(yù)熱方式的設(shè)定：δ≥30mm，采用電加熱；δ≤25mm，采用火焰預(yù)熱。

（2）預(yù)熱溫度的要求如下所示。預(yù)熱溫度鋼材牌號接頭最厚部件的厚度在δ≤2525<δ≤4040<δ≤6060<δ≤80δ>80Q3452之內(nèi)，那么所要預(yù)熱的溫度就要在0～4060～8080～100100～120150Q460E>150（℃）之內(nèi)。

（3）在拘束度大的情況下，我們的預(yù)熱溫度要適當(dāng)?shù)奶岣?5～30℃。才能保證鋼材的各項指標(biāo)能夠趨于正常。

（4）要注意，鋼材的種類不同那么所對應(yīng)的鋼材的預(yù)熱條件就不同，所要達到的標(biāo)準(zhǔn)就不同，在具體的施工中要注意。

（三）焊接環(huán)境具體規(guī)定

低溫焊接環(huán)境溫度范圍為0～-15℃。一旦低于最低的溫度要立即停止施工，不僅對工程進度沒好處，對人身安全也有這巨大的威脅。雪天及雪后進行作業(yè)時，焊縫兩端1m處，應(yīng)設(shè)置密封裝置，防止雪水進入焊接區(qū)域。

四、結(jié)語

綜上所述，建筑工程中的鋼結(jié)構(gòu)主要可以通過兩方面的手段來進行低溫焊接優(yōu)化，第一方面是溫度控制，第二方面是材料控制，其中前者又包括了預(yù)熱、參數(shù)控制等多種手段，在工程上較為復(fù)雜，但實用度也更高。在實際工程中要注意這兩方面手段的配合使用。

參考文獻：

[1]王大偉.建筑鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接施工技術(shù)應(yīng)用研究[J].建筑知識，2017，（9）：23-24.