王東元

摘 要：隨著社會的進步和科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接方面的的工藝以及技術(shù)也在不斷的更新和完善，近些年新的焊接技術(shù)不斷的被創(chuàng)造和使用到工程施工中去，不僅為建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工帶來了更加簡單快捷的方法，而且實現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，以及鋼結(jié)構(gòu)在建筑方面的質(zhì)量保證，鋼結(jié)構(gòu)的焊接水平提高起到了至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊接；施工

1 前言

建筑鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、建設(shè)周期短、適應(yīng)性強、外形豐富、維護方便等優(yōu)點，其應(yīng)用范圍廣泛。焊接技術(shù)是鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中非常重要的技術(shù)，焊接技術(shù)的好壞不僅僅決定著鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量，從跟高的角度來看，是焊接技術(shù)賦予了鋼結(jié)構(gòu)以生命。目前我國的建筑鋼材存在很大不足，在品種、規(guī)格和質(zhì)量水平上和發(fā)達國家還有較大差距。在高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域，技術(shù)水平高、管理能力強的建筑企業(yè)很少，鋼結(jié)構(gòu)施工成套技術(shù)尚處于完善階段。

2 高強鋼焊接施工工藝

2.1 焊材選配原則

①強匹配。強節(jié)點弱桿件：焊接材料熔敷金屬的強度、塑性、沖擊韌性高于母材標準規(guī)定的最低值。焊接接頭（焊縫及熱影響區(qū)）各項性能全面要求達到母材標準規(guī)定的最低值。②兼顧焊縫塑性。厚板焊接時按厚度效應(yīng)后的強度選配焊材，節(jié)點拘束度大時可在1/4板厚以下配用低強焊材。③滿足沖擊韌性要求。必須重點選擇焊材的韌性，使焊縫及熱影響區(qū)韌性達到鋼材的標準要求。

2.2 高強鋼焊接性評價方法

①碳當量計算評定法。②熱影響區(qū)最高硬度試驗評定法。③插銷試驗臨界斷裂應(yīng)力評定法。

2.3 最低預(yù)熱溫度確定方法

①裂紋試驗控制。根據(jù)斜Y坡口試樣抗裂試驗確定最低預(yù)熱溫度。②硬度控制。根據(jù)一定碳當量的鋼材，其不同板厚T形接頭角焊縫熱影響區(qū)硬度達到350HV對應(yīng)的冷卻速度（540℃時），查表確定焊接線能量。③根據(jù)裂紋敏感指數(shù)、板厚范圍、拘束度等級、熔敷金屬擴散氫含量確定最低預(yù)熱溫。④根據(jù)接頭熱輸入、冷卻時間和鋼材的特定曲線圖確定最低預(yù)熱溫度。

2.4 焊接質(zhì)量控制

①控制熱輸入與冷卻速度?？刂坪附与娏?、電壓、焊接速度以及熔敷金屬800℃～500℃區(qū)間的冷卻時間。②控制焊縫中碳/硫/磷/氮/氫/氧的質(zhì)量百分比。選用優(yōu)質(zhì)堿性低氫焊材，采用良好的操作手法充分保護熔池金屬（短弧、限制擺動、傾角穩(wěn)定）。③應(yīng)力與變形控制。選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法，如氣體保護焊；用小線能量，多層多道焊接；減小焊接坡口的角度和間隙，減少熔敷金屬填充量；采用對稱坡口，對稱、輪流施焊；長焊縫應(yīng)分段退焊或多人同時施焊；用跳焊法避免變形和應(yīng)力集中。

總之，對于高強鋼的焊接，應(yīng)根據(jù)鋼材本身的強化機理和供貨狀態(tài)，綜合考慮其性能要求，合理選擇焊接材料和試驗方法對其焊接性作出評價，制定合理的焊接工藝，以指導(dǎo)實際焊接生產(chǎn)。對該鋼種的焊接應(yīng)主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。在焊接時應(yīng)嚴格控制層間溫度和焊接線能量，防止接頭出現(xiàn)弱化現(xiàn)象。

3 低溫焊接施工工藝

3.1 焊材的選擇

在低溫環(huán)境中，應(yīng)盡量選擇低氫或超低氫焊材，對焊材嚴格執(zhí)行烘焙和保溫措施。

3.2 焊前防護

在焊接作業(yè)區(qū)域搭防護棚，使焊接區(qū)域形成相對封閉的空間，減少熱量的損失，若無條件搭設(shè)防護棚，應(yīng)該采取其他有效措施對焊接區(qū)域進行防護；氣體保護焊時，焊接氣瓶也應(yīng)采取相應(yīng)措施進行保溫。

3.3 焊接質(zhì)量控制

①預(yù)熱與層間溫度。低溫環(huán)境下的預(yù)熱溫度應(yīng)稍高于常溫下的焊接預(yù)熱溫度，加熱區(qū)域為構(gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內(nèi)的母材，焊接層間溫度不低于預(yù)熱溫度或標準（JGJ81—2002）規(guī)定的最低溫度20℃（兩者取高值）。②加大定位焊時的熱輸入。適當加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長度，并采用與正式焊接相同的預(yù)熱條件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧時弧坑一定要填滿，可以有效減少由于定位焊接引起的收縮裂紋。③采用合理的焊接方法。盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴格控制層間溫度。④焊接后熱及保溫。焊接后及時對焊接接頭進行后熱保溫處理，利于擴散氫氣的逸出，防止因冷速過快而引起的冷裂紋，同時適當?shù)暮鬅釡囟冗€可以適當降低預(yù)熱溫度。

鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接施工前，一定要根據(jù)實際情況做好焊接工藝評定試驗。必要時還要針對具體鋼種進行低溫焊接性試驗，制作出適合的焊接工藝指導(dǎo)書以指導(dǎo)實際焊接。另外，在低溫環(huán)境下，對焊工操作的不良影響也應(yīng)給予足夠重視，一般環(huán)境溫度不宜低于-15℃。

4 厚鋼板焊接技術(shù)

建筑鋼結(jié)構(gòu)中厚鋼板得到大量的使用，如北京新保利大廈工程使用的軋制H型鋼翼板厚度達到125mm，國家體育場（鳥巢）工程用鋼最大板厚達110mm。大量鋼結(jié)構(gòu)工程采用厚鋼板，促進了厚鋼板焊接技術(shù)的發(fā)展，同時也豐富了建筑用鋼的范圍。厚鋼板焊接的關(guān)鍵是防止由于焊接而產(chǎn)生的裂紋和減少變形，應(yīng)主要考慮以下幾點：

①選用合理的坡口形式。如盡量選用雙U或X坡口，如果只能單面焊接，應(yīng)在保證焊透的前提下，采用小角度、窄間隙坡口，以減小焊接收縮量、提高工作效率、降低焊接殘余應(yīng)力。②合理的預(yù)熱和層間溫度。③后熱和保溫處理。

5 焊接質(zhì)量控制的主要措施

5.1 制定焊接施工計劃

（1）方法、材料、人員管理焊接條件；焊接方法；使用鋼材（復(fù)驗）；焊接材料及其管理；焊工培訓(xùn)、考試及管理；質(zhì)量控制機構(gòu)；質(zhì)量控制制度；防護措施；安全措施。（2）加工。坡口要領(lǐng)；坡口加工要領(lǐng)；引弧板安裝要領(lǐng)；組裝及焊接順序。（3）組裝。預(yù)熱要領(lǐng)；引弧板處理；定位焊要領(lǐng)；清根要領(lǐng)；焊縫及加工要領(lǐng)；后熱要領(lǐng)；產(chǎn)生不良時的矯正要領(lǐng)；焊縫返修要領(lǐng)。（4）檢查。外觀檢查標準、方法、要領(lǐng)；無損檢查方法、標準、要領(lǐng)。

5.2 焊前準備質(zhì)量控制焊接前進行認真的準備

（1）環(huán)境。作業(yè)環(huán)境；焊接環(huán)境；安全衛(wèi)生注意事項。（2）材料及器具。電源容量；焊接材料種類及組合；焊接材料狀態(tài)；使用器具狀態(tài)。（3）加工拼裝。坡口形狀；坡口尺寸；根部間隙；錯邊；背面墊板的安裝狀態(tài)；定位焊；引弧板的安裝狀態(tài)。（4）其它。焊接坡口表面的清理和加工；預(yù)熱。

5.3 焊接過程中質(zhì)量控制

焊接過程中施焊人員應(yīng)嚴格按焊接計劃書要求及焊接工藝指導(dǎo)書執(zhí)行，嚴肅工藝紀律，對以下項目進行確認。焊接順序；焊接電源；電弧電壓；焊接速度；運條方法；焊縫的設(shè)置方法；電弧的位置；前層的焊縫狀態(tài)；清根；層間溫度；焊條或焊絲直徑的選擇；后熱、保溫。

5.4 焊后質(zhì)量控制

（1）外觀及表面缺陷。焊縫表面規(guī)整與否；壓坑；焊瘤；懸垂物；咬邊；火口狀態(tài)；表面氣孔；表面裂紋。（2） 尺寸。余高尺寸；焊接長度；角焊焊腳長度，補強角焊的大??；角焊的不等腳長。（3）內(nèi)部缺陷。裂紋；未熔合；未焊透；夾渣；氣孔。（4）處理。引弧板的處理；飛濺物清除合格與否；端部周邊焊；焊縫返修。

參考文獻：

[1] 邱葭菲.焊工工藝學(xué)（第三版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2005.

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[3] GB 50205—2001.鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].