李選華

摘? ? 要：由于經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，使得建筑鋼鐵工業(yè)在社會建構(gòu)中的地位逐步提高。建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接也從小的鋼結(jié)構(gòu)逐步向大型、大容量鋼結(jié)構(gòu)進行發(fā)展。如果建筑鋼結(jié)構(gòu)在焊接的過程中產(chǎn)生裂紋不僅會對建筑的質(zhì)量，還會帶來很大的經(jīng)濟損失。本篇文章主要是對建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中裂紋產(chǎn)生的距離進行了分析研究，并針對建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中裂紋產(chǎn)生的機理提出了防止措施。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接;裂紋產(chǎn)生機理;防治措施

1? 引言

科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，使得建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接得到了廣泛的應(yīng)用。目前，我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的形勢逐步變得復(fù)雜，所以對鋼材料質(zhì)量的選擇的要求也逐步提高。但是如果將高質(zhì)量的鋼材用到建筑鋼結(jié)構(gòu)中，就會給建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接帶來很大的挑戰(zhàn)，從而就會使得建筑鋼結(jié)構(gòu)在焊接的過程中產(chǎn)生缺陷。

2? 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中的難點

因為空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑鋼對鋼材料的選擇標準非常高，所以一般會選擇強度大、硬度大的低合金高強鋼。但是由于建筑鋼在焊接的過程中總是會出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)連接點的形狀復(fù)雜、焊接密集的現(xiàn)象，所以使得焊接點無法自由地進行收縮，并且在焊接的過程中也有可能會因為焊接工人的施工不合理會導(dǎo)致建筑鋼受很多力，可能剛開始在焊接的過程中間建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接點所承受的力不大，但是會隨著焊接過程時間的延長而使得承受的力逐步增大，自然而然的就會使很多的力合成一個很強的合力，從而使得建筑鋼結(jié)構(gòu)在焊接的過程中產(chǎn)生裂紋。除此之外，因為空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑鋼材料選擇的是低合金高強度的鋼，并且低合金高強度的碳含量較高，所以使得低合金高強度的剛雖然強度高，但是很難焊接，從而使得建筑鋼結(jié)構(gòu)在焊接的過程中會出現(xiàn)延遲性的裂紋，并且還應(yīng)會因為建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工高度的升高而導(dǎo)致建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接任務(wù)變得更加困難。

3? 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋產(chǎn)生的原因以及種類

3.1? 冷裂紋

冷裂紋指的是建筑鋼結(jié)構(gòu)在焊接的過程后冷卻一段時間才會出現(xiàn)的裂紋。有些冷裂紋會在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接完成之后馬上出現(xiàn)，而也有一部分冷裂紋會在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接完成很長一段時間才會出現(xiàn)。大多數(shù)的冷裂紋一般都屬于延遲性的裂紋，很多時候都會出現(xiàn)在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的熱影響區(qū)，但也有少部分的冷裂紋會出現(xiàn)在建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接點出。經(jīng)過一系列的研究發(fā)現(xiàn)冷裂紋出現(xiàn)的主要因素主要有以下三點。

（1）鋼材的淬硬傾向。這合金高強度的鋼材的淬硬傾向與其化學(xué)成分、焊接采用的方式、冷卻條件等因素密切相關(guān)。鋼材的淬硬傾向于產(chǎn)生裂紋的幾率呈正相關(guān)。因為鋼材焊接的過程中是一個加熱與冷卻的過程，所以鋼結(jié)構(gòu)在加熱之后在冷卻之后就會變得硬、脆性高，從而使得焊接過后的鋼材更容易產(chǎn)生裂紋。

（2）鋼材結(jié)構(gòu)焊接處的氫含量。在焊接的過程中，大部分的鋼材整個都會處于高溫的環(huán)境下，但是當焊接工作完成之后鋼材會馬上進入冷卻的環(huán)節(jié)。冷卻的過程就會使鋼材結(jié)構(gòu)焊接處的鋼材中的氫氣馬上溢出，但是有時候會因為焊接工作完成之后的冷卻過程速度過快，就會導(dǎo)致鋼材結(jié)構(gòu)中的氫氣不能夠快速溢出，從而使得鋼材結(jié)構(gòu)中含有大量的氫氣而出現(xiàn)空洞的現(xiàn)象，這就會使得鋼材結(jié)構(gòu)變得易脆。

（3）鋼材結(jié)構(gòu)在焊接過程中無法避免的三種力。鋼材結(jié)構(gòu)在焊接的過程中會出現(xiàn)三種力，而這三種力是焊接過程中無法避免的：焊接結(jié)構(gòu)在加熱的過程中會出現(xiàn)受熱不均勻就會導(dǎo)致在冷卻的過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力;金屬受到高溫和低溫就會發(fā)生變形，從而使得金屬分子之間就會產(chǎn)生組織力;鋼結(jié)構(gòu)在焊接的過程中會因為自身的拘束而產(chǎn)生拘束力。因為鋼結(jié)構(gòu)的焊接過程是一個加熱與冷卻的過程，而加熱與冷卻的過程會使得鋼材結(jié)構(gòu)中的分子排列發(fā)生一定程度的改變，就會為鋼材結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫打下基礎(chǔ)，接著會因為鋼材結(jié)構(gòu)在焊接過程中產(chǎn)生三種無法避免的力就會出現(xiàn)裂縫。

3.2? 熱裂紋

熱裂紋是指在焊接過程中溫度過高而產(chǎn)生的裂紋。熱裂紋出現(xiàn)在焊接處的機率最高，但有時也會出現(xiàn)在剛才結(jié)構(gòu)的熱影響區(qū)，便會沿著焊接縫的中心線均勻分布。鋼材結(jié)構(gòu)出現(xiàn)熱裂紋的表象是鋼材金屬表面會出現(xiàn)鋼材氧化后的顏色。

熱裂紋主要分為四種，分別是凝固裂紋、液化裂紋、多邊化裂紋和塑性裂紋。

（1）凝固裂紋。凝固裂紋又被稱為結(jié)晶裂紋。雖然在鋼材焊接和凝固后期焊接金屬會結(jié)晶完成，但是結(jié)晶粒之間還會存在很多的液體，這時受外界溫度的影響而導(dǎo)致收縮不均勻就會產(chǎn)生裂紋。

（2）液化裂紋。金屬材料晶體周圍會分布很多熔點比較低的物質(zhì)，高溫加熱使這些熔點較低的物質(zhì)熔化但來不及擴散，然而又會在焊接溫度的影響下出現(xiàn)局部晶體液化而產(chǎn)生裂紋。

（3）多變化裂紋。多變化裂紋是因為剛才建筑結(jié)構(gòu)鋼材受熱不均勻和不平衡的結(jié)晶條件而導(dǎo)致大量的晶體出現(xiàn)錯位而產(chǎn)生的裂紋。

（4）失塑裂紋。因為受焊接高溫的影響而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)鋼材金屬的可塑性下降，就會在拉伸力的牽引下而產(chǎn)生二次的裂紋。

4? 建筑鋼材結(jié)構(gòu)焊接裂紋的防治措施

4.1? 冷裂紋的防治措施

由于低合金高強度鋼材結(jié)構(gòu)的含碳量過高，所以導(dǎo)致在高溫加熱的情況下會使得其發(fā)生冷裂紋的幾率提高。為了防止降低低合金高強度鋼材結(jié)構(gòu)出現(xiàn)冷裂紋的幾率，就需要采取以下幾點防治措施。

（1）從降低焊接點處鋼材的含氫氣量的角度出發(fā)：選擇堿性的焊接條可以降低焊接點處鋼材的含氫氣量，從而可以有效地提高低合金高強度鋼材的可塑性。

（2）減少氫氣的產(chǎn)生：為了能夠有效地降低在焊接過程中氫氣的產(chǎn)生，就需要將鋼材進去烘干，并且還需要保證鋼材焊接接頭出處于無水無油的狀態(tài)。

（3）避免鋼材的淬硬組織：為了能夠有效地減少鋼材的淬硬組織產(chǎn)生，在焊接工作開始之前可以對焊接處的鋼材進行預(yù)熱，并且也需要緩慢地對焊接處的鋼材進行冷卻。

（4）采用合理的焊接步驟：為了避免建筑鋼材結(jié)構(gòu)在施工的過程中承受一些不必要的力，就需要焊接工人能夠嚴格的按照操作步驟去進行焊接。

（5）減少氫氣含量：為了能夠有效地降低建筑鋼材焊接處的氫氣含量，就需要在建筑鋼材結(jié)構(gòu)焊接完成之后將焊接處加熱到250℃，保溫六到八小時，使得建筑鋼材結(jié)構(gòu)里邊的氫氣逐步溢出。

4.2? 熱裂紋的防治措施

低合金、高強度的建筑鋼材在焊接的過程中很少出現(xiàn)熱裂紋，但是有時會因為低合金高強度的建筑鋼材原材料不合格而產(chǎn)生熱裂紋。為了減少焊接過程中熱裂紋的產(chǎn)生，就需要采取一下幾點防治措施。

（1）提高母材的質(zhì)量。為了能夠有效提高低合金高強度的建筑鋼材的可塑性，就需要提高母材的質(zhì)量，降低母材在高溫下的晶體雜質(zhì)元素含量。

（2）提高鋼材的熱影響區(qū)的塑性。提高鋼材在熱影響區(qū)的可塑性，然而也可以通過縮小熱影響區(qū)的范圍而減少熱裂紋產(chǎn)生的幾率。

（3）精煉母材?？梢詫⒛覆闹械碾s質(zhì)提取出來，通過提高母材的質(zhì)量而提高低合金高強度鋼材的熱可塑性。

5? 結(jié)束語

通過這篇文章我們可以知道，各種裂紋產(chǎn)生的機制各不相同，因此在建筑結(jié)構(gòu)焊接的過程中需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)鋼材的特點和綜合各方面的因素，對建筑物結(jié)構(gòu)鋼材產(chǎn)生裂紋的機制進行分析，從而可以有效地防止建筑物結(jié)構(gòu)鋼材在焊接的過程中出現(xiàn)裂紋，滿足經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展對建筑結(jié)構(gòu)鋼材的需求。

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