建筑工程中的钢结构焊接技术研究

来阳月星

摘 要：本文通过对高强度钢的特性、焊接特点、焊接质量控制及变形预防等方面进行了阐述，目的是通过本文的介绍，对建筑工程中的钢焊接技术、焊接工艺的发展起到积极的作用。

关键词：高强钢；焊接；预防

中图分类号：TG44 文献标识码：B

钢结构以其结构简单、安装方便、资金耗费少、工期短等优点在如今的厂房建筑或大型建筑中广泛使用，钢结构通过将钢构件吊装拼接并焊接连接，从而很容易就可以安装到位，因现如今钢构件主要采用H型钢材并通过焊接连接，因此焊接是否到位对钢结构的安全性有很大的影响。下文就对焊接的种类、优缺点等进行简要阐述。

1 钢结构焊接的种类

钢结构焊接主要是型钢、角钢、箱型和圆形截面之类的焊接。根据钢材的特性不同，安装位置不同因此需要采用不同的焊接方式。

2 焊接材料的选择

焊接材料要满足强匹配、焊缝的塑性、满足冲击韧性这三个要求。

3 高强钢焊接

低合金（合金含量<5%）和微合金（微合金元素总量<0.2%）高强钢目前用于造船、桥梁、钢结构建筑、压力容器、低温钢、耐热钢、管线钢等。其特点是1.降碳、微合金化、高结晶化。高强钢这一钢种同传统钢种同传统钢种有很大的区别，掌握和研究新钢种的焊接性是一件十分重要和困难的工作，因此采用新工艺、新的运条手法进行施焊势在必行，否则将绐工程带来损失。强度级别较低的普通强度钢，由于钢中合金元素含量较少，其焊接性良好，接近于低碳钢。随着钢中合金元素的增加，强度级别提高（屈服强度≥315MPa），钢的焊接性也逐渐变差，出现的主要问题是：热影响区的淬硬倾向，冷裂纹，热裂纹，粗晶区脆化。在焊接低合金的高强钢过程中，冷裂纹在热影响区的倾向会逐步的加大，并且这种裂纹往往会带有一定的延迟性，具有较大的危害。在定位焊缝部位低合金高强钢极其容易发生裂缝现象，原因就在于焊缝的尺寸较小且较短，因此冷却速度较快，这种开裂性质被归属到冷裂纹中。而在施工中对冷裂纹的预防主要通过三方面进行，第一对淬硬组织的减少，第二对扩散氢的含量的降低，第三则是对残余应力的降低。而主要的预防措施包括以下三种：首先是焊前需要进行及时的预热，其次应当对线能量进行及时的选择，最后则是保障焊后热处理效果。裂纹的产生可以通过预热的方式有效预防，并且预热能够改善焊接接头的性能。但是劳动条件会因为预热而恶化，并且预热会造成生产工艺由简单变得复杂，并且预热的温度若是过高，对接头的韧性也会有所影响。所以，是否需要在焊前进行预热，需要根据钢材的成分以及厚度、形状、结构以及环境温度和实际的需要决定。低碳热轧钢在焊接中由于钢材的脆化以及冷裂淬硬倾向较小，因此不需要限制焊接线能量。焊接含V、Nb、Ti的钢种，为降低热影响区粗晶脆化所造成的不利影响，应选择较小的焊接线能量。后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后，将焊件立即加热至200～250℃范围内，并保温一段时间（2h左右），使接头中的氢扩散逸出，防止延迟裂纹产生。

4 低温焊

钢结构常用焊接方法：手工焊接和二氧化碳保护气焊接法。尽量使用窄摆幅，多层多道焊，严格控制层间温度。

4.1 焊接材料的选取

由于是在低温环境中进行焊接作业，所以为了更好的完成焊接任务，应该尽量选取氢含量较低的焊接材料，并且对焊接材料进行必要的烘焙以及保温措施。

4.2 焊接质量控制要点

焊前预热和焊后热处理：常温下，焊缝需要进行焊后热处理以及预热的，其温度应当严格按照国家有关工艺标准进行确定，在焊道两侧的预热区，宽度应当保证大于焊件的厚度，且宽度超过厚度的1.5倍，且不应小于100mm；低温情况下，其预热的温度要比常温情况下高，预热的面积也要比常温时大，通常情况下是焊接点周围大于等于两倍钢厚度的范围，，并且这一范围不小于 100mm。焊接层的温度通常要高于预热温度，或者是不低于相应规定中的最低温度 20℃，二者之间取较高温度者。后热处理应在焊后立即进行，适当的后热温度还可以适当降低预热温度，保温时间根据板厚，按每25mm板厚1h确定。严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧，在坡口内起弧的局部面积应焊接一次，不得留下弧坑。多层焊缝应连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理。由于是低温焊接，在条件允许的情况下可以搭建保护房，从而减少空气流动保存热量，当条件不允许时，也应采取另外的方法来保存热量。

5 厚钢板焊接

厚板在建筑钢结构中也得到了大量的应用，随着厚钢板应用的增多也催生了焊接技术的发展。焊接技术的发展也反过来影响着厚板品种的多样性。下面就厚板焊接时应注意的一些问题进行了说明。

厚钢板焊接的关键是防止由于焊接而产生的裂纹和减少变形。应选用合理的坡口形式。如尽量选用双 u 或 X 坡口，如果只能单面焊接，应在保证焊透的前提下，采用小角度、窄间隙坡。进行焊前预热和焊后热和保温处理。

6 钢结构质量的保证

钢结构制作与安装单位承担钢结构焊接工程时，应具有国家认可的企业资质和焊接质量管理体系，应具有规范规定资格的相关人员，应具有相应的焊接方法、焊接设备、检验和试验设备、检定有效的计量器具，施工单位在承担钢结构焊接时应具备与焊接难度相适用的技术条件，并建立相关人员的工作职责。

7 钢结构变形的预防

（1）对称零件尺寸或孔径尺寸同一，以便加工，并有利拼装时互换性。

（2）合理的布置焊缝，避免焊缝之间的距离的靠太近，当材料的尺寸与零件长度尺寸时，尽量减少或不做拼接焊缝；焊缝布置应对称于构件的重心或轴线对称两侧，以减少焊接应力的集中和焊接变形。

（3）在进行连接构件以及零件过程中，不可避免的会使厚度同不等截面相连；在相接时应当对截面的厚度以及形状按照缓坡形式进行改变，保证对接部位的厚度以及截面一致，保证传力受力平顺均匀，从而防止焊后应力过大而增加形变量。

结语

钢结构的连接主要通过焊接完成，焊接在钢结构连接中有着举足轻重的地位，而随着科技的发展，建筑的进步，焊接工艺也要随之进步，本文就建筑中的钢结构焊接技术进行了简要的介绍，希望对大家有所帮助。

参考文献

[1]姜焕忠.焊接方法及设备[J].机械工业出版社，1991.

[2]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].北京：机械工业出版社，2008.endprint