建筑钢结构的焊接难点以及改良措施探究

万红杰 王利刚 周静 郭广才 武义佳

【摘要】随着建筑行业的发展，越来越多的钢结构运用到了建筑当中来。尽管当前我国钢结构焊接技术已经取得了颇高的成就，在数量和技术上都有了很大的进步，但是在质量上仍然存在着许多的问题需要解决。只有彻底解决了这个难题，我国的钢结构焊接水平才能得到真正的提高。本文对建筑钢结构的特点以及焊接难点进行了分析，并提出了几点控制焊接质量的措施，以资参考。

【关键字】建筑钢结构；焊接；质量控制

一、现代建筑钢结构特点及焊接难点

1.钢结构特点

随着建筑结构造型的日趋新颖，钢结构体型也日益多样，导致犬跨度复杂空间形状的钢结构建筑不断涌现以及管结构的不断推广，钢结构构件形状多变，节点构造复杂多样且钢板厚度加大；钢结构材料由低碳钢发展到高强合金钢、铸钢等新型材料，近年来铝合金材料也逐步应用到钢结构网架。

2.钢结构焊接难点

2.1减少焊缝截面积。在焊接施工过程中若出现凸出很高的焊缝，其多出的焊缝金属并不能提高许可强度，反而增加了应力集中系数同时消弱了破口的综合性能，因此在焊接施工中应采用U型刨边以便形成U型破口以尽量减少焊缝金属量；

2.2多角度全方位高空焊接。钢结构复杂的体型及繁琐的节点位置和构造决定了现场焊接工作的操作点多、操作面广、操作量大以及需进行多角度全方位和高空焊接施工的难点；应力大，接头处易产生质量缺陷。钢结构施工中的节点复杂、板厚加大等导致焊缝密集甚至出现立体交叉最终导致焊接接头刚性拘束大的后果，使焊缝不能自由收缩而导致双向甚至三向产生应力，因此在很大程度上增加了焊接接头产生裂纹和层状撕裂的可能性。

2.3锤击法。锤击法也是消除收缩力的方法一种，其本质是在焊缝上施加外力的方法將焊缝变薄变长来消除残余应力，在锤击过程中应坚持在一定层面温度中锤击、在一定频率下锤击、在一定力道下锤击和焊道根部不锤、等材不锤、焊道表面不锤的。三点锤、三点不锤"的原则，合理布置焊缝。对焊缝进行合理布置避免焊缝间距离太近现象，当材料尺寸与零件长度尺寸不同应尽量减少或不做拼接焊缝的措施来减少焊接应力集中和焊接变形。

2.4逆向回焊法。若焊接的总进程为从左到右，则施焊过程中每个焊缝应从右到左，即分段侧焊，以免由于在每道焊缝施焊后沿焊缝板内侧的热量导致该处膨胀使两侧板向外分开，而当热量在板内侧向外扩散后板外边缘膨胀致使其重新合拢。

2.5多层多道焊接。施工中应坚持焊缝数量愈少愈好的原则，并在每条焊缝内尤其是在厚板焊接时采用多层多道焊接。

2.6反变形法。采取在施焊前将需焊接构件刻意偏置的方法来有效利用收缩力，诸如将某些组合在焊接前装偏，待焊接时其预偏量能够恰好回到所需位置，或用机械方法产生反向力来将构件进行弯曲或预拱以抵消收缩力。

2.7焊缝平衡。应尽量保证焊缝尽可能对称，并要靠近中和轴施焊，实现一个收缩力对另一个收缩力相互平衡以有效控制减少变形；

2.8采用反力平衡收缩力。采用夹具产生的约束力或构件装配为组件时的约束力以及构件在重力作用下产生的拱度等所产生的反力来平衡焊接过程中产生的收缩力。其中夹具法是将同等焊接件背靠背紧夹在一起后用夹具将其夹好，待其焊接完成并冷却后将夹具松开。

2.9焊接方式。钢结构焊接过程中交流点焊机适用于普通刚才焊接，直流点焊机则适用于要求较高的钢材焊接，埋弧焊和自动焊则适用于梁柱较长的对角或角焊缝，CO气体保护焊则适用于要求较高的薄钢板结构焊接；

二、建筑钢结构的焊接质量控制的主要措施

随着我国建筑钢结构技术的不断发展，钢种的应用也随之增加，在材料的选择上，更趋向于高强度、大厚度的钢材。钢结构在外观的上的张扬、个性的特点。在建筑钢结构的焊接工程中，无论是安装还是制作，焊接工作对工程的安全、质量都起到了举足轻重的作用。在我国以钢结构为代表的，国家体育场"鸟巢"钢结构的焊接工程中，开发研究了焊接技术的针对性极强，将我国的建筑钢结构迅速进入到了成熟期，使技术水平提升到了-个新的台阶。但结合工程的实际情况，根据对以上影响焊接质量的因素的分析，其控制钢结构焊接的质量的主要措施有：

1.搞好焊接前的基本准备工作

搞好焊接施工质量的准备工作，是保证焊接工艺质量的一个重要措施。要搞好焊接前的基本准备工作，要确认做好以下几点基本项目：准备好焊接施工作业环境，搞好各种施工安全准备；搞好焊接加工拼装准备，比如坡口的形状与尺寸、错边、根部的间隙、定位焊、背面垫板的安装状态、引弧板的安装状态；搞好各种焊接施工所需的器具与材料准备；正式焊接之前，还要清理、预热坡口表面，为焊接做好最后准备。

2.做好施工人员从业资格的认证

"人"主要是指操作者及检验、试验者。按照ISO9001质量体系相关条款要求，首先，对焊接人员、无损检测人员的资格及能力进行鉴定，包括检查资格证书是否有效，检查资格证书所注明的允许操作范围，是否与目前即将开始的工程要求相一致，如焊接母材、焊接方法、焊接位置是否与焊工合格证所注明的相一致；其次，进行必要的技术培训。例如，为确保施工质量，参加本次焊接施工的焊工全部按照JGJ81-91《建筑钢结构焊接规程》第八章"焊工考试"的规定，进行了考试并取得合格证，才进入现场进行焊接。

3.施工工艺

熔焊栓钉焊接施工工艺流程见图1示。正式焊接前应试焊1个焊钉（用榔头敲击使钉弯曲大约30°，无肉眼可见裂纹后方可开始正式焊接。否则应修改施工工艺）。每天焊接完，都要从每根梁上选择两个栓钉用榔头敲弯约30°，无肉眼可见裂纹方可继续焊接（否则应修改施工工艺）。如果有不向应从焊缝不饱满的一侧进行）。

4.焊后检查

4.1 焊缝外观检查

在无损检测之前进行焊缝外观检测，避免焊缝表面出现严重的质量问题。焊缝的检查应包括接头的表面是否均平、焊缝尺寸是否存在偏差。外观是否清洁整齐，表面是否存在裂纹等缺陷，防止熔渣等飞溅物损坏焊缝的质量，科学合理的进行检查。

4.2焊缝内部质量的检验

检测方法的选择上，应根据不同焊缝质量要求等级及检验标准，选择为射线、超声波、磁粉（表面裂纹）、渗透（非铁性表面缺陷）。

做好焊缝内部质量的检验是保证焊接质量的关键，因此需要选择恰当的检验方法。无损检测采用的方法和检测比例应需要按照设计要求规定，并且应符合有关施工规范。抽检的焊口应在监理人员在现场的情况下选定，并记下焊口的编号。无损检测结束后，施工单位焊口图上准确标明编号、材质、规格、焊口位置、焊工代号、无损检测位置、无损检测方法。检验人员应及时对无损检测报告以及射线底片进行检查。如有些焊缝需要返工，在返工的时候也必须按照返修标准，严格执行返修的要求。同时，需要工作人员对返工的过程做好施工记录，及时审查扩深的射线底片报告，在焊口图上准确标记好返修的扩深部位。

三、结语

总而言之，焊接质量的好坏直接决定了一个钢结构工程质量的好坏。我们必须从前期就要合理组织，选出优秀的施工方案。而施工企业在施工前首先要确认的就是刚才的质量是否达标，并进行必要的焊接工艺评定试验，严格保证整个工程的质量。

参考文献

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[2]张晓慧 浅谈建筑钢结构焊接检验应注意的问题[J]-科协论坛 2014.

[3]陈德来 浅谈钢结构焊接的施工工艺[J]-工会博览·理论研究 2010.