谈钢结构施工安装过程中的焊接技术

贺继华

中建二局第二建筑工程有限公司广东省518052

谈钢结构施工安装过程中的焊接技术

贺继华

中建二局第二建筑工程有限公司广东省518052

随着我国建筑业的高速发展，人们渐渐地不再局限于使用普通钢筋混凝土结构，钢结构作为建筑的结构也越来越受到重视。在钢结构中，焊接技术是十分关键的施工技术，本文主要对钢结构中的焊接技术的发展历程、工程应用现状、施工过程中对焊接技术的具体技术控制要点以及焊接技术在建筑钢结构施工中的应用等方面进行了详细探究和分析，为焊接技术在建筑钢结构中的运用提供了一定的理论基础。

建筑钢结构；施工；焊接技术；技术控制；应用

1 引言

随着我国经济社会的快速发展，对于建筑施工技术的要求也越来越高，采用焊接技术对钢结构进行合并以及整合，从而构成一个完整的建筑钢结构。这种施工技术是目前建筑施工的发展趋势，越来越多的结构均采用焊接钢结构的方式作为建筑的结构。

2 我国的钢结构施工焊接技术的发展历史与现状

在我国，钢结构工程的应用越来越广泛，如著名的鸟巢、水立方和广州歌剧院和沈阳国际金融中心等建筑均采用了钢结构，在钢结构的施工中，由于其结构比较复杂，施工节点较多，因此对结构的焊接技术要求也非常高。通过这些建筑的成功建造，可以看出我国在钢结构的焊接工艺及技术水平上已经达到国际先进水平。

目前，在钢结构的焊接施工中，在电弧焊接技术、埋弧焊接技术、气体保护焊接技术、螺旋焊接技术的基础上逐渐发展演变到了现代的焊接技术，不仅显著地缩短了结构施工的工期，更重要的是提高了施工效率和节约了施工成本。

现代焊接技术中，主要包括：高强钢焊接技术、低温焊接技术以及厚钢板焊接技术等，如在高强钢焊接技术中，首先应当按照母材的标准，对强节点焊接的各项性能必须高于母材标准的规定；其次应当尽量保证焊接时焊缝的塑性要按照厚度效应、厚度强度以及节点拘束大等原则，选择低强焊材；再次重点保证焊材的韧性强度，从而满足焊接的抗冲击韧性。在高强焊材的性能评价体系中，主要的评价方法有碳当量计算、热影响热温度确定以及插销实验临界断裂应力等。

3 钢结构施工工程中焊接技术的技术控制要点分析

3.1 控制和解决焊接变形问题的技术措施

在进行钢结构焊接施工时，其中非常关键的工序是控制焊接的变形，这种变形是由于焊接过程中的温度变化非线性而形成的刚性变形或者塑性变形，焊接变形会严重影响焊接头的抗疲劳强度和韧性，使其抗腐蚀的性能降低。为了尽量避免焊接变形，应当采取以下措施：1）对焊接的坡口进行合理布置，从而减少焊接变形；2）对焊接的工序进行合理安排，尽量避免出现应力集中；3）在进行角焊缝焊接时，应采取相应的反变形措施，如针对对称构件，采用同步对称焊接技术；4）选取合适的焊接材料、采取合适的焊接工艺，从而减小焊接应力。

使用低温焊接技术对钢结构进行焊接时，由于预热温度不同，导致不同部位的焊接强度也不相同，尤其是在进行厚板的焊接时，较低的温度会极大地影响钢板的各项强度指标，这是因为钢材在低温条件下，其硬度很低，极容易产生脆化。从微观上来说，由于低温会加快焊缝的冷却速度，从而在焊缝和热影响区之间产生一种叫马氏体的脆性组织。因此，在采用低温焊接时，应当尤其注意环境温度对焊接的影响。

3.2 选择正确的焊接工艺形式、材料和工序

在焊接接头坡口形式的选择上，为了使电弧能够充分深入焊透至焊缝的根部，需要在接头上开一个坡口，在选择坡口的形状时，应选择易加工的坡口形式，并且保证焊缝能被完全焊透，从而达到降低焊接成本和减少焊后变形可能性的效果。

在选择焊接用材料时，应当充分考虑到母材的具体化学成分、物理力学性能、接头的形式等因素。如果没有正确选用焊接用材料，就会很容易使焊缝的过渡区产生脆裂现象。因此，进行超低温焊接时，应在保证设计强度的前提下，尽量选用低氢碱性或者钛钙型的焊条，因为其屈服强度比较低、冲击韧性比较好；同时对焊条进行预加热，从而提升焊条的抗疲劳强度。

4 钢结构施工的焊接技术的运用

4.1 开发和应用优质的焊接材料

在焊接材料的选取上，应当结合我国目前的建筑钢结构发展现状，采用优质、合适的焊接材料，从而提升建筑用钢结构的强度、耐火性和抗震性等性能。随着建筑钢结构的不断发展和规模化推广，具有较高性能的钢结构优质焊接材料也会得到大规模的开发与应用，其中实芯的CO2焊丝、药芯CO2的焊丝以及特种电渣焊材料等焊接材料会得到逐步地开发与运用。

4.2 预防钢结构的厚板焊接施工过程中“层状撕裂”的现象

在一些高性能、大跨度和超高强度的复杂建筑钢结构体系中，由于接头多而繁杂，再加上钢结构的结构设计、施工和焊接技术人员的施工水平参差不齐等原因，就会产生“层状撕裂”现象。针对这一现象，施工单位应当逐步积累施工经验，不断提升焊接技术，同时考虑采用具备更好抗层状撕裂性能的焊接材料，从而降低层状撕裂对钢结构的负面影响。

4.3 推广应用厚钢板的焊接技术

在许多大型建筑钢结构中，存在较多的厚钢板，如鸟巢中钢板的最大厚度甚至达到110mm，为了进一步提升厚钢板焊接技术，应当选择合理焊接坡口的形式，通过采取小角度焊接、减小坡口的间隙等方法，从而较少焊接的收缩量，有效地降低了焊接过程总的各种集中应力。

4.4 推广应用先进的焊接设备

在建筑钢结构的焊接过程中，先进的焊接设备会起到事半功倍的效果，因此应当积极探索和研发具备高技术含量的各种焊接专用设备，从而从硬件上提升我国的建筑钢结构焊接技术。

5 结语

综上所述，目前我国的建筑钢结构焊接技术取得了较大进步，但还存在一些问题，如焊接技术更新换代慢、焊接技术人员的水平参差不齐等。因此，应选择开好应用优质的焊接材料，大力推广各种先进的焊接技术，加强对焊接施工技术人员的培训，同时对加大对先进焊接设备研发和应用的推广力度，从而为我国建筑钢结构焊接技术的长远发展打下良好基础。

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10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.123