高性能焊接技术在建筑钢结构中的应用分析

2019-11-28李峰胥文彪李永利张栋

商品与质量 2019年45期

李峰胥文彪李永利张栋

中核工程咨询有限公司，北京 100071

现阶段工程建筑施工当中，建筑结构大多以建筑钢结构为主，建筑钢结构无论是在质量上还是材质上都有着很大优点。相对于传统的钢筋混凝土结构，建筑钢结构具有质量轻、强度高塑性的特点，同时还具有韧性好、材质均匀等优点，因此，在当今我国的工程建筑施工当中，建筑钢结构成为了工程建筑当中所采用的主要建筑结构。建筑钢结构在施工中是以电弧焊接的方式完成的，通过焊接、铆钊和螺栓连接等进行加工连接而成，在焊接加工处理时，由于建筑钢结构具有强度高塑性的特点，对于结构加工的任何形状都能很好的进行焊缝连接，所以建筑钢结构焊接质量的好坏，对工程建筑的质量有着重要的影响。建筑企业在工程施工中，对于建筑钢结构焊接的质量工作要进行严格检验，控制好施工过程中每一道焊接工序，既保障了焊接工艺质量，同时也提高了焊接工作的生产效率，加快了工程建设顺利完成脚步[1]。

1 建筑用高性能钢的特点

衡量结构用钢材性能的主要指标有：屈服强度(ReH、ReL)、抗拉强度(Rm)、屈强比(ReL/Rm)、延伸率(A)、断面收缩率(Z)、冲击韧性(AKV)、可焊性。通常希望得到综合性能良好的钢材，如强度高、韧塑性好、可焊性好等。随着强度增高，钢材的碳当量会增加，可焊性变差，焊接难度加大。这一点从《钢结构焊接规范》GB5066-2011 第三章表3.0.1钢结构工程焊接难度等级可以看出。当钢材强度大于 420 MPa 或碳当量大于0.5时，钢材可焊性变差，在钢结构焊接规范中将其归入难焊等级。对于有抗震要求的结构用钢材，还需关注其屈强比和韧、塑性指标。在国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中明确规定钢结构的钢材应符合下例规定：

（1）钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85。

（2）钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不小于 20%。

（3）钢材应有良好的焊接性和冲击韧性。随着钢材强度的增加，不仅塑性、韧性、可焊性降低，屈强比的劣化更加明显，当为了获得较好的综合性能而采用 TMCP钢时，屈强比的变化更加显著[2]。

2 建筑钢结构高性能钢焊接技术

2.1 合理选择焊接方法

首先，施工期间技术人员需要对钢构件的尺寸、形状做出分析，同时还要研究材料的成分和接头形式等要素，并针对上述内容合理选择可行合理的焊接方法。此外，在选择焊接方法时，还要考虑到现场的实际条件、工人的技术水平等因素。在权衡各项影响条件的前提下，尽可能选择最经济、最实用的焊接方法，有效提高焊接工作的质量。另外，焊接方法的选择还要考虑到不同方法的适用范围与稳定程度等因素，同时还要考虑到设备要求以及劳动生产率等要素。当焊接方法明确之后，就要进行焊接材料的选择。

2.2 低温焊接技术

低温下，建筑钢结构容易发生表面出现裂纹或者脆断的情况，没有很好的控制，将会导致其质量下降而出现难以预估的安全隐患。因此低温焊接中因根据框架的结构特点，合理安排焊接的顺序。正确的选择预热方式，一般是采用电加热，电加热能够使预热区温度均匀，防止受热不均造成的附加应力，升温的速度相对较快可控，防止结构过热无法焊接的情况，同时对整个建筑框架而言，防止受热不均使建筑结构发生形变的情况。

2.3 做好焊接前的准备工作

一方面，在开展焊接工作之前，要进行操作平台的搭建。比如，对于柱焊接工作而言，常使用钢管进行操作平台的搭建，对于钢梁焊接工作来说，可以将特制吊篮作为操作平台。另一方面，施工前要对建筑项目的实际状况做出分析，并针对焊接任务量合理选择焊接设备以及材料，确保后续焊接工作的顺利开展。如果工程的焊接任务量相对较大，那么可以使用CO2保护焊技术进行施工，该技术的施工速度相对较快。需要注意的是，焊接工作之前要对焊接设备以及相关的辅助设备进行检查。此外，当焊接任务确定之后，要做好现场人员的安排。焊接环节需要施工人员有着较强的专业性，并要求施工人员具备一定的施工经验。同时，还要根据现场实际状况安排管理人员进行监督，发现问题要及时责令改正。另外，施工现场要严格落实持证上岗制度，参与焊接施工的技术人员要具备相应的资格证明[3]。

2.4 节点形式与焊缝的检测

准备工作做好之后，可以正式开展焊接工作，而在其具体操作过程中，需要认真按照建筑钢结构的设计要求和安装内容选择焊接的具体形式。焊接工作主要是将建筑钢结构的各个构件进行焊接，使其连接在一起。如对钢柱和钢柱之间进行焊接、钢柱和钢梁之间进行焊接以及其他节点部位进行焊接工作。而其所采用的焊接方式为全熔透焊。在施工中除了将建筑钢结构的关键部位进行焊接之外，还需要采用高强螺栓对梁板等部位进行有效的连接，焊接钢柱脚和连接板之间的位置。由于钢板材料具有较大的厚度，所以在具体的焊接工作中通常会选择全熔透焊的焊接方式来进行焊接，这样可以有效地保证焊接质量。除此之外，技术人员还应对焊缝进行检测和实验，防止焊接过程中出现问题，如发现问题应该及时地进行有效的调整，并将相关的检测数据上交到管理人员，开展重复焊接工作，解决不良问题。对于焊缝位置的检测工作则一般采用超声波探伤检测仪器，这样能够充分地找到探伤位置和焊接中存在的缺陷问题，使焊缝符合建筑钢结构建筑安装的相关标准。