钢结构工程焊接技术重点、难点及控制措施

石成玉

【摘 要】在钢结构设计以及施工中，设计越来越新颖，使我国钢结构工程出现了蓬勃发展的现状。钢结构的焊接技术，促使了我国钢结构迈向成熟，使我国已经成为名如其实的钢结构大国。然而，研究钢结构工程焊接技术的重点和难点尤为重要。基于此，本文针对相关问题进行分析，以供参考。

【关键词】钢结构;焊接;重点;控制

1 钢结构应用的優点以及缺点分析

在现代工程建设中，钢结构已被广泛应用，主要是由于其有较好的优势。钢结构的优点主要包括自身强度高、塑性以及韧性好、并且跨度大、承载力高，其不仅能够适用于各种工程，还可以明显的提高工程整体质量。另外，由于钢结构工作在一般条件下都很难受到外界的影响，变形也较小。但是，钢结构也有其自身的缺点，钢结构工程用到的材料主要是钢材，钢材的腐蚀性能较差，这个问题在薄壁构建中最为突出，所以其很容易被腐蚀，这样一来，建筑在后期就要加大维修，从而浪费更多的人力以及物力。另外，钢结构工程的耐火程度也不高，如果建筑发生火灾，就会给工程带来无法避免的损失。

2 钢结构焊接技术的重难点

在实际的钢结构焊接过程中，会受到外部热力的作用，这样焊接就会出现不均匀的情况，从容引起外部应力变化，使得钢结构焊接出现异常情况。另外，焊接人员的专业水平不高，在焊接的时候没有控制好焊接应力，不熟悉的操作也会使焊接受得到影响，这样就会出现焊接气泡或者是裂纹等现象。以上的问题，需要在实际的工作中做好焊接变形的控制，才能避免气泡以及裂纹的产生，从而提升整个焊接工程的质量。

3 钢结构工程焊接质量问题分析

3.1 材料的影响因素

主要包括以下几点：在实际的焊接中，焊缝会扩散氢，这就会影响到焊接头。出现这种现象的问题主要是受到环境的影响或者是钢材表面清洁不到位所导致的。另外，钢结构所使用到的氢含量要严格进行控制，并且要在规定的范围内，一般的最小值是在100g<5ml。工程中所试用到的焊材在进场的时候也要进行严格的控制，需要按照批号进行试验检测并记录，如果检测结果没有达到相关标准，则杜绝使用。在使用二保焊的时候，需要在焊枪喷嘴以及保护罩内涂抹防溅膏，这样可以有效的杜绝氢含量的增高，这点需要引起重视。

3.2 母材材质的影响

主要包含以下几点：首先，我国钢结构使用到的钢品种与其他国家列举的钢品种不一样。部分钢结构焊接存在缺陷的原因是由于母材板厚达不到标准要求，这也与母材的性能有很大的关系。另外，钢材中会含有磷或者是硫等有害的物质，在轧制的过程中就会出现硫化夹杂物或者是其他材质缺陷，从而使板材受力不够均匀，出现分层或者是撕裂的情况，如果出现这个问题就很难进行修复。因此，在规定中药注重板材的选择和运用，一般而言板材的厚度等于五公分或者大于五公分，而且在进行拉力作用时，也要根据国家制定的相关标准，分值需要在允许的范围内。

4 钢结构工程焊接技术要点

4.1 基于视觉感知的焊接技术

此技术主要是利用激光扫描识别构件的特征以及需要焊接的部位，视觉系统在捕捉到信息后，再传达到控制系统和焊接数据库中。控制系统再根据接收的到的信息进行路径的规划，并进行纠偏，焊接数据库再根据接收到的信息选择匹配的机器人进行工作的执行。从目前情况来看，视觉感知技术是目前公认最高，最有希望解决好非标构件焊接的技术，但是限于钢结构的尺寸都比较大、规格也比较多、技术要求也更为复杂，所以这项技术还没有实质性的突破。可以看出，只有最為先进的非标钢构机器人焊接才能够解决这些疑难杂症。此项技术的研究主要应用在于以下几点：（1）通过对钢结构三维模型和焊缝进行建模，从而减少了传统的以手工为主的工作量，这样就在一定程度上提高了整体工作效率。（2）通过对钢构件的位置或者是焊缝位置进行有效的识别，就可以简化固定程序中点位和实际点位不符的情况，也可以起到很好的纠偏作用，再通过编辑好的程序进行多点电弧点位定位，提高焊缝的识别度，从而提高生产效率。

4.2 离线编程的焊接技术

这项技术的工作原理主要是：确定需要焊构件的模型、再提取焊接作业的轨迹到机器人按照轨迹进行构件的焊接。这项技术可以实现规模化生产，但是此项技术在设计阶段、加工等阶段都需要根据实际情况进行改变和调节，在结束这些程序之后，还要进行相关验证，如果符合标准才可以加以推广使用，所以说这项技术在短期内是很难实现理想效果的。从目前情况来看，钢结构在智能制造中大部分都是选择这种方法的，这种方法主要适用于批量大、规格一样、标准不高的构件，并不适用于结构复杂或者是大型的构件。

5 钢结构工程焊接管理与控制措施

5.1 正确处理焊接变形

在进行焊接工程中，需要最大程度的降低焊缝截面积，需要充分满足连接施焊量。另外，焊脚尺寸可以决定焊缝的强度，还可以增大应力的集中系数。为了降低焊缝的金属量，对焊缝和板厚而言，可以开出不同的坡口，最为常见的就是X型、V型等。同时，还要坚持焊缝量越少的原则，因为焊缝量越少说明焊接的质量越高。另外，还要选择合适的板厚，所有焊缝都应多层焊接，并且焊缝的布置应尽可能靠近中和轴。同时还要坚持对称原则，中和轴周围的焊缝必须尽可能平衡，以减少变形的发生。

5.2 控制焊接残余应力

在进行焊接残余应力的时候，一方面需要控制焊接缝隙的尺寸，需要将尺寸控制在最小的范围，这样可以有效提高焊接的整体质量。另外一方面，需要控制焊接缝隙的拘束度。最为主要的一点是要做好技术交底工作，在工程实施中需要严格按照相关制度进行操作。最后，由于钢结构焊接残余应力主要是由钢结构本身的强度影响的，所以说，相关人员需要降低钢结构的刚度，使钢结构收缩自如，从而有效的控制应力。

5.3 选择合适的焊接材料

首先，基礎钢材料需要具有良好的强度，可塑性、韧性、疲劳性和可焊接性需要达到标准，以确保随后的焊接质量。焊接材料的选择应遵循相等强度，相等韧性和相等组成的原则，以使所选的焊接材料与待焊接的母材具有良好的相似性。其次，对于形状复杂或厚度较大的钢结构，应选择抗裂性强的低氢焊条。这是因为焊接金属在冷却过程中会产生很大的收缩应力，从而导致焊接材料开裂。选择合理的焊接顺序可以使焊接产生的收缩力达到平衡。第三，在焊接低合金钢的过程中，如果这些低合金钢的强度不同，则可以保证最终的焊接质量，并根据实际的强度来提高钢结构工程的最终质量。第四，在钢结构工程的焊接过程中，由于外部局部条件的影响而无法完成翻转的问题时，必须选择可以进行全位置焊接的焊条。

5.4 对焊接工艺进行评定试验

在实际的焊接工程中，如果要保证钢结构的焊接质量，就需要对焊接工艺评定试验进行设计，这也是评定焊接接头质量要求是否达标的凭证。在进行焊接评定后，相关工作人员要根据评定的标准来设计焊接工艺指导书，从而为焊接质量提供强有力的保障。如果企业是首次选择钢材或者是焊接材料，也要对焊接工艺进行设计和评定，将最终的结果以及报告进行记录保存和整理。如果在实际的工程中，有了焊接工艺指导书作为基础，就会对焊接的整体质量起到提高的作用。

6 结语

综上所述，在钢结构焊接工艺中，需要对焊接重点和难点进行有效的管控，主要从降低应力、控制焊接变形等方面进行，只有将这些工作做到位，才可以提升钢结构的整体水平，从而满足整个工程的质量。

参考文献：

[1]戴为志.钢结构行业发展对焊机及焊材的需求趋势[J].金属加工（热加工），2019（18）：17-20.

[2]李石峰，占长志.分析钢结构焊接技术及其质量管理[J].科技创新导报，2019（23）：61.

（作者单位：赤峰至善压力管道安装有限公司）