钢结构工程冬季低温焊接技术分析与探讨

沈洪剑

摘 要：低温焊接是钢结构工程在建设过程中需要注重的一种问题，低温焊接会对钢结构工程造成一定的影响，所以需要对其对策进行分析，讨论焊工防护以及适应性训练，这样才能保证焊接设备的稳定性，避免低温焊接对钢结构工程的总体质量造成影响。本文中对低温焊接技术特点进行分析，总结出建筑钢结构低温焊接的成套施工技术，并将其应用于实践中，旨在为我国钢结构工程冬季低温焊接提供一定的帮助和参考。

关键词：钢结构工程;低溫焊接;焊接技术;工程建设

冬季焊接会在低温的状况下导致焊接工程的质量受到影响，在传统的施工理论中认为冬季施工需要尽可能降低焊接工程的操作，同时也有部分研究人员认为冬季根本就不适合进行钢结构或其他的焊接施工，但总体来说，冬季低温状况下是否适合进行焊接施工，在目前还没有形成完整的定论和理论体系。本文中对钢结构工程的冬季低温焊接技术进行简要分析探究了钢结构工程低温状况下焊接存在的问题，并分析冬季低温焊接的可行性。

一、低温焊接技术的工程特点

（一）提高环境温度

由于冬季环境温度较低，这也会导致焊接过程中的焊接稳定性降低，所以需要在工作过程中尽可能提高焊接部位的周围环境温度，尤其是焊接材料本身的温度和加强后热工艺的处理，其主要目的是保证低温焊接的稳定性和成功率，避免环境温度对焊接质量和焊接口造成的影响。

（二）重视预热温度以及层间温度

在现代化的低温焊接技术研究中发现在进行焊接时，想要保证低温焊接的稳定性和质量，良好的预热温度设置会直接影响焊接工程的强度和稳定性，尤其是在进行厚板焊接时，低温环境会极大的影响焊接材料的强度和稳定性，所以做好预热温度的控制是保证焊接质量的关键。如果在低温环境下不对焊材进行预热或不进行有效的承接温度控制，必然会对焊缝的综合指标造成影响，这是由于环境温度和材料温度同时较低，会加速焊缝的冷却，导致焊缝中存在孔隙而影响最终的焊接质量。

（三）选择具有良好抗裂性能的焊接材料

由于在低温焊接过程中焊接材料以及焊缝部位会出现冷、热裂纹的情况，这也是导致在低温环境下进行焊接，出现质量问题的主要因素，所以在进行焊接材料的选择时，不仅应当尽可能保证材料的强度，还需要选择具有良好抗裂性能的材料，使材料在低温焊接过程中不会出现裂纹或尽可能减少裂纹的产生，进而达到控制质量的效果。

（四）做好后热和保温缓冲

低温焊接过程中影响焊接质量的主要因素是在完成焊接后，由于环境温度过低会导致焊缝部位的冷却速度较快，所以在焊接完成后，需要在一定时间内保持焊缝部位的温度，做好保温、缓冲冷却的操作，尽可能增加焊缝的冷却时间，使焊缝在冷却过程中能够逐渐冷却，而不是受环境影响，突然冷却，这种方式能够有助于降低裂纹的发生，保证焊缝的稳定性。

二、低温焊接技术的施工原理

在低温状况下进行焊接，焊缝在完成焊接后的冷却速度相较于正常情况下来说会出现明显增加的情况，会导致t8/5下降的情况发生，焊接部位的晶粒度会出现增大的情况，而焊接部位的裂纹对于低温的敏感性也会增加。

钢结构在设置过程会在不同因素的影响下出现拘束度较大的情况，在这种状况下进行焊接时，如果冷却速度较快，会出现焊缝金属出现偏析的情况，而在材料的实际应用过程中，如果拉应力作用较强，就会导致焊缝偏析部位出现结晶裂纹，属于一种热裂纹形式。冷裂纹延迟效应增加，则会导致金属在冷却过程中其中的游离氢溶解度降低，氢透出的时间较短，就会导致在金属中出现较多的残留，导致金属内部存在较多的氢元素，进一步增加了金属的脆性。如果材料的工作温度与材料脆性转变，温度相比明显更低，就会导致拉应力和焊接残余应力共同作用，而影响结构的静载强度，导致结构无法正常承受相应的重量。

如果在进行低温焊接时，没有做好材料的预热，就会导致在相同的焊接温度下影响实际的焊接效果，在低温状况下进行焊接的质量相较于常温下来说明显更低，同时不良的温度也会影响t8/5。而建筑钢结构低温焊接技术不仅基于以上规律，还需要根据实际状况进行分析，由于焊缝部位的工作状况会受到环境、湿度、温度等多个方面的影响，导致工况出现极大的差异，所以照搬实验中的不同工艺操作，不仅难以获得较好的焊接效果，甚至还能适得其反而影响钢结构焊接的质量。所以在实际工作建设时，想要进行低温焊接，不仅需要防止冷裂纹的发生，还需要防范，由于结构拘束度较大而增大冷却速度，在应力的作用下产生热裂纹。

在施工过程中，需要通过对以下原则进行注重来改善低温焊接结构的稳定性：1.在进行焊接时，首先根据焊接结构和材料的特点，合理对焊接顺序进行调节，尽可能减少在焊接过程中的残余应力，避免出现热裂纹的情况。2.按揭工作在开展前，需要尽可能了解焊接钢材的自身特点，通过刚才的性质设置不同的预热方案，并尽可能提高焊缝周围的环境温度，通过这种方式使焊接完成后的冷却速度保持正常，借此提高焊缝的综合指标，避免出现裂纹和孔洞。3.在对材料进行预热时，无论是预热温度还是预热范围，都需要按照相关规范和要求进行设置，所以正确选择预热方式，对于裂纹的控制和材料的保护来说有积极意义。相较于传统的火焰加热来说，现代化的电加热能够使受热部位更为均匀，避免由于火焰加热出现的局部受热，导致局部的温度过高，引发接头部位出现更多的附加应力。再进行加热时，需要尽可能保证材料不同区域升温温度和总体温度均匀、可控，避免出现材料温度过高的情况。而在进行整体结构焊缝预热时，需要注重受热的稳定性，避免出现构件变形的状况。所以无论是对于厚板焊接还是普通焊接，在低温焊接的背景下，都需要采用电加热的方式对材料进行加热，以保证焊接的效果。

三、低温焊接过程中的操作要点

焊接方式、焊接材料以及焊接部位在进行选择时，需要根据施工现场的具体环境状况和焊接需求进行调整，由于焊接金属的性能与组织形态有较为密切的关系，所以在进行焊材的选配时，需要在满足金属强韧度的基础上，保证金属能够耐受低温焊接，通过对焊接金属硅合金化程度进行调整来保证焊接质量。想要保证焊接金属的质量，就需要与焊接规范相互配合，使金属在焊接过程中产生针状铁素体，这样能够使焊缝保持足够的强韧度，尽可能提高焊接工艺的应用质量，是工程建设的效果更为良好。

在现代工业研究中发现，在低温焊接过程中，最为重要的控制要点就是预防冷裂纹的出现，而做好材料的预热是避免冷裂纹出现的主要方式。而在进行预热时，预热温度的选择需要与环境温度和钢材强度等级进行联合分析了解不同因素对焊接部位造成的影响，避免在预热过程中出现受热不均匀的情况，也不是预热过程中温度越高越好，其预热温度的规定需要参照我国相关技术规程进行分析，保着预热的效果。

总结

低温焊接会在一定程度上影响钢材以及建设的稳定性，通过对影响因素和对策进行分析，能够保证焊接工作顺利开展，使我国建筑钢结构低温焊接技术的质量得到提升。这样能够保证我国的焊接技术可持续发展，使我国建筑行业乃至科技发展中钢结构应用的低温焊接质量得到改善。

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（作者单位：重庆建工工业有限公司）