探讨建筑钢结构工程低温焊接技术应用

高伟善

【摘要】低温焊接是建筑钢结构工程冬季施工中最受关注的热点话题，尤其是针对北方建筑钢结构来说，冬季施工焊接质量会受到温度影响。基于此，本文对建筑钢结构工程低温焊接可行性进行分析，并对低温焊接技术在建筑钢结构工程中具体应用加以阐述，希望能为低温条件下确保钢结构焊接质量提供有效建议。

【关键词】建筑;钢结构工程;低温焊接技术

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.15.115

在焊接施工过程中，一旦没有编排好焊接顺序及温度控制，不仅难以保证焊接施工质量，也为建筑钢结构工程后期施工埋下了安全隐患，根据钢结构工程特点，做好极低温焊接施工措施，确保焊接施工质量。建筑钢结构工程中如何正确应用低温焊接技术，是目前各相关人员需要考虑的主要问题。

1、建筑钢结构工程低温焊接可行性分析

焊接裂纹及组织淬硬是建筑钢结构工程低温焊接中经常出现的问题，简单点说也就是焊缝金属危害特征。焊缝冷却速度受温度环境影响，相较于常温焊接，低温环境条件下焊缝冷却速度相对较快，对二次结晶有着一定影响，进而导致钢材料构件出现组织淬硬及焊接裂纹，极大地提升了钢结构低温焊接敏感性。低温环境促使焊缝冷却速度加快，极易使得二次焊缝结晶区域产生偏离，并在拉应力作用下，会导致构件焊缝中心结晶出现裂纹，同时也会增加冷裂纹延迟效应，其主要原因构件焊缝在冷却时，由于低温环境条件加快了冷却速度，使得游离氢溶解速度变慢，导致残留在构件中氢含量过多，进而增加了冷裂纹延迟效应。低温环境条件下焊接施工，极易发生脆断问题，在拉应力与焊接残余应力二者双向作用下，钢材料构件静荷载能力下降，发生脆断现象[1]。

由上述可知，已明晰冬季钢结构工程焊接施工特点和规律，在实际焊接施工过程中，尽可能规避在拉应力与焊接残余应力状态下进行焊接，以及对焊接环境和结构构件实际温度进行提升，才能最大限度确保焊接质量，能够有效避免上述问题出现。当环境温度在0度或零下5度时，钢材焊接性能基本不会发生改变，则表示在焊接施工过程中，将零下5度作为低温焊接界限，并没有确切理论依据。因建筑钢结构工程焊接施工是一项全面性工程，涉及多个方面施工程序，若单纯依靠某一因素来界限最低焊接温度并不科学，应从综合性来考量。

通过调研与分析相关试验数据，钢结构低温焊接温度界限为零下15-20度之间，在实际施工中若相应措施完善，仍可在更低的温度下进行焊接，试验表明，气温对焊接工艺并无太大影响，主要因素在于施工人员，气温会影响施工人员操作技术水平，难以保证焊缝形成质量。在焊接时，营造良好施工环境，选择合适预热方式，确保焊接构件温度均匀受热，可防止上述一系列焊接问题出现。

2、建筑钢结构工程中低温焊接技术应用方法

从目前建筑钢结构工程施工现状来看，低温焊接技术已经逐渐成为钢结构施工中应用较为频繁一项技术，低温环境条件下，对焊接工艺提出更高要求，不仅仅是焊接材料，施工人员也需要具备较高的技术水平。正确应用低温焊接技术，重视焊接设备防护和材料管理，了解钢材料焊接特性，建立成套建筑钢结构低温焊接施工体系，提升工程应用实践实效性，最大限度保证低温环境钢结构焊接质量。

2.1应用注意事项

建筑钢结构工程应用低温焊接技术时应注意以下几点：第一，明确焊接顺序。施工人员在进行焊接时，需要根据钢结构特点，明确并合理编排焊接顺序，在一定程度上能有效降低焊接作业残余应力;第二，符合焊缝综合指标。钢结构在低温环境条件下焊接时，需要备好各种不同预热方式，以此来提升焊缝区域环境温度;第三，选择合适预热方式。施工人员应用低温焊接技术规程中，应严格按照预热温度与预热规范来进行操作，结合结构特点，选择合适预热方式，既能区别预热区域受热均匀，也能避免因局部过于受热而增加焊接应力，合理控制温度，防止受热不均而导致焊接构件变形等问题发生，厚板焊接是现阶段低温环境下最为优点考虑的预热方式;第四，防止焊接裂纹。焊接裂纹是建筑钢结构工程低温环境施工过程中经常出现的问题，为防止焊接裂纹出现，施工人员应对热输入加以控制，灵活运用多层焊接技术，以此来达到避免组织淬硬等现象出现。

在建筑钢结构工程实际施工過程中，需要对焊接材料周围区域环境保持温度，因钢结构低温焊接施工工艺极易受到环境影响，形成封闭空间，有利于减少热量消耗。在不污染周围环境前提下，根据整体工程特点，选择可控制焊接工艺，严格把控温度界限标准，衔接好各个焊接工序，缩小焊接温度与实际温度差，延缓低温环境下焊缝冷却程度，确保构件局部应力均匀，明晰钢结构焊接特性，确保最终焊接质量。

2.2低温焊接适应性训练

为保证低温环境条件下钢结构焊接质量，进行低温焊接之前，施工人员需要提前做好相对应的低温焊接适应性训练，并熟悉与掌握低温焊接基础理论，做好个人安全防护措施，比如防寒服，提升施工人员抗寒能力，最大程度上避免气温影响施工人员焊接操作[2]。在实际焊接施工过程中，需要配备专项技术人员，对焊接工艺质量进行把控，尽可能避免误操作等情况出现。此外，对焊接设备进行防护，提供良好施工环境是确保焊接设备在正常气温下工作的关键要素，需要对钢结构焊接中所涉及到的焊接设备进行防护，并确认加热装置是否处于正常工作状态，做好针对性加热保温措施，减少环境对钢结构低温焊接影响，以及降低热量消耗。

结语：

综上所述，低温焊接技术主要应用于冬季建筑钢结构工程施工，低温环境对焊接接头综合性能有着一定影响，在实际应用过程中，应根据实际工程情况，做好相对应防范措施，合理安排焊接顺序，减小焊接剩余应力，确保焊缝达到综合指标要求同时，也能实现低温焊接技术应用有效性。

参考文献：

[1]吕鑫，谢伟江.低温条件下的钢箱梁焊接技术[J].中国公路，2020（12）：104-105.

[2]李静.浅析低温钢焊接技术[J].科技资讯，2018，16（34）：121+123.