基于钢结构焊接中存在的问题及处理策略分析

梁苡铭 王婷 黄艺年

【摘  要】目前钢结构应用范围越来越广泛，焊接是保证钢结构能够固定连接的主要方式，但由于受到施工技巧、管理方式、外形尺寸以及多方面因素影响，在钢结构焊接过程中往往存在一些问题，从而影响钢结构整体质量。本文针对钢结构焊接过程中存在的问题进行分析，并有针对性地提出处理优化方式，意在提高钢结构的焊接质量。

【关键词】钢结构焊接;存在问题;处理策略

引言

钢结构顾名思义是由钢制材料组成的结构形式，具有刚度强、稳定性好、跨度大等特点。在工程领域中一些金属构件的连接需要采用特定方式，主要包括胶连、机械连接以及焊接等，焊接属于永久性连接方式，通过加热加压方式使金属原子产生融合、扩散，具有生产周期短、成本低、经济效益高等特点，在钢结构中运用焊接方式，可适用于不同的金属类型，同时焊接质量直接影响钢结构的整体性，是当前建筑行业中较为常见的连接形式。

1.钢结构焊缝的特点分析

钢结构是由金属材料结合而成的整体性结构，常见的包括钢柱、钢梁、钢桁架等构件组成，但钢结构中也含有一定的工艺性杂质，包括锰元素、磷元素等，因此在构件或部件之间进行焊接时，需要有针对性的选择焊接材料和焊接工艺。从整体而言，钢结构焊接具有施工便捷、刚度强的特点，并广泛应用在高层建筑、框架建筑以及大型公共建筑当中，但钢结构焊接过程中会受到多方面因素影响，产生的问题不可忽视，往往会影响到钢结构整体性质量。

2.钢结构中常见的问题分析

2.1焊缝尺寸过大

钢结构焊接中如果焊缝尺寸不满足相关要求，不仅会影响外部美观，还可能造成内部焊接边缘不平整等问题，直接降低钢结构局部区域的安全性能，其主要原因是在焊接过程中电流过小或过大，而焊接人员自身的手法也欠妥，运条角度过大或运行速度过快，都是导致其边缘焊缝出现凹凸不平以及尺寸过大的原因。

2.2焊接部位出现气孔

焊接是将金属熔化然后连接，整个过程中不可避免会造成气体流入，如果焊接过程中熔池中的气体没有及时排除，就会与液体金属共同凝固，形成气孔。造成这种问题的原因，首先是焊接过程中没有采取有效防风措施，造成大量气体混入。其次，对于焊丝或焊接部位清理不彻底、形成杂质，给空气留有溢出空间。最后，氩弧焊使用过程中需要用保护气流进行焊接，如果气流流量控制不当会造成保护效果不佳的问题，同时熔池温度不足也会让焊缝凝结时间过短、造成空气流入。

2.3焊缝部位产生裂纹

焊缝部位产生裂纹是施工过程中的严重问题，必须进行返工处理，裂纹会直接影响钢结构焊接部位的强度、刚度及稳定性，属于质量性缺陷，原因大部分是热应力超过了金属材料自身强度，同时还有其他方面影响因素，例如焊条质量不合格，其中磷元素或磷元素超标，造成焊接时焊根部位塑性不稳，或焊池中杂质较多，降低了连接部位的强度，导致裂纹出现。另外，随着当前钢结构建筑快速发展，越来越多的大尺寸钢结构运用到建筑当中，如果需要焊接的钢结构部位自身厚度较大，在没有提前进行预热或者预热温度不达标准时，也容易产生开裂问题。

2.4焊接部位夹渣

夹渣问题是在焊池中存在的杂物现象，施工过程将杂物与焊条一起融入焊池，并在焊接中形成了不符合规定的夹渣焊缝。正常施工程序需先对焊接部位两端进行清理，如果清理不净或焊层间的药皮过多，会导致杂物进入熔池当中。另外，夹渣问题还与焊工自身能力有关，例如焊接角度、焊层厚度以及焊接速度等情况，都会导致杂质不能及时浮出熔池凝固。

2.5焊接变形

焊接变形主要可分为焊中变形和焊后变形。引起焊接变形问题产生的原因主要是钢结构自身钢度，当面对着拉伸或弯曲时，钢结构会产生一定抵抗力，如果刚度本身不足以抵抗外力时，按照设计规程进行焊接，仅仅会产生线性变形，但当其刚度过大或是非对称焊接时，则可能产生弯曲变形。根据焊接变形程度可分为局部变形和整体变形，当焊接顺序不当或焊接没有按照整体进行组装焊接时，容易出现错位变形、扭曲变形或弯曲收缩变形等。

3.基于钢结构焊接中存在的问题及处理策略分析

3.1钢结构焊接点操作

钢结构本身具有一定强度和脆性，因此工件外形尺寸较大或焊接点较多时，其焊点需要格外注意，如不按要求完成，很容易出现焊接问题，甚至在焊中就形成质量性影响。钢结构焊工的选择不同类型焊接方式，例如二氧化碳气体保护焊接、半自动保护焊接、埋弧自动焊接等。由于各具特点，需结合实际选择操作方式，注重细节把握，保证焊接参数与焊材相符，构件厚度过大时要采用预热方式做到焊接强化处理，以提高焊接质量。

3.2焊接变形控制

造成焊接变形的原因较多，因此要注重焊条及焊接设备的选择。首先，既要满足所焊接金属规格外，同时还要提供相应的匹配电能，尽量选择可调节输出电流的供电方式。其次，选择合理的焊接方法，不同金属焊接需有针对性的进行选择，建议优先采用热输入较小的焊接方式，其焊接速度不可过快，防止气体侵入，如不能及时溢出将造成气口，对于厚度较大的焊缝，可采用多道多层的焊接方式。另外，要注重合理选择焊接工艺，如果焊接的是小型钢结构构件，可一次性完成，但要在同一水平面上进行固定组装，防止因高度落差产生钢结构变形，而大型钢结构组装则需要进行前期规划、注重模块划分，先将小组焊件完成，然后进行最后拼装。值得注意的是在进行部件组装时，不能使用大力强制拼装，建议采用不同型号零配件。

3.3焊接裂纹控制

焊接裂纹控制需要考虑多方面因素。首先要注重焊接材料的自身质量，控制其中的杂质，尤其是硫元素和磷元素容易形成低熔点共晶体，造成焊缝杂质增加，尽量选择大厂家、大品牌的焊接材料。其次，要控制焊池形状，不得使用尖长形的融池，否则焊缝表面容易形成纵向裂纹，同时当电流过大也会刺激热裂纹形成，要采用“多层多道”的焊接方式，保证焊接过程处于中心线，可有效防止中心现裂纹形成。最后，采用碱性焊条或焊丝可以有效减少冷性裂纹的出现，焊条或焊丝在使用前需按照标准规定进行烘干，保证其干净、整洁，没有水分和锈斑等脏物，以减少杂质污染，焊接后要及时进行热处理以及退火處理，以此消除焊缝内部应力。

4.结语

综上所述，焊接是钢结构施工中的核心环节，对于提高钢结构的整体品质具有深远性影响，但是钢结构的焊接也受到多种因素影响，常见的钢结构焊接问题包括焊缝尺寸过大、焊缝存在气孔以及裂纹夹渣，因此相关工作人员应针对目前的钢结构焊接问题进行深入分析，有针对性的加强检查管理，注重标准化施工流程，同时根据问题进行措施运用，依以此提高钢结构焊接的整体质量。

参考文献

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作者简介：梁苡铭（1985.9-），男，壮族，广西来宾人，本科，机械助理工程师，研究方向为机械结构设计。