建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施

敖新时

摘要：建筑钢结构的焊接很容易受到钢材料结构、元素含量、拉伸应力等影响，出现各种类型的裂纹，这些裂纹的出现并不是不可避免的，因此在钢结构焊接阶段，需要焊接人员合理地控制施工工艺，根据施工要求选择恰当的材料，按照相关的焊接顺序进行，同时还应当加强对施工过程的质量控制，能够有效地降低施工的难度，避免焊接缺陷的发生，以此来提高钢结构的焊接质量。

关键词：建筑钢结构;裂纹

引言

钢结构焊接施工中，涉及到的要求比较严格，要结合不同的钢结构施工操作环节，在焊接操作的质量控制上加强重。钢结构工程的类型多样，施工要求标准都有着不同，焊接操作作为施工中的必要操作部门，焊件加工质量就关乎着钢结构工程的质量，要充分注重在焊接施工中能严格按照要求执行，保障各环节的施工工作良好落实。

1建筑钢结构焊接裂纹的特征及产生机理

1.1热裂纹

在较高的温度条件下，建筑钢结构焊接容易出现热裂纹，在焊接的过程中，焊缝受到温度的影响，发生了结晶反应，再加上金属本身的拉伸应力的影响，导致热裂纹呈现出来不同的形态，通过分析这些形态，又可以将其划分为不同的种类。由于高温和拉伸应力的影响，在焊接的过程中受热不均匀，导致受热面出现了失衡的现象，这一现象导致焊缝处发生了结晶，这一结晶受到金属杂质和拉伸应力的影响，出现了多边化的裂纹。凝固裂纹指的是在金属焊接操作中金属凝固，后期出现了脆性温度，这个温度导致焊缝出现凝固裂纹。

1.2冷裂纹

建筑钢结构的焊接所选用的工具存在一定的拘束度，在焊接的过程中，这一特点会对金属的结构造成一定的影响，施加不同类型的力，这些力相互作用，影响金属内部的结构，在焊接结束金属冷却后，金属的结构也变形结束，从而在焊接的热影响区域出现了一些裂纹。此外接头的含氢量会大量地融入到熔池内。焊接结束后金属进行冷却，其中包含的氢会溢出，但是由于冷却速度过快，导致金属内部的结构中存储了一部分氢气，冷却凝固并不完全，严重影响了钢结构的稳定性，从而出现了冷裂纹。

1.3层状撕裂

层状撕裂的位置形态的特点包括：一是层状撕裂会沿着焊接热影响区域进行分布，主要是由于这一区域具有较长的拉伸应力，非金属交杂物分布进行扩散成为出现的层状撕裂。第二起裂点一般出现在焊缝的根部或者焊趾处，所形成的裂缝，平行于钢板表面呈现出階梯状。

2钢结构焊接中的问题

2.1焊接局部变形问题

钢结构工程焊接操作中，出现局部的变形问题是比较常见的，这一焊接问题发生和构件质量有着紧密联系，如构件自身的刚性相对比较下，这就会在焊接过程中出现收缩的质量问题。而焊接人员在操作的时候没有集中注意力，应力释放过程中存在着不均的问题，对焊接放置没有达到相应水平，这就容易出现焊接质量问题。

2.2焊接侧弯扭曲问题

焊接操作中发生侧弯扭曲的质量问题也比较突出，主要是在实际的焊接操作中加工构件进行组装过程中，间隙的设置没有达到均匀的要求，组装构件的时候平台没有搭设到位，运输中起吊点没有准确造成了侧弯。扭曲的问题会造成焊接变形质量问题，主要是由于间隙没有达到均匀性，节点角钢进行拼接的时候没有达到严密性，这就必然会影响焊接的最终质量。焊接的时候构件翻身加工的时候缺乏加固处理，也容易发生侧弯扭曲的质量问题。

3建筑钢结构焊接裂纹的防治措施

3.1明确焊接施工的难点，选择恰当的施工工艺

在建筑钢结构焊接的过程中，焊接人员需要明确焊接施工的难点，选择恰当的施工工艺，才能防止焊接点纹的出现。首先必须要选择合适的焊接电流，各项工艺校正之后进行焊接，能够有效地避免焊接位置出现偏差。其次需要控制好焊接参数，根据所选择的焊接材料选择恰当的施工工艺。需要注意的是焊接接头具有较大的刚性约束力，导致在焊接过程中产生了三向应力的出现的裂纹，因此在焊接的过程中，应当严格地把控施工材料的选择，降低裂缝发生的可能性。

3.2热裂纹的防治措施

做好热裂纹的防治工作，可以才从材料的选择入手，控制材料中的各类含量，其中碳的含量越低越好。控制好母材中所含有的杂质元素量，规范施工工艺，减少焊接热用。还需要注重材料具有良好的结构性能，在焊接的过程中，这些特点能够有效的杜绝内部因素的影响，防止热裂纹的产生。针对失塑裂纹需要提高金属材料的塑，性缩小脆性温度的区间，能够有效地避免热裂纹的出现。

3.3冷裂纹的防治措施

在钢结构的焊接施工中，随着含碳量和强度的增加，冷裂纹出线的概率也会增加，因此为了防止冷裂纹的产生，需要合理的选择材料，确保材料具有良好的抗冷裂性、含碳量较低。在焊接的过程中，需要严格地控制氢的来源，冷却过程中，控制氢含量对钢结构的影响。在选择焊条时，尽可能地选择碱性焊条，确保金属中的含氢量较低，具有较高的塑性，同时还需要保证焊接接头无杂质，无水分。

3.4层状撕裂的解决途径

之所以说层状撕裂具有一定的隐匿性是因为层状撕裂属于内部裂缝，无法从外部看出裂缝，也无法通过专业检测技术检测到层状撕裂，这就加大了修复难度。因此需要积极预防层状撕裂的产生，提高建筑质量。首先，需要选择优质钢材，同时要保证钢材的抗裂性能可以满足需求。其次，在进行结构节点的设计工作时需要格外注意接头形式的选择，还要合理设计坡口形状，从而减小接头的拘束应力和拉伸应力。

3.5做好焊接的质量控制工作

在焊接结束后，为了提高焊件的质量，应当加强对钢结构焊件的质量检查工作，这样能够在第一时间内避免焊后开裂的情况，减少冷裂纹等的出现。针对出现裂纹的工件应当及时分析其中存在的问题，修改焊接方案，及时止损。在焊接的过程中也应当加强质量控制，确保施工人员严格地按照相关的流程进行操作，确保焊接的规范性。

结束语

总而言之，在焊接过程中，由于各个裂纹所产生的机理并不相同，因此需要焊接人员严格把控施工重点、焊接特点以及在焊接过程中的影响因素。选择适当的焊接工艺，从而能够有效地防止焊接裂纹出现。监管人员需要做好焊接过程的质量控制工作，保障建筑钢结构焊接质量，提高建筑工程整体质量。

参考文献：

[1]胡美玉.建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施[J].四川水泥，2016（8）：284.