试论建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施

2021-11-24高剑

商品与质量 2021年25期

高剑

中铁钢结构有限公司江苏南京 211500

建筑钢结构在工程建筑中应用的十分普遍，是一种具有很大承受能力的结构体系。因其具有质量轻、高强度、较好的抗震性等优势被广泛的应用到各类施工建筑中，推动了我国的建筑行业的进一步发展。元素含量、拉伸应力以及钢材料结构等因素都在一定程度上影响着建筑钢结构焊接的好坏，受上述因素影响建筑钢结构会产生不同样式的裂纹，为了尽量避免裂纹的出现需要工作人员在钢结构焊接阶段挑选合适的材料对施工工艺进行严格的控制，以此达到提高焊接质量的目的。

1 建筑钢结构焊接裂纹的主要特征与产生机理

1.1 热裂纹

建筑钢结构中的热裂纹较容易在高温的情况下产生，在钢结构进行焊接的过程中，温度会在一定程度上影响到焊接的裂缝使其发生结晶反应，而且金属本身也具备一定的拉伸应力，因此形成了形态各异的热裂纹。通过对裂纹形态的分析，可以大致将其划分为不同的种类。多边化的裂纹是受到高温与金属本身的拉伸应力的影响，导致钢结构在其进行焊接的过程中出现了受热不均匀的现象，从而导致了受热面失衡，焊接缝隙出产生了结晶，结晶受到拉伸应力和金属杂质的影响形成了多边化的裂纹。除上述裂纹外，还存着其他形态的裂纹，比如凝固裂纹、液化裂纹等[1]。

1.2 冷裂纹

在对建筑钢结构进行焊接的过程中，焊接工具的选择至关重要，而现今我国焊接工具的选择是存在着一定的拘束度，其在进行焊接的过程中可以在一定程度上影响到金属的结构，施加力的类型不同，之后力发生相互作用进而影响金属的内部结构，焊接过程结束金属冷却完成，金属结构也随之固定不再进行变形，从而会在焊接的热影响区域产生部分的裂纹。另外，接头所具有的含氢量也会相应的融入到熔池内部。在焊接过程完成后金属进行冷却，其中所包含的大量的氢会溢出，但因为金属的冷却速度过快，以至于金属内部存在了部分氢气冷却凝固不完全，直接影响了钢结构的稳定性出现了部分冷裂纹[2]。

1.3 层状撕裂

关于部分厚板的结构各类接头，在钢性的约束条件下，能够产生不同形状的裂纹，可能是阶梯状或者是层状撕裂等。层状撕裂是突发性产生发的且在其发生前也毫无征兆，因此即使多次进行相关检验也无法检测出来。依据撕裂产生的原因与形态可大致将其分为两种。一种是撕裂点位于焊接缝隙的根部或脚趾，之后撕裂由根部开始进行扩张最后延伸至四周。另一种是在焊接热区进行分布，因为在进行焊接的过程中部分收缩应力造成较强的拉伸，导致非金属杂物在焊接区域扩散形成撕裂。因此，相关人员在挑选钢材时必须对材料进行严格的筛选，挑选高质量的钢材。对含杂质量较高的材料进行摒弃，因为含较多杂质的钢材可以使钢材的内部力量分散，在使用其进行焊接时会产生应力导致钢本身开裂，形成层状撕裂。

2 当前我国建筑钢结构焊接裂纹的相关防止措施

2.1 挑选合适的施工工艺，清楚焊接施工的重点难点

在对建筑钢结构进行焊接时，焊接人员必须对焊接结构的施工重点和难点存在清楚的认知，明确是在焊接过程中需要注意的重点。且在此基础上，具体情况具体分析选择出最合适的施工工艺，最大程度上的避免焊接裂纹的产生[3]。首先，应对焊接电流进行挑选，选择出最为合适的电流，之后在各项施工工艺校正后开展焊接工作，这样可以在一定程度上避免焊接位置产生偏差。其次，焊接参数也是必须要注意的部分，工作人员需要对焊接参数进行控制依据焊接材料对施工工艺进行选择。

2.2 加强对热裂纹的防治

焊接过程中热裂纹的防治工作也是必不可少的，对于防治热裂纹可以从材料的选择着手，对材料中包含的各种元素的含量进行控制，尽可能的降低碳元素的含量。在严格控制材料的同时还需不断地规范施工工艺，降低焊接热用，以上几点均可以在一定程度上杜绝内部因素所产生的影响，有效防止裂纹产生。

2.3 加强对冷裂纹的防治

在建筑钢结构的施工过程中，冷裂纹产生的概率会随着含碳量与强度的增长而提升，为了降低冷裂纹产生的概率，相关工作人员必须在施工的源头材料挑选过程中选择中最优的材料，确保材料的含碳量相对较低且抗冷裂性强。之后在进行焊接时，严格地控制氢的来源与含量，在冷却过程中控制氢含量对钢结构所产生的影响。此外，焊条的选择是必须关注的，需要挑选出碱性焊条，该类焊条的含氢量相对较低且塑性较高。最后还需要保证焊接接头不存在杂质与水分。

2.4 实现对焊接质量的控制

在焊接工作完成后，为了进一步提升焊接的质量，需要加强检查焊件的质量以便于及时避免焊后开裂的情况，降低各种裂纹出现的概率。且对于出现裂纹的工件必须第一时间对出现的原因进行分析修改出一个更为合理的焊接方案及时止损。另一方面还应该加强焊接过程中的质量控制，制定出严格的施工规范从而保证施工人员按照流程进行施工。