建筑钢结构焊接关键技术

白虎伟

(甘肃第四建设集团有限责任公司，甘肃 兰州 730060)

现如今，随着我国社会的不断发展，有关材料技术的研发已然迈入了全新的阶段。在日常生活中，钢结构的建筑具有广泛的应用特性，有关材料与技术内容都符合社会发展需要，尤其是在一些桥梁项目以及工业建筑中更是有着极为重要的作用。但是，就目前来看，我国施工单位在进行建筑工程施工中，往往会存在着焊接方面的问题，良好的焊接技术能够有效提高施工效率与质量，反之，低水平的技术手段会使得建筑本身的稳定性大幅度下降，施工安全也会因此无法得到有效保障。

1 高强钢焊接的施工工艺

1.1 焊接材料的选择及匹配

1）强匹配。通过焊接技术所完成的金属材料，因其本身是以熔敷的方式为主，因而无论是在最终材料的强度还是韧性上，都要远远高于正常标准。此外，在进行焊接接头位置的参数对比时也能够发现，焊接材料能够满足正常状态的母材料标准。

2）焊缝的塑性。在开展厚板焊接的过程中，工作人员需要依照厚度效应为基础来进行强度的判断，从而来确保所选的焊材在适应性与可靠性方面能够得到有效保障，此外，当节点所具备的约束度相对较大时，工作人员则要对整个板厚的四分之一处进行“隐藏划分”，其他的四分之三区域都要进行强度上的削弱，以此来确保后续工作能够顺利开展。

3）满足冲击韧性的要求。对于钢结构焊材而言，韧性属性的存在是极为重要的，良好的人性能够极大程度上降低外界因素所带来的不利影响，并且满足我国社会在建筑工程施工方面所提出的要求。比如说，为了确保钢结构的焊接质量能够满足预期标准，施工单位在进行焊接模式的选用中会以无裂缝模式为主，以此来完成钢种的焊接处理工作，在这一过程中，焊接人员能够依照焊接材料的特性进行选取，并对温度进行有效管控，当钢板厚度或者是环境温度不达标时，则不会对钢结构开展任何的加热处理，这样不但能够有效提高力学的管控效率，同时还能够提高钢结构的实际强度。

1.2 确定最低预热温度的常用方法

1）在对预热温度的最低数值进行判定时，往往会选用裂纹实验，从而来开展相应的控制工作，在实际操作的过程中，会涉及到斜坡口的抗裂性能检测，并利用预热温度来完成相应的结果判定；2）利用硬度来完成对预热温度的有效控制，在这一过程中往往会涉及到钢材本身所具备的碳含量，并依照实际情况完成对焊缝热强度影响的参数，并统计相应的冷却速度；3）根据裂纹敏感指数、熔敷金属扩散氢含量确定最低预热温度。

1.3 对焊接质量的控制方法

1）对热输入以及冷却速度进行控制。与其他方法相比，这类方法在进行应用的过程中，为了确保焊接质量的控制效果能够得到有效保障，往往会依照钢结构的实际需求进行焊接速度与冷却时间的调整，从而来达到相应的加工目的；2）元素质量的优化控制。在焊缝中存在着不同类型的元素，想要实现对焊接质量的有效管控，便要依照实际情况进行元素内容的调整，为了满足这一要求，除了要选择质量优越的低氢焊接材料外，还要求操作人员拥有较好的操作手法，从而对熔池金属进行很好的保护。

2 建筑钢结构焊接关键技术

2.1 现场焊接机器人技术

新时代背景下，现场焊接机器人技术已然成为我国社会发展中较为常用的一种操作手段，其本身满足自动化作业的需求，能够有效降低施工人员所要承担的工作压力。随着社会的不断发展，有关自动化作业的程度也会因此得到一定程度的提升，尤其是在当今信息技术较为发达的今天，机器人技术早已遍布在人类生活的各个领域，并与人类社会发展产生极为密切的联系。通过对现场焊接机器人的应用，能够有效降低建筑钢结构焊接施工中所存在的问题，对于人员的综合能力要求相对较低，极大程度上避免因劳动强度过大而引发的各类问题，同时，自动化的焊接手段还能够在一定程度上实现焊接点的规范化与稳定性，在综合性能方面也能够得到有效的保障与提升。

比如说，在我国著名建筑鸟巢中，便是选用的现场焊接机器人技术，通过对轨道式焊接机器人的方式来完成钢结构的处理工作，在这一过程中，考虑到当地气温以及美观程度的需求，则是选用了CO气体保护焊接技术，以实心焊丝为主要材料，这样不但能够有效提高焊接效率，同时在建筑稳定性方面也能够实现有效的保障。现场焊接机器人技术由于其本身具有较强的适应性，不同的建筑结构对于焊接模式的选择都会产生明显的不同，比如说，在鸟巢工程中，九号柱便是选用了横向焊接的手段，反观十六号柱则是以仰焊模式为主。

就目前来看，我国在进行现场焊接机器人技术的研发与应用过程中，可以从两种不同的角度来进行突破，第一种是对新型的机械装置进行研发，通过这一技术来对焊接机器人的工作内容进行完善化处理，使其能够针对实际情况完成不同位置的焊接工作。在传统的焊接模式中，由于受到技术层面的影响，焊接机器人很难对焊接内容进行全方位管理，工作周期较长，在施工效率与质量上也很难得到有效保障，为了避免类似的情况出现，则需要相关人员加强对机器人技术的研究与分析，并对技术细节进行完善化管理，以此来满足全方位高效率的焊接需求。第二种则是对焊接所要选用的材料进行升级与优化，以此来确保自动化焊接质量能够得到有效提升。相关部门在进行材料研发与应用的过程中，应当加强不同性能的升级，比如说防护性、实用性以及耐久性，确保所选用的焊接材料既能够满足当前社会发展需要，同时也能够为后续的社会发展奠定良好的基础，施工单位在进行材料使用时，其本身的施工效率与质量都能够得到有效提升。

2.2 电加热技术

通常情况下，在开展建筑结构施工时，施工单位会以传统的手段为基础，通过火焰加热法来完成焊接处理工作。现如今，随着我国社会对于建筑质量的要求不断提升，传统的建筑模式已然无法满足新时代发展需要，为了避免类似的情况出现，施工单位在进行施工过程中，应当选用电加热技术的应用，以此来确保钢结构的焊接施工质量能够得到有效提升。相较于火焰加热方法，电加热能够实现钢结构加热的均匀性，施工人员能够根据实际情况对加热的温度进行有效控制，降低交叉点复杂所带来的不利影响，以此来满足相应的施工要求。有关二氧化碳保护半自动焊工艺参数如表1所示。

表1 CO2保护半自动焊工艺参数表

正常状态下，当生产企业在进行电加热装置的设计与生产时，需要依照焊接热处理需求进行形状上的调整，合理完成尺寸参数的控制工作，并调整厚度数值，以此来满足焊接加热需求。为了确保电加热设备的使用效率与性能能够满足预期标准，则需要相关企业选用良好特质的陶瓷，且在碳钢特性方面较为明显，以此来确保后续工作能够顺利开展。此外，陶瓷磁铁式电加热装置也是不可或缺的重要装置，施工人员在进行使用时需要将其放置在焊缝坡口的两侧，并做好相应的固定工作，以此来确保焊接处理效率能够得到有效提升。由于焊接截面本身具有较强的复杂性，因此可以利用铁丝所具备的适应性来完成捆绑工作，通过对接长导线的应用来完成温度控制系统的连接，而后来实现相应的加热工作。

在选用电加热技术操作时，需要施工人员先在对口区域进行焊缝两侧的加热处理，尺寸上需要满足100mm的标准，在进行加热的过程中，所涉及的覆盖范围应当处于焊件整体厚度的1.4倍，同时也需要高于100mm，这样才能够确保后续工作能够顺利开展。由于不同建筑对于钢结构加工需求存在差异性，施工单位在进行温度加热的过程中，应当结合实际情况进行材质的管理，并通过数据统计来完成厚度方面的设计工作，为了确保设定结果能够具有足够的精准性与可靠性，施工单位可以通过选用红外线温测仪来完成相应的测量工作，并对加热温度进行有效管控。与传统的焊接手段相比，电脑温控仪的存在能够帮助施工单位实现自动控温工作，不需要由人员进行主观性的管理，无论是预热温度还是焊接保温处理都可以利用该装置来完成管理工作。等到焊接工作结束后，施工人员需要对保温温度进行调节，将其控制在250～300℃之间，保温时间一般要控制在两个小时，这样不但能够有效提高焊接效率，降低风险因素的干扰，同时提高建筑工程的整体性与安全性。

对于整个建筑工程而言，焊接工作无疑是极为重要的，为了确保后续工作的顺利开展，施工单位还要加强对焊接后温度的管控，使其处于既定数值之上，满足相关标准。倘若施工单位在进行焊接工作中，所涉及的环境温度相对较低，则需要施工人员依照实际情况对后热温度进行调整，最好是控制在200℃，并去确保保温时间达到预期标准，以此来满足建筑工程的施工要求。

2.3 建筑工程钢结构焊接技术存在的不足

当前，尽管我国工业领域的发展较为迅速，各行业对于钢结构的依赖性不断提升，但受到技术层面的影响，很多钢结构焊接技术具有较为明显的缺陷，比如说在原材料的使用方面，施工单位并不了解所选用的钢结构防护需求，在进行焊接材料选择时也会出现与工程不符的情况，进而导致建筑工程的焊接质量大打折扣。究其原因，是因为施工单位对焊接技术的认知水平不足，人员的综合能力与实践操作能力无法达到预期标准，在进行建筑工程钢结构技术应用的过程中，无法实现焊接材料与技术手段的有效核对，这样不但会导致后续工作无法顺利开展，同时也会对建筑工程的整体质量产生不利影响。

除此之外，气孔的存在也会使得钢结构焊接质量大幅度下降，建筑工程的施工效率也会因此受到不利影响。就目前来看，我国在气孔防范工作方面并没有有效的应对手段，在进行技术应用的过程中，很容易会受到外界因素的干扰，使得熔池内部流入空气，使得钢结构焊接质量受到不利影响。此外，施工人员在焊接过程中没有对原材料进行清理也是导致气孔现象发生的一大原因。为了确保整个工程质量能够达到预期标准，施工单位在进行日常工作中，应当提高对焊接设备、元件以及焊丝的清理工作，明确烘焙标准，并依照实际情况开展防风处理工作，这样不但能够有效提高焊接效率，同时还能降低成本支出，对施工单位自身的经济发展也会产生积极有效的影响。

3 建筑钢结构焊接施工的质量控制要点

3.1 对焊接部位施工质量进行严格监督

施工单位在开展建筑钢结构焊接施工时，很容易会受到材料质量的影响，因而有关焊接材料的管控工作成为施工单位在准备阶段不可或缺的重要措施。通常情况下，施工单位在进行焊接材料的选择时，需要严格遵守相关标准，并在现场对材料进行全方位检查，确保焊接材料的整体质量能够满足预期标准。同时，在对材料进行检测工作的过程中，还需要施工人员利用信息化技术完成信息的核对与记录，已经发生问题则需要及时进行上报，防止发生偷工减料的情况。此外，为了确保焊接工作质量能够满足预期标准，施工单位还要依照项目实际情况完成形态化的选择，从性质以及位置两方面角度出发，对焊接施工技术进行相应的分析。在施工结束后，施工人员还要对焊接质量进行有效检查，比如说，判断焊钉所呈现的弯曲性是否达到预期标准，焊缝本身是否满足均匀性要求，缝隙尺寸是否处于可接范围，倘若发现需要补焊的环节，则要考虑是否会对其他工程产生不利影响。此外，施工单位还要依照当前工程内容进行焊接制度的规范化处理，需要施工人员严格遵守标准进行施工，通过合理的手段完成钢结构焊接内容的管控，降低风险因素的干扰，同时确保钢结构焊接工作能够顺利开展，这对于施工单位自身的经济发展而言也会产生积极有效的促进作用。

3.2 加强焊接裂缝的控制工作

就目前来看，施工单位在进行钢结构焊接操作的过程中，很容易会发生焊接裂缝的情况，进而导致整个焊接施工质量受到较为不利的影响。为了确保整个工程质量达到预期标准，施工单位在进行工程施工的过程中，应当提高对裂缝现象的重视程度，选用较为合理的焊接材料进行使用，同时还要加强对材料成本的管控力度，通过合理的手段完成焊接材料的焊接与裂缝防控工作，降低共晶物的出产，并对焊接纹起到积极有效的防治处理。此外，在开展相关施工作业的过程中，还需要施工单位从科学技术角度出发，明确焊接电流与最终施工速度的管理，依照实际情况完成截面宽度与深度的信息采集，并制定较为完善的工艺方案，以此来确保整个热量传输工作具有极高的科学性与可靠性。此外，在进行焊接材料的管理过程中，施工单位也要严格遵守相关标准，施工人员要将其进行合理放置，避免出现因放置不当所带来的裂纹问题。

4 结语

综上所述，钢结构生产技术的应用对于我国工业领域以及建筑行业的发展有着极为重要的作用，并与现代化建设有着密不可分的联系。从施工建设方面来看，良好的钢结构焊接施工技术能够有效提高建筑的整体质量，降低风险影响，并对施工人员的生命健康起到保障作用。所以，钢结构焊接技术为钢结构施工提供了有力的保障。因此，施工单位必须引进先进钢结构焊接施工技术，提高焊接施工水平和能力，防止留下安全隐患，保证建筑的整体质量不受影响。