鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接施工前，一定要根據(jù)實(shí)際情況做好焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。作者在這篇焊接工程師職稱論文中探討建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝，重點(diǎn)分析低溫焊接施工工藝、厚鋼板焊接技術(shù)在實(shí)際操作中需要注意的問(wèn)題。《建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)》重點(diǎn)報(bào)道混凝土制品、防水與裝飾材料、建筑施工技術(shù)、建筑施工機(jī)械、工程監(jiān)理、測(cè)試技術(shù)、試驗(yàn)儀器等。設(shè)有技術(shù)開(kāi)發(fā)報(bào)道、專題開(kāi)發(fā)綜述、國(guó)外技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)講座、技術(shù)開(kāi)發(fā)專欄、短文薈萃、開(kāi)發(fā)信息集錦等欄目。

　　摘 要：焊接是鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方法，在建筑鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。本文詳細(xì)分析了高強(qiáng)鋼焊接、低溫焊接和厚鋼板焊接的施工工藝。

　　關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);焊接;施工

　　建筑鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、建設(shè)周期短、適應(yīng)性強(qiáng)、外形豐富、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍廣泛。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)得到了空前的發(fā)展，高層鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)和住宅鋼結(jié)構(gòu)如雨后春筍。焊接作為構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的一種主要連接方法，在物理、化學(xué)、冶金、材料、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等學(xué)科迅猛發(fā)展的今天，隨著新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝的不斷涌現(xiàn)，在我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)中發(fā)揮更加重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約50%以上的鋼材在投入使用前需要經(jīng)過(guò)焊接加工處理。因此，焊接水平的提高是實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)快速發(fā)展和確保建筑鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

　　1高強(qiáng)鋼焊接施工工藝

　　1.1焊材選配原則

　　①?gòu)?qiáng)匹配。強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件：焊接材料熔敷金屬的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性高于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。焊接接頭(焊縫及熱影響區(qū))各項(xiàng)性能全面要求達(dá)到母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。②兼顧焊縫塑性。厚板焊接時(shí)按厚度效應(yīng)后的強(qiáng)度選配焊材，節(jié)點(diǎn)拘束度大時(shí)可在1/4板厚以下配用低強(qiáng)焊材。③滿足沖擊韌性要求。必須重點(diǎn)選擇焊材的韌性，使焊縫及熱影響區(qū)韌性達(dá)到鋼材的標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　1.2高強(qiáng)鋼焊接性評(píng)價(jià)方法

　�、偬籍�(dāng)量計(jì)算評(píng)定法。②熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)評(píng)定法。③插銷試驗(yàn)臨界斷裂應(yīng)力評(píng)定法。

　　1.3最低預(yù)熱溫度確定方法

　�、倭鸭y試驗(yàn)控制。根據(jù)斜Y坡口試樣抗裂試驗(yàn)確定最低預(yù)熱溫度。②硬度控制。根據(jù)一定碳當(dāng)量的鋼材，其不同板厚T形接頭角焊縫熱影響區(qū)硬度達(dá)到350 HV對(duì)應(yīng)的冷卻速度(540℃時(shí))，查表確定焊接線能量。③根據(jù)裂紋敏感指數(shù)、板厚范圍、拘束度等級(jí)、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量確定最低預(yù)熱溫。④根據(jù)接頭熱輸入、冷卻時(shí)間和鋼材的特定曲線圖確定最低預(yù)熱溫度。

　　1.4焊接質(zhì)量控制

　�、倏刂茻彷斎肱c冷卻速度�？刂坪附与娏�、電壓、焊接速度以及熔敷金屬800 ℃～500 ℃區(qū)間的冷卻時(shí)間。②控制焊縫中碳/硫/磷/氮/氫/氧的質(zhì)量百分比。選用優(yōu)質(zhì)堿性低氫焊材，采用良好的操作手法充分保護(hù)熔池金屬(短弧、限制擺動(dòng)、傾角穩(wěn)定)。③應(yīng)力與變形控制。選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法，如氣體保護(hù)焊;用小線能量，多層多道焊接;減小焊接坡口的角度和間隙，減少熔敷金屬填充量;采用對(duì)稱坡口，對(duì)稱、輪流施焊;長(zhǎng)焊縫應(yīng)分段退焊或多人同時(shí)施焊;用跳焊法避免變形和應(yīng)力集中。

　　總之，對(duì)于高強(qiáng)鋼的焊接，應(yīng)根據(jù)鋼材本身的強(qiáng)化機(jī)理和供貨狀態(tài)，綜合考慮其性能要求，合理選擇焊接材料和試驗(yàn)方法對(duì)其焊接性作出評(píng)價(jià)，制定合理的焊接工藝，以指導(dǎo)實(shí)際焊接生產(chǎn)。對(duì)該鋼種的焊接應(yīng)主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。在焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度和焊接線能量，防止接頭出現(xiàn)弱化現(xiàn)象。

　　2低溫焊接施工工藝

　　2.1焊材的選擇

　　在低溫環(huán)境中，應(yīng)盡量選擇低氫或超低氫焊材，對(duì)焊材嚴(yán)格執(zhí)行烘焙和保溫措施。

　　2.2焊前防護(hù)

　　在焊接作業(yè)區(qū)域搭防護(hù)棚，使焊接區(qū)域形成相對(duì)封閉的空間，減少熱量的損失，若無(wú)條件搭設(shè)防護(hù)棚，應(yīng)該采取其他有效措施對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行防護(hù);氣體保護(hù)焊時(shí)，焊接氣瓶也應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行保溫。

　　2.3焊接質(zhì)量控制

　�、兕A(yù)熱與層間溫度。低溫環(huán)境下的預(yù)熱溫度應(yīng)稍高于常溫下的焊接預(yù)熱溫度，加熱區(qū)域?yàn)闃?gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內(nèi)的母材，焊接層間溫度不低于預(yù)熱溫度或標(biāo)準(zhǔn)(JGJ81—2002)規(guī)定的最低溫度20℃ (兩者取高值)。②加大定位焊時(shí)的熱輸入。適當(dāng)加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長(zhǎng)度，并采用與正式焊接相同的預(yù)熱條件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧時(shí)弧坑一定要填滿，可以有效減少由于定位焊接引起的收縮裂紋。③采用合理的焊接方法。盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴(yán)格控制層間溫度。④焊接后熱及保溫。焊接后及時(shí)對(duì)焊接接頭進(jìn)行后熱保溫處理，利于擴(kuò)散氫氣的逸出，防止因冷速過(guò)快而引起的冷裂紋，同時(shí)適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟冗�可以適當(dāng)降低預(yù)熱溫度。

　　必要時(shí)還要針對(duì)具體鋼種進(jìn)行低溫焊接性試驗(yàn)，制作出適合的焊接工藝指導(dǎo)書(shū)以指導(dǎo)實(shí)際焊接。另外，在低溫環(huán)境下，對(duì)焊工操作的不良影響也應(yīng)給予足夠重視，一般環(huán)境溫度不宜低于-15 ℃。

　　3厚鋼板焊接技術(shù)

　　建筑鋼結(jié)構(gòu)中厚鋼板得到大量的使用，如北京新保利大廈工程使用的軋制H型鋼翼板厚度達(dá)到125 mm，國(guó)家體育場(chǎng)(鳥(niǎo)巢)工程用鋼最大板厚達(dá)110 mm。大量鋼結(jié)構(gòu)工程采用厚鋼板，促進(jìn)了厚鋼板焊接技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也豐富了建筑用鋼的范圍。

　　厚鋼板焊接的關(guān)鍵是防止由于焊接而產(chǎn)生的裂紋和減少變形，應(yīng)主要考慮以下幾點(diǎn)：

　�、龠x用合理的坡口形式。如盡量選用雙U或X坡口，如果只能單面焊接，應(yīng)在保證焊透的前提下，采用小角度、窄間隙坡口，以減小焊接收縮量、提高工作效率、降低焊接殘余應(yīng)力。②合理的預(yù)熱和層間溫度。③后熱和保溫處理。