建筑钢结构在低温条件下的焊接施工

　　摘要：建筑钢结构低温条件下的焊接施工，需要面对的主要就是环境温度低所带来的诸多不利因素，因此在施工中应注意对焊工进行适应性培训，使之可以适应低温环境，掌握低温施焊的要点；而对材料、设备等采取必要的抗低温措施以此保证焊接的质量，这样才能保证钢结构低温焊接的质量。
　　关键词：低温焊接，低温干扰，控制措施，施工要点
　　
　　一、低温对建筑钢结构焊接的影响
　　低温对钢结构焊接施工的影响主要因为低温导致焊缝冷却过快，进而焊缝容易出现裂纹、脆性增加等，具体的诱发原因如下：
　　1、在焊缝冷却的过程中，焊接熔覆金属的温度降低过快，主要体现在800-500摄氏度区间上，这就导致焊缝和热影响区域出现马氏体脆性组织；如果冷却速度降低则导致热影响区域出现粗大脆性的侧板条铁素体，在焊接应力增大的情况下焊接后就容易出现裂纹。
　　2、如果结构约束度较大，焊缝熔覆金属的冷速度加快就会直接导致焊缝金属出现偏析的情况，在结构性约束力的作用下就会导致焊缝的偏析位置与焊缝的中心发生结晶性裂纹，可以看做是一种热裂纹。
　　3、焊缝金属在冷却的时候，游离的氢原子的溶解速度会降低，冷却速度越快氢原子透出的时间就越短，此时残留在金属内的比例也就越大，就会直接增加冷裂纹的效应，延迟效应同残留在金属构件中的氢原子含量是一种正比关系。
　　4、钢结构件在低于材料脆性转变温度的情况下工作，在拉应力和焊接应力的共同作用下就会使得静态载荷强度降低，而且容易形成材料脆断。
　　二、克服低温焊接对工程质量的影响措施
　　1、提高钢结构材料的性能等级，使其符合C级钢的要求，具有0℃冲击韧性的性能，至少也应符合B级钢即具有常温冲击韧性的性能，同时焊接材料也应当选择适应低温的材料，并与钢材相适应。
　　2、对焊接材料的选配时，应满足焊缝金属的强度和韧性要求，利用调整焊缝金属微观结构的作用达到焊接后的规范要求，使得焊缝金属产生的微观形态为针状铁素体以此获得较好的焊缝强度和韧性。
　　3、在焊接施工前应合理的设计焊接的顺序，以此减少焊缝残余应力对焊缝的不利影响；同时应制定合理的预热温度，此时主要从焊接的环境温度、钢材等级、焊接材料、钢件厚度、坡口形状等等，结合焊接工艺评定结果进行合理的选择。
　　4、在焊接时应选择合理的焊接参数，控制焊接的热量输入，在保证合理的线能量输入的同时应采用：大电流、薄焊道、多层焊接的技术措施，以此提高焊缝的热量并防止粹硬组织出现。
　　5、在焊接前，应在施工环境中进行必要的焊接试验，以此检验焊接方案的可行性，同时还应当对焊工进行必要的适应性训练，保证进入施工后可以熟练的操作，避免人为事故的出现。
　　三、建筑钢结构低温条件下的焊接施工
　　1、焊工的防护和适应性培训
　　低温焊接是在非常规的情况下进行焊接施工，因此在施工前对焊工进行适应性培训，对其进行低温焊接技术的理论指导和实际训练。低温焊接的培训可以利用与焊接结构一致的钢材进行焊接训练，针对横向、竖向、仰位等进行施焊，最后利用相应的UT设备进行检测。同时在焊接中还应当注意对焊工进行人身防护，准备防寒的用品、防滑用品等，以保证其可长时间的进行焊接工作并保证安全。
　　在焊接施工的过程中应根据气温和焊接强度而进行倒班，适当的缩短焊接作业的时间；同时低温焊接施工时应有专门的人员进行监督和防护，对焊工的工作状态进行评价，以便在必要是采取合理的措施保证焊工的人身安全，以保证施工的顺利进行。
　　2、对焊接设备的抗旱处理
　　在焊接的过程中低温也会直接影响焊接设备，因此应进行必要的保护，焊机应尽量集中放置在可保温、可移动的防护棚内，同时采取必要的取暖措施保证焊接设备在常温下工作。
　　对于气瓶，使用前也应当集中放置，在气瓶存放的工棚内也应有取暖设备，以确保气体的及时供应；气瓶在使用的时候应放置在焊机棚内，实现常温管理。单机使用的时候，气瓶必须进行加热保温，如：采用电热毯等对其进行加温和保温，以保证液态气体正常气化，形成稳定的气流保证焊接质量。
　　3、对焊接材料的保护
　　在焊接中应采用合理的措施进行焊接保护，如：保护气体可以使用纯度为99.9%的二氧化碳气体，以保证焊接接头的抗裂缝性能提高；对焊接材料进行严格的管控，焊条必须按照标准进行烘干，且控制烘干的次数，同时不应在空气中暴露时间过长；焊接材料保存在仓库时应进行湿度控制，其摆放应按照标准；药芯焊丝在使用的时候应注意防潮，焊机上的焊丝应保证其防护罩完好，没有用完的焊丝应及时的放回仓库防止受潮。
　　4、焊接施工的技术工艺
　　在低温焊接的施工中，焊接的技术采用应注意以下要点：预热的方式应进行合理选择，可以采用电加热或者火焰加热，主要是根据钢材的厚度而定；预热的温度应按照规范执行；在约束应力较大的情况下，应注意对预热温度的控制，可以适当提高10-30℃；不同钢材焊接时应按照级别高的钢材型号进行预热温度选择；不同厚度钢板进行对接的时候，应倾向于板厚大的钢板进行预热温度控制；如出现箱型构件在预热的时候应将测温点控制在坡口的底部的垫板中心位置控制温度；采用电加热的方式对结构件进行加热，应采用伴随预热，中间层的温度不能低于预热的温度；层间温度的测点应设置在焊道的起点位置；采用火焰预热的时候主要的目的就是对焊接区域进行烘干和加热，以此实现正常温度焊接，烘烤的范围应控制在焊缝两边50mm范围内，温度在20-40℃为宜，并采用连续施焊进行施工；焊接结束后应该能对焊接位置进行保温处理，如果钢板厚度小于40mm可以采用岩棉进行包裹，然后再自然冷却，钢板厚度大于40mm则应进行后热处理，温度控制在250-350℃之间，后热的时间控制在1-2小时，然后再进行包裹保温。
　　四、结束语
　　总之，在低温环境中首先应保证焊接操作的工艺准确，即焊工所具备的技能适应低温焊接施工的要求；同时应对焊接材料、设备等进行严格的管控，保证其可以在低温中获得较好的焊接效果；最后应对预热、后热等工艺进行控制，保证获得常温焊接的效果和质量。
　　
　　参考文献：
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　　[2]李玉武.低温下钢结构焊接施工质量保证浅谈[J].辽宁建材,2009,(05)
　　[3]乔树栋.钢结构冬季焊接施工技术[J].施工技术,2007,(06)

《建筑钢结构在低温条件下的焊接施工》

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