建筑钢结构焊接分析

来源：职称驿站所属分类：工业设计论文
发布时间：2013-01-21浏览：42次

　　摘要：本文作者结合焊接技术的重要性，主要阐述了高强钢焊接、低温焊接和厚钢板焊接施工方面的主要工艺，供大家参考借鉴。

　　关键词：钢结构,焊接,分析

　　随着我国经济的发展，我国在钢结构施工中，无论是技术手段还是施工材料，都取得了很大的突破，我国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的束缚，科学不发达，因此，长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末，我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后，钢结构的应用有了很大的发展，不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平，掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术，在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等。随着社会的进步和科学技术不断创新，建筑钢结构焊接方面的的工艺以及技术也在不断的更新和完善，近些年新的焊接技术不断的被创造和使用到工程施工中去，不仅为建筑钢结构焊接施工带来了更加简单快捷的方法，而且实现了钢结构技术在建筑领域的快速发展，以及钢结构在建筑方面的质量保证，钢结构的焊接水平提高起到了至关重要的作用。本文主要结合实际操作过程，对钢结构焊接工艺进行详细的论述。

　　1 高强钢焊接的施工工艺

　　1.1 焊接材料的选择及匹配

　　1.1.1 强匹配。强节点弱杆件，即与母材规定的最低标准相比，焊接材料熔敷金属在强度、韧性、塑性等方面要明显高于标准;并且焊接接头位置的各种基本的性能指标至少要与母材料规定的最低标准相匹配;

　　1.1.2 焊缝的塑性。在进行厚板焊接时，应该根据厚度效应后的强度来选择适当的焊材，通常当节点的拘束度比较大的时候，可以在1/4 板厚以后选择强度稍低的焊材;

　　1.1.3 满足冲击韧性的要求。对焊材韧性的选择是一项非常重要的工作，好韧性的焊材能够使焊缝以及热影响区的韧性满足钢结构的规定标准。比如在焊接无裂纹钢种的时候，可以选取低 H 或者超低 H 的焊接材料，同时在钢板厚度低于50mm 或者温度在0℃以上的时候，可以不对钢结构进行预热。这一方法的明显优势就是它的力学指标突出，尤其是在区强比的冲击性能方面更显优越;

　　1.2 高强钢焊接性能的评价方法

　　现阶段，建筑施工主要采取的评价方法有：碳当量计算评定法;热影响区最高硬度试验评定法;插销试验临界断裂应力评定法

　　1.3 确定最低预热温度的常用方法

　　1.3.1 通过裂纹实验来进行控制，即通过进行斜 Y 坡口试样抗裂方面的试验对最低的预热温度进行确认;

　　1.3.2 通过硬度控制预热温度，通常采用的方法是根据一定碳含量的钢材，其不同板厚 T形接头角焊缝热影响区硬度达到 350HV 对应的冷却速度(540℃时)，查表确定焊接线能量;

　　1.3.3 根据裂纹敏感指数、板厚范围、拘束度等级、熔敷金属扩散氢含量确定最低预热温度;

　　1.3.4 根据接头热输入、冷却时间和钢材的特定曲线□确定最低预热温度;

　　1.4 对焊接质量的控制方法;

　　1.4.1 对热输入以及冷却速度进行控制。此方法主要是通过对焊接时的电压、电流以及焊接时的焊接速度和熔敷金属在800℃～500℃区间内的冷却时间的控制，进而完成焊接质量的控制;

　　1.4.2 对焊缝中各种元素的质量百分比进行必要的控制，主要是指碳、硫、磷、氢、氧等。为了达到这一目的，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;

　　1.4.3 应力与变形控制。选用高能量密度、低热输入的焊接方法，如气体保护焊;用小线能量，多层多道焊接;减小焊接坡口的角度和间隙，减少熔敷金属填充量;采用对称坡口，对称、轮流施焊;长焊缝应分段退焊或多人同时施焊;用跳焊法避免变形和应力集中;

　　在进行高强钢的焊接作业时，应从钢材料自身的强化机理以及供货时的所处特征出发，全面考察各项性能的指标要求，从而选择适合的焊材以及评价焊接质量的试验方法。最后得到适合于生产的焊接工艺，起到相应的指导生产的要求。在进行这一钢材的焊接时，为了避免其产生冷裂现象，应该注意采取相应的措施。同时为了出现接头弱化的现象，焊接时应该对层间温度以及焊接线能量进行较为严格的筛选和控制。总的原则还是应该在较低的成本下，尽可能完成高质量的焊接任务。

　　2 低温焊接时的施工工艺

　　2.1 焊接材料的选取

　　由于是在低温环境中进行焊接作业，所以为了更好的完成焊接任务，应该尽量选取氢含量较低的焊接材料，并且对焊接材料进行必要的烘焙以及保温措施。

　　2.2 焊接前的防护措施

　　为了达到尽量减少热量的损失，可以在进行焊接作业的地方构建相应的保护房，从而形成相对密闭的空间。如果条件不允许构建防护房，也可以采取其他一些措施来起到防护热量损失的作用。在进行一些气体保护焊接操作时，气瓶也要进行必要的保温措施。

　　2.3 对焊接质量的控制

　　2.3.1 预热和层间温度。相比较于常温条件下的焊接预热，低温焊接时的预热温度要稍高，并且需要预热的区域范围较大，通常情况下是焊接点周围大于等于两倍钢厚度的范围，并且这一范围不小于 100mm。焊接层的温度通常要高于预热温度，或者是不低于相应规定中的最低温度 20℃，二者之间取较高温度者;

　　2.3.2 采用合理的焊接方法。尽量使用窄摆幅，多层多道焊，严格控制层间温度;

　　2.3.3 焊接后热及保温。焊接后及时对焊接接头进行后热保温处理。利于扩散氢气的逸出，防止因冷速过快而引起的冷裂纹，同时适当的后热温度还可以适当降低预热温度;

　　3 厚钢板焊接技术

　　3.1 建筑钢结构中厚钢板得到最大的使用，大量钢结构工程采用厚钢板，促进了厚钢板焊接技术的发展，同时也丰富了建筑用钢的范围。

　　3.2 厚钢板焊接的关键是防止由于焊接而产生的裂纹和减少变形，应主要考虑以下几点：

　　3.2.1 选用合理的坡口形式。如尽量选用双 u 或 X 坡口，如果只能单面焊接，应在保证焊透的前提下，采用小角度、窄间隙坡口，以减小焊接收缩最、提高工作效率、降低焊接残余应力;

　　3.2.2 合理的预热和层间温度;

　　3.2.3 后热和保温处理;

　　4 结束语

　　在建筑工程中，钢结构的主要连接方式就通过焊接来完成，焊接技术在建筑工程中发挥着重要的作用。随着社会的进步和科学技术不断创新，不论是在物理、化学、冶金，还是在电子、计算机等领域，新技术、新设备、新材料不断被发现和使用，作为主要的钢结构连接技术——焊接技术，在我国的建筑钢结构建设过程中发挥着不可替代的作用。根据相关的资料显示，在建筑领域一半以上的钢结构在使用前都需要进行必要的焊接处理加工，由此可见，为了实现钢结构技术在建筑领域的快速发展，以及钢结构在建筑方面的质量保证，不断提高钢结构的焊接水平就显得尤为重要。

　　参考文献：

　　[1] 姚晋勇.论钢结构焊接现场施工工艺.科技情报开发与经济，2007,17(13).

　　[2] 徐鹏毅.钢结构焊接现场施工工艺探讨.中国高新技术企业，2008(10).

　　[3] 景明勇;大跨度空间钢管结构的设计分析和施工技术研究[D];清华大学;2006年

　　[4] 谭晓明.浅谈钢结构焊接安装施工工艺.中华民居，2010(11).

《建筑钢结构焊接分析》

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