1、 摘要：隨著我國的建筑行業(yè)快速發(fā)展，不斷革新的建筑鋼結(jié)構(gòu)，越來越多的應(yīng)用了新的鋼種。在我國高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的多項優(yōu)點(diǎn)，讓許多建筑公司普遍的采用新鋼種，鋼結(jié)構(gòu)在各種各樣的建筑中將占據(jù)引領(lǐng)位置。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)難度大、工程涉及面廣，成為了建筑業(yè)中10項新技術(shù)，而大力進(jìn)行推廣使用。但是，鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)是施工技術(shù)中至關(guān)重要的一個問題。鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量直接影響到工程的質(zhì)量等問題，所以焊接質(zhì)量成為了施工過程中最重要的一環(huán)。 文章論述了鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接施工技術(shù)要點(diǎn)，分析了焊接質(zhì)量控制措施，探討了鋼結(jié)構(gòu)焊接常見缺陷及補(bǔ)救方法。 關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；安裝過程；焊接技術(shù) 引言 焊接是一項能夠制作和連接鋼結(jié)構(gòu)的工藝技術(shù)，在

2、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工程建筑中得到廣泛應(yīng)用。雖然焊接技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建筑中具有極大的優(yōu)勢，但是在焊接過程出現(xiàn)的變形問題卻使焊接技術(shù)美中不足。焊接變形等問題不僅會在一定程度上影響到鋼結(jié)構(gòu)建筑的美觀，還有可能造成焊接物體的報廢，進(jìn)而給企業(yè)或者個人帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。為此，我們必須進(jìn)一步認(rèn)識焊接工藝的類型及其發(fā)生變形的原因，進(jìn)而做好相關(guān)的防治工作。 一、鋼結(jié)構(gòu)焊接工作基本要求包括以下幾點(diǎn) 1、開展焊接工作之前，檢查焊接設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)，確認(rèn)儀表工具是否齊全。同時，若鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的焊縫外觀不符合建筑標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)人員需及時對其進(jìn)行修磨，并保證螺栓球網(wǎng)架、T、K形節(jié)點(diǎn)焊縫符合國家焊縫標(biāo)準(zhǔn)。 2、由于鋼結(jié)構(gòu)焊接所需的

3、材料較為特殊，相關(guān)人員需選用相對應(yīng)的焊條進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接工作，如，對于Q345鋼結(jié)構(gòu)材料，需選用E5015型焊條；而對于Q235鋼結(jié)構(gòu)材料，需選用E4303型焊條。 3、鋼結(jié)構(gòu)焊接順序應(yīng)充分考慮焊接節(jié)點(diǎn)的不同間隙，順序為：先對間隙較小的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行焊接，再對間隙較大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行焊接，從而避免鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接所造成的變形情況。 4、在焊接過程中，及時清理焊渣，以便維持鋼構(gòu)件的表面光滑，這就要求工作人員選擇較為合適的電流，并控制好運(yùn)弧與角度。 二、不同情況鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù) 鑒于鋼結(jié)構(gòu)焊接的情況較多，如采用定位焊、磨修和返修焊等，而因為焊接施工環(huán)境的不同的又會出現(xiàn)冬雨季焊接鋼結(jié)構(gòu)，這些不同情況要求的鋼結(jié)構(gòu)焊接技

4、術(shù)都相應(yīng)有其特殊性，結(jié)合工程實踐，筆者將對其進(jìn)行詳細(xì)探討。 1、冬雨季鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù) 對于冬季焊接鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場焊接時，當(dāng)風(fēng)力大于6級時，在焊接處周圍設(shè)置擋風(fēng)屏，和雨雪遮擋傘，以防止風(fēng)力和雨雪影響焊接質(zhì)量。焊接鋼結(jié)構(gòu)前應(yīng)當(dāng)清除焊接件表面的水、雪和水分，并用火焰將焊接縫兩側(cè)加熱到36以上，再進(jìn)行焊接。焊接完畢后，仍應(yīng)保留擋風(fēng)，防雨、雪措施直到焊件自然冷卻到環(huán)境溫度為止。 雨季焊接作業(yè)區(qū)的相對濕度應(yīng)當(dāng)確保小于90%，當(dāng)焊件表面潮濕或有冰雪覆蓋時，應(yīng)采取加熱祛濕除潮措施。而對于冬季焊接時，焊接作業(yè)區(qū)的環(huán)境溫度低于0時，應(yīng)將構(gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于兩倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內(nèi)的母材，加熱到20

5、以上后方可施焊，且在焊接過程中均不低于這一溫度。實際加熱溫度應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的構(gòu)造特點(diǎn)、鋼材類別及質(zhì)量等級和焊接性能、焊接材料熔敷金屬擴(kuò)散氫含量、焊接方法和焊接輸入等因素確定，其加熱溫度應(yīng)高于常溫下的焊接預(yù)熱溫度，并由焊接技術(shù)責(zé)任人制定作業(yè)方案經(jīng)認(rèn)可方施焊。 2、定位焊 鑒于鋼結(jié)構(gòu)建筑，其一個節(jié)點(diǎn)通過存在較多構(gòu)件，因此定位焊在鋼結(jié)構(gòu)焊接中尤其存在較多。施工時，定位焊采用的焊材型號應(yīng)與焊件材質(zhì)相匹配，焊縫應(yīng)與最終焊縫有相同的質(zhì)量要求，而且焊接必須由持有相應(yīng)合格證的焊工施焊。 進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)定位焊施工，定位焊縫應(yīng)距設(shè)計焊縫端部30mm以上，長度為60100mm，定位焊縫的間距一般為400600mm。對于長大

6、桿件應(yīng)適當(dāng)加大定位焊縫長度，并縮短其間距。定位焊縫的焊角尺寸不大于設(shè)計焊角尺寸的一半，但不應(yīng)小于4mm。 結(jié)合工程實踐，筆者總結(jié)了定位焊縫質(zhì)量的判定標(biāo)準(zhǔn)以及處理技術(shù)。定位焊縫的余高不應(yīng)過高，定位焊縫的兩端應(yīng)與母材平緩過渡，以有效地防止正式焊接時產(chǎn)生未焊透等缺陷。若定位焊縫出現(xiàn)開裂，則必須把裂紋處的焊縫鏟除后重新定位焊。在定位焊之后，如出現(xiàn)接口不齊，應(yīng)進(jìn)行校正，然后才能正式焊接。定位焊縫不得有裂紋、夾渣、焊瘤。對于開裂的定位焊縫，必須先查明原因，然后再清除開裂焊縫，并在保證桿件尺寸正確的條件下補(bǔ)充定位焊。 3、磨修和返修焊 焊角尺寸、焊坡、余高等超出規(guī)定上限值的焊縫及小于1mm且超差的咬邊，必須

7、修磨勻順。焊縫咬邊超過1mm或焊角尺寸不足時，可采用手工焊補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后，修磨勻順。焊接時應(yīng)采用碳弧氣刨或其它機(jī)械方法，清除焊接缺陷，在清除缺陷時，刨除利于返修焊的坡口，并用砂輪磨掉坡口表面的氧化皮，露出金屬光澤。焊接裂紋的清除長度應(yīng)由裂紋端各外延50mm。鋼結(jié)構(gòu)返修焊縫應(yīng)按原焊縫質(zhì)量要求檢查；尤其是對于重大缺陷（主要是裂紋）的修補(bǔ)，應(yīng)做好修補(bǔ)記錄。 4、坡口焊技術(shù) 對于坡口焊應(yīng)保證坡口面平順、切口邊緣不得有裂紋等。坡口平焊時宜為4mm6mm；立焊時宜為3mm5mm。焊縫的根部、坡口端面以及鋼筋與鋼墊板之間均應(yīng)融合良好，在焊接過程中應(yīng)經(jīng)常清理焊渣。而且應(yīng)當(dāng)采用幾個接頭輪流進(jìn)行施焊；焊縫的寬度應(yīng)大

8、于V形坡口的邊緣2mm3mm；焊縫余高不得大于3mm，而且宜平緩過渡至鋼構(gòu)件表面；當(dāng)發(fā)現(xiàn)接頭中存在有弧坑、氣孔以及咬邊等缺陷時，應(yīng)采取立即補(bǔ)焊措施。 三、鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)要點(diǎn) 1、鋼結(jié)構(gòu)焊接施工前的準(zhǔn)備 （1）進(jìn)入施工現(xiàn)場前，焊工的合格證必須報監(jiān)理審核，再由甲方發(fā)放統(tǒng)一的焊工上崗證。 （2）所有進(jìn)入施工現(xiàn)場的焊工，應(yīng)持有特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則中相關(guān)合格項目的焊工證，并在有效期內(nèi)，無證焊工以及證件在有效期外的焊工不能進(jìn)場。 （3）焊工焊接過程的控制執(zhí)行公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一壓力容器安裝作業(yè)指導(dǎo)書焊工資格控制程序。 （4）所有特種作業(yè)人員包括焊接技術(shù)人員，質(zhì)量檢測人員及無損檢測人員均應(yīng)有國家專業(yè)機(jī)構(gòu)考

9、核頒發(fā)的證書。 2、焊接工藝 （1）焊接工藝評定 施工單位首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法、接頭形式、焊接位置、焊后熱處理等各種參數(shù)及參數(shù)的組合，應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)制作及安裝前進(jìn)行焊接工藝評定試驗且試驗合格。采用合格的焊接工藝評定制定焊接工藝指導(dǎo)書。 （2）焊接作業(yè)條件 焊接時，作業(yè)區(qū)環(huán)境溫度、相對濕度和風(fēng)速等應(yīng)符合下列規(guī)定。當(dāng)超出本條規(guī)定焊接時，應(yīng)編制專項方案： 1）作業(yè)環(huán)境溫度不低于-10； 2）焊接作業(yè)區(qū)相對濕度不應(yīng)大于90%； 3）當(dāng)手工焊和自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊，焊接作業(yè)區(qū)最大風(fēng)速不應(yīng)超過8m/s；當(dāng)氣體保護(hù)電弧焊時，焊接作業(yè)區(qū)最大風(fēng)速不應(yīng)超過2m/s。 3、鋼結(jié)構(gòu)焊接的要點(diǎn) （1）鋼結(jié)構(gòu)的

10、連接 在鋼結(jié)構(gòu)中，柱子截面一般多為箱形截面或者寬翼緣“工”字形，另外還有“十”字形截面等等，梁多數(shù)是焊接或者軋制的“H”型鋼梁，如果要求特殊也可以符合截面，在安裝前要對主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗，定出焊接的材料和各項參數(shù)。 （2）焊接方法的選擇 選擇焊接方法應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀、材料成分、接頭形式以及對焊接接頭的質(zhì)量要求，加之現(xiàn)場的生產(chǎn)條件、技術(shù)水平等，選擇最經(jīng)濟(jì)、最方便高效并且能保證焊接質(zhì)量的焊接方法。為了正確的選擇焊接方法，必須要了解各種焊接方法的生產(chǎn)特點(diǎn)及適用范圍（如焊件厚度、焊縫空間位置、焊縫長度和形狀等）。同時，考慮各種焊接方法對裝配工作的要求，如工件坡口和所需生產(chǎn)工藝裝

11、備等，焊接質(zhì)量及其穩(wěn)定程度，經(jīng)濟(jì)性如勞動生產(chǎn)率、焊縫成本、設(shè)備復(fù)雜程度以及工人勞動條件等。選擇了焊接方法以后就可以根據(jù)焊接方法的工藝特點(diǎn)來確定焊接材料。 （3）鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝審查 對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝性審查的目的是使設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)在滿足技術(shù)要求、使用功能的前提下，符合一定的工藝性指標(biāo)。在進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)的工藝審查時，主要審查以下幾個方面：1.是否有利于減少焊接應(yīng)力與變形2.是否有利于減少生產(chǎn)勞動量3.是否有利于施工方便和改善工人的勞動條件4.必須有利于減少應(yīng)力集中5.是否有利于節(jié)約材料和合理使用材料。 四、鋼結(jié)構(gòu)焊接常見缺陷及補(bǔ)救方法 1、側(cè)彎與扭曲 （1）產(chǎn)生原因：鋼結(jié)構(gòu)工件組裝時，未設(shè)置相應(yīng)平臺；工

12、件組裝間隙設(shè)置不均勻；在運(yùn)輸時由于起吊位置錯誤而形成側(cè)向彎曲缺陷。扭曲也是導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的重要因素之一，其產(chǎn)生原因：節(jié)點(diǎn)角鋼的拼接間隙設(shè)置不均勻，嚴(yán)密度不足；構(gòu)件剛度較差，在翻身加工時，未對其進(jìn)行加固；雖然在構(gòu)件翻身加工時進(jìn)行了加固，但是平整度較差，導(dǎo)致焊接初期就出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象3。 （2）補(bǔ)救方法：在鋼結(jié)構(gòu)焊接前，設(shè)置掛線監(jiān)察平臺，嚴(yán)密檢查鋼結(jié)構(gòu)焊接的水平性，并保證構(gòu)件運(yùn)輸和退火受力一致性，防止側(cè)向應(yīng)力的產(chǎn)生。為了防止鋼結(jié)構(gòu)焊接扭曲問題的產(chǎn)生，在構(gòu)件下料前，必須對每個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行放樣，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)放樣尺寸進(jìn)行下料作業(yè)。再者，在構(gòu)件拼接中，要使基準(zhǔn)面維持水平。若鋼結(jié)構(gòu)焊接出現(xiàn)側(cè)彎現(xiàn)象，可通過三角加熱

13、方式對側(cè)彎部位進(jìn)行矯正或者在千斤頂輔助下進(jìn)行矯正。若鋼結(jié)構(gòu)焊接發(fā)生扭曲時，可在千斤頂輔助下，通過火焰加熱方式進(jìn)行矯正，若扭曲嚴(yán)重程度極大，則可通過火焰加熱法將焊縫分開，然后利用翼板對其矯正，再重新焊接。 2、局部變形 （1）產(chǎn)生原因：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量問題。例如，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度較低，則容易出現(xiàn)收縮變形問題；在構(gòu)件加工過程中，由于操作人員失誤而導(dǎo)致的變形問題；在鋼結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力釋放較為集中的情況下，若構(gòu)件布置不均勻或者焊接位置水平性不足，則會導(dǎo)致局部變形問題的產(chǎn)生。 （2）補(bǔ)救方法：在鋼結(jié)構(gòu)焊接設(shè)計時，要盡可能確保加工構(gòu)件每個部分剛度及焊縫分布均勻性。為了避免局部變形現(xiàn)象的產(chǎn)生，必須合理安排鋼結(jié)構(gòu)焊接

14、順序。若構(gòu)件形狀無法滿足鋼結(jié)構(gòu)焊接要求時，則必須先對其形狀進(jìn)行矯正，然后再進(jìn)行組裝焊接4。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)焊接局部變形發(fā)生后，對于變形程度較小部位，可用火烤進(jìn)行矯正；對于變形程度較大部位，則需在千斤頂輔助下，通過火烤進(jìn)行矯正。 3、應(yīng)力變形 （1）產(chǎn)生原因：在對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行焊接時容易出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力而焊接完成后則容易出現(xiàn)殘余應(yīng)力，并導(dǎo)致構(gòu)件變形，這種變形現(xiàn)象是無法避免的。由于焊接變形矯正需要花費(fèi)大量的人力和時間，因此有些施工人員為了達(dá)到焊接變形控制目的，對焊接殘余應(yīng)力過于忽視，采用支撐或者卡具來提高構(gòu)件剛性度，以避免焊接變形，但是實際上使得焊接后構(gòu)件殘余應(yīng)力大大增加，產(chǎn)生嚴(yán)重的變形現(xiàn)象，雖然構(gòu)件變形程度低

15、，但是在內(nèi)應(yīng)力作用下，容易出現(xiàn)裂紋。 （2）補(bǔ)救方法：對于焊接應(yīng)力較大、拘束性較大的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)該盡可能使焊縫在拘束性較小的情況下進(jìn)行焊接，不要采取增加剛性的措施。當(dāng)組裝構(gòu)件時，若焊縫過多，必須依據(jù)焊縫分布情況及構(gòu)件形狀，先對收縮量相對較大的焊縫進(jìn)行施工，后對收縮量相對較小的焊縫進(jìn)行施工，或者先對拘束性較大且不可自主收縮焊縫進(jìn)行施工，后對拘束性較小且能夠自主收縮焊縫進(jìn)行施工，以形成良好的收縮條件，避免應(yīng)力變形現(xiàn)象的產(chǎn)生。當(dāng)每層焊道焊接完成后，需及時用圓形小錘或者電動型錘擊設(shè)備，對焊縫金屬進(jìn)行均勻敲擊，使焊接構(gòu)件塑性變形，以將焊縫冷卻之后所產(chǎn)生的拉應(yīng)力相互抵消。但是要注意蓋面表層、坡口內(nèi)側(cè)及底

16、部焊道與坡口面臨近兩邊焊道不能錘擊，以避免焊接裂紋的產(chǎn)生。 4、熱裂紋 （1）產(chǎn)生原因。熱裂紋主要是在高溫條件下形成的裂紋，又可稱為結(jié)晶裂縫或者高溫裂紋，一般情況下，熱裂紋多見于焊縫內(nèi)部或者熱影響范圍。熱裂紋主要是受到力學(xué)作用和冶金因素的影響而形成的。在結(jié)晶中，焊接熔池存在一定的偏析現(xiàn)象，熔點(diǎn)較低的共晶與雜質(zhì)能夠以液態(tài)間層的形式存留在結(jié)晶中，并粗線偏析現(xiàn)象，當(dāng)其凝固之后，其凝結(jié)剛度較低。如果焊接應(yīng)力較大，能夠?qū)偰袒蛘咭砸簯B(tài)間層形式存留的構(gòu)件拉開，并出現(xiàn)裂紋。 （2）補(bǔ)救方法：對焊接材料內(nèi)存在的偏析元素進(jìn)行限制，例如，對碳、磷、硫等元素含量進(jìn)行有效控制。對焊縫金屬成分進(jìn)行調(diào)整，以提高焊縫金屬

17、塑性，降低其偏析程度，并對熔點(diǎn)較低共晶影響進(jìn)行有效控制。對焊接方向與順序進(jìn)行合理控制，并對焊縫形狀進(jìn)行改善，通過多層多道方式進(jìn)行焊接，以防止中心偏析現(xiàn)象的產(chǎn)生，避免中心裂紋的產(chǎn)生。 5、冷裂紋 （1）產(chǎn)生原因。冷裂紋主要是在焊縫冷卻時產(chǎn)生的，其產(chǎn)生條件主要有：焊接部位拉伸應(yīng)力較大；存在濃集擴(kuò)散氫；焊接接頭呈淬硬組織。 （2）補(bǔ)救方法：首先，確保焊接規(guī)范及性能，能夠?qū)嵊绊懛秶昂缚p形態(tài)進(jìn)行改善，例如，在焊接前進(jìn)行預(yù)熱，并對焊接溫度進(jìn)行控制、焊接后緩冷等，能夠提高氫分子擴(kuò)散速率。其次，選用堿性焊劑或者焊條，以使焊縫中的擴(kuò)散氫濃度有所降低。在使用堿性焊劑或者焊條時，必須按照規(guī)程要求對其進(jìn)行有效烘干

18、，并對焊絲、坡口處雜物進(jìn)行有效清理，以避免氫氣體來源。最后，在焊接后立即熱處理，熱處理方式有兩種：其一，實行退火處理措施，以將焊縫內(nèi)應(yīng)力徹底消除，并讓淬火組織進(jìn)行回火，以提高鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件韌性；其二，實行消氫氣的處理措施，使焊接接頭的氫氣能夠有效擴(kuò)散出來。 結(jié)語結(jié)語 為了保證高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工以及安裝質(zhì)量，首先應(yīng)做好鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工。鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工工藝由于涉及到諸多小項目，具有一定的復(fù)雜性，但是焊接施工必須要保證質(zhì)量，并在確保焊接質(zhì)量不變的情況下，盡量提升施工效率。就此為了使鋼結(jié)構(gòu)各部分的焊接施工達(dá)到規(guī)定要求以及使用標(biāo)準(zhǔn)，需對焊接材料、工藝、焊接設(shè)備以及焊接作業(yè)人員等方面進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，只有各與鋼結(jié)構(gòu)焊接施