鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)講義一、焊接工藝在鋼結(jié)構(gòu)工程中的核心價(jià)值鋼結(jié)構(gòu)憑借強(qiáng)度高、自重輕、施工便捷等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁、工業(yè)廠房等領(lǐng)域。焊接作為鋼結(jié)構(gòu)連接的核心工藝，直接決定結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、耐久性與安全可靠性。劣質(zhì)焊接可能引發(fā)結(jié)構(gòu)脆性斷裂、疲勞破壞，甚至重大工程事故（如橋梁坍塌、廠房失穩(wěn)），因此掌握焊接工藝基礎(chǔ)是保障工程質(zhì)量的前提。二、鋼結(jié)構(gòu)焊接材料選擇與特性焊接材料是焊縫金屬的“母材”，其性能需與被焊鋼材匹配，核心材料包括焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體：（一）焊條（手工電弧焊核心材料）按熔渣性質(zhì)分為酸性（如E4303）和堿性（如E5015）。酸性焊條工藝性好（飛濺小、脫渣易），但焊縫韌性一般；堿性焊條抗裂性強(qiáng)，適用于動(dòng)荷載或低溫環(huán)境的Q355、Q460等高強(qiáng)鋼。選擇原則為焊縫強(qiáng)度≥母材最低強(qiáng)度（“等強(qiáng)匹配”），如Q235鋼選E43系列焊條，Q355鋼選E50系列。（二）焊絲與焊劑（埋弧焊、電渣焊等工藝）焊絲：實(shí)心焊絲（如ER50-6）用于CO?氣體保護(hù)焊，藥芯焊絲兼具氣體保護(hù)與熔渣保護(hù)，適用于復(fù)雜工況；埋弧焊焊絲（如H08MnA）需與焊劑（如HJ431）配合，焊劑起脫氧、穩(wěn)弧作用。匹配要求：焊劑成分需與焊絲、母材的合金元素互補(bǔ)，如焊接低合金鋼時(shí)，焊劑需含Mn、Si等脫氧劑，防止焊縫產(chǎn)生氣孔。（三）保護(hù)氣體CO?氣體：成本低、氧化性強(qiáng)，需配合脫氧型焊絲（如ER50-6），適用于中厚板焊接；氬氣（Ar）：惰性氣體，用于不銹鋼、鋁合金焊接（純Ar），或與CO?混合（如Ar+20%CO?）改善電弧穩(wěn)定性，適用于高強(qiáng)鋼焊接。三、主流焊接方法及工藝特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)焊接方法需結(jié)合構(gòu)件厚度、生產(chǎn)效率、質(zhì)量要求選擇，常見工藝如下：（一）手工電弧焊（SMAW）焊條與母材間電弧放熱，熔化焊條與母材形成焊縫。適用于現(xiàn)場(chǎng)安裝、小批量構(gòu)件、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)（如梁柱節(jié)點(diǎn)），靈活性強(qiáng)但效率低，焊縫質(zhì)量依賴焊工技能。（二）埋弧焊（SAW）顆粒焊劑覆蓋下，焊絲與母材間電弧熔化焊絲、焊劑及母材形成焊縫。優(yōu)勢(shì)為焊縫成型美觀、熔深大（單道可焊10-20mm厚板）、效率高，適用于工廠內(nèi)長(zhǎng)直焊縫（如H型鋼翼緣與腹板焊接）。（三）氣體保護(hù)焊（GMAW/FCAW）CO?氣體保護(hù)焊：成本低、效率高于手工焊，但焊縫易產(chǎn)生飛濺，需二次清理；藥芯焊絲電弧焊（FCAW）：焊絲內(nèi)含焊劑，兼具氣體+熔渣保護(hù)，抗風(fēng)能力強(qiáng)，適用于戶外厚板焊接（如橋梁工地拼接）。（四）電渣焊（ESW）利用熔渣的電阻熱熔化母材與電極（焊絲或板極），形成大熔池，適用于超厚板（≥40mm）焊接（如重型鋼柱、核電壓力容器）。單道焊縫厚度大，但熱輸入高，需嚴(yán)格控制焊后熱處理（消除焊接殘余應(yīng)力）。四、焊接工藝參數(shù)的精準(zhǔn)控制焊接參數(shù)直接決定焊縫質(zhì)量，核心參數(shù)包括焊接電流、電壓、速度、坡口形式、層間溫度：（一）電流與電壓電流：決定熔深（電流↑→熔深↑），但過大易導(dǎo)致咬邊、燒穿；過小則熔深不足、未熔合。例如，手工焊時(shí)，φ3.2mm焊條對(duì)應(yīng)電流____A，φ4.0mm焊條對(duì)應(yīng)____A。電壓：決定熔寬（電壓↑→熔寬↑），需與電流匹配（“電弧長(zhǎng)度”穩(wěn)定），否則電弧飄移、焊縫成型差。（二）焊接速度速度過快→焊縫窄、熔深淺、氣孔；過慢→熱輸入大、變形大、焊縫余高過高。需結(jié)合板厚調(diào)整，如埋弧焊焊接10mm厚板時(shí)，速度約30-50cm/min。（三）坡口形式與尺寸板厚≤6mm可不開坡口（I型）；6-20mm開V型坡口（單面焊，角度60-70°，鈍邊2-3mm）；厚板（≥20mm）開X型（雙面焊）或U型（減少焊接量、降低變形）坡口。坡口加工需保證鈍邊均勻、角度一致，否則易燒穿或未熔合。（四）層間溫度焊接多層多道焊縫時(shí)，需控制層間溫度（如高強(qiáng)鋼焊接層間溫度≥150℃且≤300℃），防止冷裂紋（氫致裂紋）。層間溫度過低需重新預(yù)熱，過高則焊縫韌性下降。五、焊接質(zhì)量控制與檢驗(yàn)體系焊接質(zhì)量需貫穿焊前、焊中、焊后全流程：（一）焊前準(zhǔn)備母材清理：去除坡口及兩側(cè)20mm內(nèi)的油污、鐵銹、水分（否則易產(chǎn)生氣孔、裂紋）；預(yù)熱：對(duì)高強(qiáng)鋼（如Q460）、厚板（≥30mm）或低溫環(huán)境（≤0℃）焊接時(shí)，預(yù)熱至____℃（用火焰或電加熱），降低冷卻速度，減少裂紋傾向。（二）焊中控制實(shí)時(shí)監(jiān)控參數(shù)（電流、電壓、速度），及時(shí)調(diào)整；多層焊時(shí)，每層焊后徹底清理熔渣、飛濺，防止夾渣；控制焊接順序（如對(duì)稱焊接、分段退焊），減少焊接變形。（三）焊后處理與檢驗(yàn)消氫處理：高強(qiáng)鋼焊接后立即加熱至____℃，保溫1-2h，促使氫擴(kuò)散排出，防止延遲裂紋；熱處理：厚板或承受動(dòng)荷載的構(gòu)件，焊后需退火（____℃保溫）消除殘余應(yīng)力；檢驗(yàn)方法：外觀檢驗(yàn)：目視或放大鏡檢查焊縫尺寸（余高、寬度、咬邊深度）、表面缺陷（氣孔、裂紋）；無損檢測(cè)（NDT）：UT（超聲波）檢測(cè)內(nèi)部缺陷，RT（射線）檢測(cè)焊縫內(nèi)部質(zhì)量，MT（磁粉）/PT（滲透）檢測(cè)表面裂紋；力學(xué)性能試驗(yàn)：取樣做拉伸（測(cè)強(qiáng)度）、彎曲（測(cè)塑性）、沖擊（測(cè)韌性）試驗(yàn)，驗(yàn)證焊縫性能。六、常見焊接缺陷分析與處理焊接缺陷需“對(duì)癥下藥”，核心缺陷及對(duì)策如下：（一）氣孔成因：母材/焊條受潮、保護(hù)氣體不純、焊接速度過快；處理：烘干焊條（堿性焊條____℃烘干1-2h）、清理母材、調(diào)整參數(shù)，嚴(yán)重時(shí)需鏟除缺陷處金屬，重新補(bǔ)焊。（二）裂紋（最危險(xiǎn)缺陷）分類：熱裂紋（結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生，與S、P雜質(zhì)有關(guān)）、冷裂紋（氫致或應(yīng)力致，焊后數(shù)小時(shí)至數(shù)天出現(xiàn)）；對(duì)策：選用低氫型焊條、嚴(yán)格預(yù)熱/后熱、控制層間溫度，裂紋需徹底鏟除（UT定位）后補(bǔ)焊，補(bǔ)焊前需預(yù)熱。（三）未熔合/未焊透成因：電流過小、坡口鈍邊過厚、焊接速度過快；處理：增大電流、減薄鈍邊、降低速度，缺陷處打磨后重新焊接。（四）咬邊成因：電流過大、電弧過長(zhǎng)、焊槍角度不當(dāng)；處理：調(diào)整參數(shù)，輕微咬邊可打磨，嚴(yán)重時(shí)補(bǔ)焊（保證焊縫過渡平滑）。七、焊接安全與環(huán)保規(guī)范焊接作業(yè)需兼顧安全與環(huán)保，核心要求：（一）個(gè)人防護(hù)佩戴焊接面罩（防弧光）、耐高溫手套（防燙傷）、阻燃服（防火花），高空焊接需系安全帶。（二）作業(yè)環(huán)境通風(fēng)良好（防止CO中毒），密閉空間焊接需強(qiáng)制通風(fēng)；現(xiàn)場(chǎng)清理易燃物，配備滅火器，防止火災(zāi)。（三）環(huán)保措施焊煙處理：使用焊煙凈化器（尤其是CO?焊、手工焊），減少粉塵排放；廢棄物處理：焊渣、廢焊條分類回收，避免污染土壤。結(jié)語鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝是“技術(shù)+經(jīng)驗(yàn)”的結(jié)合體，需從材料匹配、參數(shù)控制、質(zhì)量檢驗(yàn)多維度把控。工程實(shí)踐中，需結(jié)合構(gòu)件特性（材質(zhì)、厚度、工況）選擇工藝，同時(shí)培養(yǎng)