广东 佛山 528255
【摘 要】本文对建筑钢结构焊接中所涉及到的对钢材和焊材的要求，对高层焊接顺序，焊接的准备工作，气象条件检测，焊接工艺，焊接质量检验，焊接质量要求，焊缝返修规程，焊接环境，结构装配定位焊进行了初步的阐述及对焊接缺陷及消除方法和焊接的一般规定作了比较全面深入的阐述。
【关键词】钢结构；焊接；工艺
1 钢结构的连接方式
钢结构的连接方式有焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三种，以下分别加以介绍。
1．1 焊接连接
焊接种类有：药皮焊条手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护及自保护焊、电渣焊、栓焊等。焊接连接是通过电弧产生的热量使焊条和焊件局部熔化，经冷却凝结成焊缝，从而将焊件连接成为一体。焊接的优点是：对钢材的任何方位、角度和形状一般都可以直接连接，不削弱构件截面，节约钢材，构造简单，制造方便，连接的刚度大，密封性能好，易采用自动化作业，生产效率高。其缺点是：焊缝附近钢材因焊接高温作用形成热影响区，机械性能发生变化，使某些部位材质变脆。焊接过程中钢材受到不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响。
1．2 螺栓连接
螺栓连接可分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。螺栓连接的优点是施工工艺简单、安装方便，特别适用于工地安装连接，工程进度和质量易得到保证。其缺点是因开孔对构件截面有一定的削弱，有时构造上还须增设辅助连接件，故用料增加，构造较复杂。
1．3 铆钉连接
铆钉连接是用一端带有半圆形预制钉头的铆钉，经加热后插入被连接件的钉孔中，然后用铆钉枪连续锤击或用压铆机挤压铆钉另一端的钉头，从而使连接件被铆钉夹紧形成牢固的连接。铆钉连接受力和计算上与普通螺栓连接相仿，其特点是传力可靠，塑性、韧性较好，但构造复杂，用钢量大，施工麻烦，打铆时噪音大，劳动条件差，目前已极少采用。
2 钢结构构件焊接工艺
2．1 高层钢结构焊接顺序
焊接顺序的正确确定，能减少焊接变形，保证焊接质量。一般情况下应从中心向四周扩展，采用结构对称、节点对称的焊接顺序。
立面的一个流水段的焊接顺序为：（1）上层主梁一压型钢板；（2）下层主梁一压型钢板；（3）中层主梁一压型钢板；（4）上、下柱焊接。
2．2 焊接的准备工作
钢结构焊接要根据结构所用钢材的种类正确选择焊条，不准采用已变质、吸潮、生锈、脏污和涂料剥落的焊条。
焊条和粉芯焊丝使用前必须按质量要求进行烘焙。焊条在使用前应在300℃-350℃ 的烘箱内烘焙1 h，然后在100℃ 温度下恒温保存。焊接时从烘箱内取出焊条，放在具有120℃保温功能的手提式保温箱内带到焊接部位，随用随取，要在4 h内用完，超过4 h则焊条必须重新烘焙。
2．3 气象条件检测
当电焊直接受雨雪影响时，原则上需停止作业。当焊接部位附近的风速超过10 m／s，原则上不进行焊接。
2．4 垫板和引弧板
坡口焊均用垫板和引弧板，目的是使底层焊接质量有保证。引弧板保证了正式焊缝的质量，避免起弧和收弧时对焊接件增加初应力和产生缺陷。垫板和引弧板均用低碳钢制作，间隙过大的焊缝宜用紫铜板，垫板尺寸一般厚6～8 mm，宽50 mm，引弧板长50 mm左右，引弧长30 mm。
2．5 焊接工艺
2．5．1 预热 普通低碳结构钢厚度大于34 mm和低合金结构厚度不小于30 mm，工作地点温度低于0℃ 时，应进行预热。
2．5．2 焊接柱与柱的对接焊，应有两名焊工在两相对面等温、等速对称焊接。加引弧板时，先焊第一个两相对面，焊层不宜超过4层，然后切割引弧板，清理焊缝表面，再焊第二个两相对面，焊层可达8层，再换焊第一个两相对面，如此循环直到焊满整个焊缝。
2．6 焊接质量检验
钢结构焊缝质量检验分三级：一级检验的要求是全部焊缝进行外观检查和超声波检查，焊缝长度的2％进行x光的检查，并至少有一张底片；二级检验的要求是全部焊缝进行外观检查，并有50％ 的焊缝长度进行超声波检查；三级检验的要求是全部焊缝进行外观检查。
钢结构高层的焊缝质量检验属于二级检验。焊缝除全部进行外观检查外，超声波检查的数量可按层而定。
2．7 焊接缺陷及消除方法
焊接缺陷是造成焊件无法达到母材性质的原因。缺陷的形成随着使用的材料、接头方式或焊接方法而异，了解缺陷形成的原因有助于焊接工作者选用恰当的材料，决定最佳的接头设计和拟定合适的焊接方法与程序来提高焊件品质，防止不正常的焊件破裂。
焊接缺陷可以分为两大类：第一类是焊件使用时发生的缺陷。这种缺陷通常指焊接热循环损伤到焊道或邻近的热影响区，造成焊件性质劣于母材。当焊件使用时，破裂起始于这些缺陷存在的位置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆比较常见的缺陷有：碳钢或低合金钢的热影响区晶粒受热而成长，造成韧性显著下降；析出硬化型材料的热影响区因过度时效而使强度降低；冷作硬化型材料的热影响区，因冷作效用消失而使强度降低。
第二类焊接缺陷是制程缺陷。这类缺陷发生于焊接进行中或紧接焊接完成后，常见的缺陷有裂纹、空孔、夹渣、凹陷、熔接不足或渗透不足等。这类缺陷的存在很可能造成焊件无法使用。这其中又以裂纹最为严重。裂纹因发生的温度不同有以下几种：
冷裂纹（氢裂纹）、焊后热处理裂纹（再热裂纹）、延性不足裂纹及热裂纹。冷裂纹发生于碳钢或合金钢，偶尔也发生于双相不锈钢。虽然冷裂纹发生的原因目前还没有完全了解，但大部分已经可以控制。最有效的方法是减少氢含量、预热，控制热输入及利用焊后热处理。只要材料和接头方式确定，目前已有简单的方法可以查出预热温度、热输人范围、焊后热处理的温度和时间来防止冷裂纹的发生。焊后热处理裂纹发生于焊后应力消除热处理的加热过程中。这种裂纹发生于镍基合金、不锈钢和少数合金钢。
2．8 焊接质量要求
（1）焊缝外观质量应符合《钢结构工程施工质量验收规范（GB 50250．2001）》标准及工程图样技术文件的有关规定。
(2)焊缝外观应均匀致密，表面不允许有电弧击伤、裂纹、气孔、夹渣、未熔合、凹坑、未焊满、焊瘤及超标的咬边等焊接缺陷。
（3）焊缝外形尺寸应符合有关规定，焊缝要与母材表面均匀过渡，同一焊缝的高度、宽度或焊脚高度应均匀一致。
（4）焊接接头的内部质量及探伤要求，按图样技术文件及相关标准的有关规定执行。
2．9 焊缝返修工艺规程
（1）焊缝的返修工艺规程按已评定合格的焊接工艺编制。
（2）焊缝经无损探伤发现超标缺陷时，对需要返修的焊接缺陷应当分析缺陷产生原因，提出改进措施，并按焊接工艺编制出返修工艺。经返修的焊缝性能和质量应与原焊缝相同。
（3）焊缝返修完毕，应按与原焊缝相同的探伤要求和标准进行复探，焊缝同一部位的返修次数不宜超过2次。
2．10 焊接环境
（1）在厂区内制造部份，全部在车间内进行安装、焊接。
（2）现场安装焊接的环境应满足如下条件：相对湿度≤90％；风速：气体保护焊时≤2 m／s，焊条电弧焊时≤10 m／s。若不能满足以上规定，则应采取适当措施（焊前预热、遮档等）。下雨天不允许露天施焊作业。
3 焊接工艺措施
3．1 焊接工艺试验
对工程中使用较多的或有代表性的接头形式进行焊接工艺性试验，以确定最佳的操作方法和焊接规范。
3．2 结构装配定位焊
（1）装配定位焊前，焊接坡口及其内外两侧各20 mm范围内的油污必须用溶剂揩抹干净，并用手提砂轮机打磨去除铁锈、氧化皮等杂质，使焊件母材表面露出金属光泽。
（2）担任定位焊施焊工作的焊工必须持有合格证。
（3）装配质量达到图样技术要求后方可进行定位焊（如该焊缝焊前需要预热，则必须预热至所要求的温度后才可进行定位焊），定位焊所用焊条（须经烘干处理）、焊丝必须与该焊缝正式焊接时所用焊材相一致，定位焊缝应填满弧坑。
（4）定位焊缝长度一般为20—50 mm，间距400—600 mm，焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的一半，且不应大于8 mm，定位焊应距设计焊缝端部30 mm以上（特殊情况除外）。
（5）定位焊缝不得有裂纹，不得有超标的夹渣、气孔等缺陷，如发现有焊接缺陷，必须彻底清除，重新进行定位焊。
（6）在焊缝交叉处和焊缝方向急剧变化处不得有定位焊缝，定位焊缝应离开该处50 mm以上。
4 结语
焊接工艺方法多种多样、技术新且难度大，可以认为，焊接技术在这些结构的制作和安装过程中已占据了重要的地位。但由于焊接技术和工艺方面的原因，导致构件制作和结构安装过程中出现质量不符合要求的事件时有发生，有的甚至造成较大经济损失。
参考文献：
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[4] 上海市金属结构行业协会．建筑钢结构焊接工艺师[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006：138—148，162—163．
论文作者:蓝家辉1,周兆明2,胡雄亮3
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第8期
论文发表时间:2016/8/23
标签：裂纹论文; 缺陷论文; 焊条论文; 钢结构论文; 铆钉论文; 质量论文; 焊接工艺论文; 《低碳地产》2015年第8期论文;