【关键词】钢结构焊接;施工工艺;措施
一、引言
钢结构工程在我国国民经济领域中发挥着巨大的作用，在建筑行业中也占有重要地位，逐渐摆脱了其造价昂贵的缺点，在工程中的应用越来越广泛。焊接钢结构以其构造简单、加工方便、易于自动化施工，不削弱杆件截面，可节约钢材等优点，得到了广泛的应用。随着新技术、新材料、新设备、新工艺的不断涌现，焊接工艺在我国建筑钢结构建设中发挥更加重要的作用。因此，焊接水平的提高是实现钢结构技术快速发展和确保建筑钢结构施工质量的关键所在。
二、钢结构焊接现场施工工艺
1.焊接材料的选择及匹配（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。（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。（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。
2.焊接质量控制
①控制热输入与冷却速度。控制焊接电流、电压、焊接速度以及熔敷金属在800℃～500℃区间的冷却时间。
②控制焊缝中碳／硫／磷／氮／氢／氧的质量百分比。选用优质碱性低氢焊材，采用良好的操作手法充分保护熔池金属（短弧、限制摆动、倾角稳定）。
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。
3.焊接工艺安装焊接前的准备工作, 在工程实际中应针对焊接材料数量较多且具有代表性的接头形式进行相应焊接方法的工艺评定试验。焊接位置包括柱一柱横焊、柱一梁平焊(包括桁架梁上下翼缘平焊)、T型角立焊等。焊缝形式及尺寸按设计要求。焊后外观及超声波检查合格后取样进行力学和物理试验。试验结果接头的抗拉强度达到母材抗拉强度标准值。接头弯曲180°无裂纹。
采用的焊接材料和焊接设备技术条件应符合国家标准, 性能优良。清渣、气刨、焊条烘干保温等装置应齐全有效。
(1) 焊条应在高温烘干箱中烘干, 焊条烘干次数不得超过两次。(2) 焊丝包装应完好, 如有破损而导致焊丝污染或弯折、紊乱时应部分弃之。(3) 焊机电压应正常, 地线压紧牢固, 接触可靠, 电缆及焊钳无破损, 送丝机应能均匀送丝, 气管应无漏气或堵塞。
安装焊接程序一般规定焊接的顺序为: 焊前检查--预热除锈-- 装焊垫板和引弧板-- 焊接--检验。焊前检查坡口角度、钝边、间隙及错口量, 坡口内和两侧的锈斑、油污、氧化铁皮等应清除干净。焊前用气焊或特制烤枪对坡口及其两侧各100mm 范围内的母材均匀加热，并用表面测温计测量温度，防止温度不符合要求或表面局部氧化。装焊垫板及引弧板, 其表面清洁程度要求与坡口表面相同, 垫板与母材应贴紧。引弧板与母材焊接应牢固。焊接时第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板的连接处。然后逐道逐层累焊至填满坡口, 每道焊缝焊完后，都必须清除焊渣及飞溅物, 出现焊接缺陷应及时磨去并修补。一个接口必须连续焊完, 如不得已而中途停焊时。应进行保温缓冷处理，再焊前, 应重新按规定加热。遇雨、雪天时应停焊, 构件焊口周围及上方应有挡风、雨棚。风速大于5 m / s时应停焊，环境温度低于零度时，应按规定采取预热和后热措施施工。碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、低合金结构钢应在完成24 h以后，进行焊缝探伤检验。
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4.最低预热温度确定方法
①裂纹试验控制。根据斜Y坡口试样抗裂试验确定最低预热温度。
②硬度控制。根据一定碳当量的钢材，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。
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。
④根据接头热输入、冷却时间和钢材的特定曲线图确定最低预热温度。
三、结构焊接中存在的问题预防措施及处理方法
经多年实践，在钢结构焊接中，确实存在许多可以处理和预防的问题：
1.焊接中的局部变形和角变形处理方法
设计时，尽量使构件部分刚度和焊缝均匀布置，对称设置焊缝，减少交叉和密集焊缝。制定合理的焊接顺序，以减小变形。如先焊构件的主焊缝．后焊次要焊缝；先焊对称部位的焊缝，后焊非对称焊缝；先焊收缩量大的焊缝．后焊收缩量小的焊缝；先焊对接焊缝，后焊角焊缝。对尺寸大和焊缝多的构件，采用分段、分层和间断施焊，并控制电流、速度和方向一致。手工焊接较长焊缝时，应采用分段进行间断焊接法，由工件的中间向两头退焊，焊接时人员应对称分散布置．避免由于热量集中引起变形。形状小对称的大型构件，应将小部件组焊矫正完变形后，再进行总组装配焊接，以减少整体变形。构件焊接应经常翻动，使变形互相抵消。对焊后易产生角变形的零部件，应在焊前进行预变形处理。如钢板v形坡门对接，在焊前将接口适当垫高，可使焊后变平；H形钢翼扳在有焊缝焊接前预压反变形，亦可消除焊后变形。对外焊加固件，用增大构件刚性来限制焊接变形，加固件的位置应设在收缩应力的反面。
2.构件扭曲(桁架类构件)
预防措施为：下料前需对焊件节点放样，按放样尺寸下料。拼装节点的连接角钢与母材之间用夹紧器或卡口卡紧，点焊固定。再进行拼装，构件在拼台上拼装，尺寸大者可设马凳找平，作为主装基准面，构件拿长应拉通线或用水平仪找平。确认符合设计尺寸后，将始点定位点焊同定后再焊接。焊接时，操作者要对称分散分布，使收缩应力分散，以借自身的刚性抵消部分变形．组对焊接位置要垫平。支点选择正确，以避免焊接应力释放时产生变形。隔板加工时，应控制对角线误差在1~2mm范围。焊件吊运或翻身时，应防止猛烈冲击。对侧向刚度差的物件翻身前要加固．翻身后要找平。拼装节点焊接应有反变形措施。对于一般扭曲变形，可采用千斤顶顶压和火焰烘烤加热相结合的方式进行矫正。视扭曲变形情况，用火焰打开翘曲处的主焊缝，将腹扳或翼板分别用火焰矫正后再焊接。
3.焊缝开裂
对于开裂的情况似乎在施工中难免的．具体预防措施为：严格检查焊件的材质，控制其硫、磷含量在允许范围内。正确选用与母材相适应的焊条和焊剂。合理设置定位点焊接的数量．避免在强制变形下的定位焊接。根椐焊件结构情况，正确选定焊接顺序和方向，先焊收缩量大的焊缝。在低温下焊接厚焊件，应将母材进行预热，焊后保温，缓慢冷却。改进焊件设计构造，避免缺口，减少应力集中。已焊构件在运输、堆放和吊装过程中，严防强烈碰撞和震动。适当提高焊缝形状系数， 采用对称、分段、多道、多层、间断焊法，消除焊缝应力、提高焊缝强度。焊缝中一旦出现裂纹，应用气弧刨将裂纹消除，重新接焊。
四、结束语
随着工艺的不断进步和完善，钢结构焊接工艺及技术越来越多的应用在钢结构工程施工中，实现了钢结构技术在建筑领域的快速发展。
参考文献：
[1]孙玉琴. 试述钢结构焊接变形与应力控制[J]. 黑龙江科技信息. 2010(21)
[2]史莲莲,杜斌. 大型反应器管板焊接变形控制[J]. 甘肃科技. 2008(10)
论文作者:张智慧
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第07期
论文发表时间:2019/6/28
标签：钢结构论文; 构件论文; 应力论文; 对称论文; 垫板论文; 韧性论文; 焊条论文; 《城镇建设》2019年第07期论文;