摘要：伴随着我国经济的发展，建筑行业也在不断进步，建筑钢结构被广泛应用在建筑工程中，人们对钢结构强度提出了更高要求，而高强钢也将是建筑钢结构发展的重要趋势。焊接技术作为建筑钢结构安装与生产制造环节的重要技术手段，在建筑钢结构发展中也起着非常重要的作用。因此，本文细化分析建筑钢结构高强钢高效焊接难点和注意事项，并结合技术应用要点，探究技术发展方向。
关键词：建筑钢结构；高强钢；高效焊接技术
引言：
随着经济发展和建筑钢结构技术的进步，采用更高强度等级的高强钢是建筑钢结构发展的必然趋势。作为建筑钢结构制造、安装主要手段的焊接技术，毫无疑问必将发挥关键的作用。目前及在可预见的未来，建筑钢结构焊接技术的水平、存在的主要质量问题及发展方向值得关注和探讨。
1高强钢焊接特点与难点
目前我国的高层、超高层钢结构、大型场馆转换结构、大跨度承接结构以及抗震烈度较高的钢结构建筑中，高强钢的应用较为普遍。尤其在高层和超高层建筑的避难层结构中，高强钢的应用较为广泛，此外，其钢材的焊接性要求比普通低合金钢高。
在高强钢的焊接应用过程中，需面临和克服的焊接技术难点主要有：
（1）高强钢的焊接性影响①焊接过程中粗晶区的脆化。在焊接接头中，晶粒脆化对接头的性能影响较大，因此，重点防治接头中临界热影响区脆化、多层焊时临界粗晶热影响区脆化、过临界粗晶热影响区脆化及亚临界粗晶热影响区脆化极为重要。②热影响区晶粒长大倾向。对于高强钢而言，焊接时焊接热影响区会出现严重的晶粒长大倾向，此类问题不仅会造成焊接热影响区组织的脆化，同时还会造成热影响区组织的软化，对焊接结构不利。
（2）高强钢焊接需要注意的问题①减少热循环次数。主要通过在钢结构的下料切割工艺中采用新技术、减少或取消碳弧气刨以及采用“不清根”焊接技术等三项举措来达到。②科学确定高强钢预热温度。确定高强钢预热温度不能一概而论，钢材及其规格不同，采用的方法不同，均可获得较为理想的结果。但高强钢焊接预热温度确定正规的技术路线必须服从焊接应用理论，必须进行新钢种焊接性试验；同时推荐应用国际通行的SHCCT图和微观金相来加以判断和分析。③高强钢减少焊接HAZ停留时间。高强钢焊接不宜摆动，采用“多层多道错位焊接技术”来获得优质的焊接接头。④采用小热输入、大熔深的焊接方法进行焊接，达到减少微合金元素的烧损，增加焊接HAZ熔深的目的。
2建筑钢结构高强钢高效焊接技术应用中的注意事项
为了有效避免出现上述问题，需要加强关注几点注意事项：
（1）在焊接操作中尽量缩减热循环次数。将新技术合理应用在钢结构下料切割工艺当中，尽量不用或者少用碳弧气刨，或者通过不清根技术实现这一目标；（2）合理设计高强钢预热温度。在焊接操作中，不同统一化的设计高强钢预热温度，需要按照差异化的钢材、规格，合理选择焊接方法，并为了获得理想焊接结果，严格依据焊接应用相关理论，合理确定焊接技术路线，并科学确定焊接操作中的预热温度。在新钢种焊接操作之前，要做好焊接性试验，并同时通过国际通行的微观金相还有SHCCT图进行分析和判断；（3）高强钢焊接期间，要尽量缩减焊接HAZ停留时间。在实际焊接操作中，要避免摆动，并通过多层多道错位原则进行焊接，以获得最佳焊接接头；（4）通过大熔深、小热输入的方法开展具体焊接操作，尽量降低微合金元素在焊接中的烧损，促使焊接HAZ熔深获得有效增加。
3建筑钢结构高强钢高效焊接技术应用要点
3.1合理选择焊接材料
虽然相对于低合金钢而言，高强钢在使用结构上突显出了诸多优势，但在焊接材料使用上却较低合金钢要求更为苛刻。高强钢在焊接材料上基本上选用ER50级和ER55级焊接材料，对于强度级别更高的高强钢，其焊材在符合强度配比的情况下，选用的强度配比随之加强。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如：在屈强比≥0.85的高强钢的焊接中，为防止抗拉强度＞800MPa的调质钢焊接冷裂纹，要采取相应的预热和后热措施，选用低氢型和超低氢型焊接材料，由于钢材和焊材研究进程不同步，抗拉强度在800MPa以上的钢种，不得考虑选择低强匹配的焊材。
对于今后高强钢焊接材料的研发，主题思想为高强钢焊缝金属合金化，即把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中去。
3.2控制好使用环境要求和使用条件
根据环境因素分析，焊接作业中的环境要求和使用条件都分为室内和室外，但是对于设备的使用以及建构筑物来说，环境要求及使用条件就包含较大差异。对于钢结构建构筑物来说，由于其荷载通常包括静载、疲劳荷载，其中疲劳荷载又大多是高周疲劳，所以技术通常在自然环境条件下实现应用；对于压力容器来说，其荷载包含高压荷载、中压荷载、低压荷载以及疲劳荷载，而疲劳荷载又大多是低周疲劳，所以技术在实际应用中，其环境及使用条件通常是高温或者低温的自然环境条件。
对疲劳荷载进行单独对比，不能直接说低周疲劳和高周疲劳哪个具有更恶劣的使用环境，只能对比各自的特点。但是低温、高温、承压这些使用要求是只有压力容器涉及，甚至要承受及时乃至上百MPa压力。相比静载、常温状态，承受低于-100℃的低温状态或者超过几十乃至600℃的高温状态，会对焊缝质量提出更高要求，并且对焊接工艺参数设定以及焊接材料选择等都具有更高要求。
3.3把握焊接工艺方法
建筑钢结构高强度高效焊接技术在实际使用期间，常用焊接方法包含三种主要类型，分别是钎焊、熔焊还有压力焊，并细分为二十多种焊接方法。根据钢结构焊接规范相关规定，建筑钢结构高强钢焊接操作适合使用的方法有电渣焊、埋弧焊、焊条电弧焊、气电立焊、气体保护电弧焊、栓钉焊、自保护电弧焊等，还可结合实际情况组合使用多种焊接方法。这些方法都是熔焊类型，通过进一步对比和分析，可看出建筑钢结构高强钢焊接方法具有耐用、高效、焊接设备经济性强、操作灵活等特点。
经过一系列分析，建筑钢结构高强钢焊接操作期间，焊接材料需要具备良好的焊接性，并且被焊建构筑物对应使用工况条件以及焊接环境都比较宽松，使用的焊接工艺还有方法比较简单，还容易操作，所以焊接技术总体具有较高的可操作性。
4建筑钢结构高强钢高效焊接技术发展方向
目前由于我国建筑钢结构产品结构的多样化，除集成化钢结构建筑外，国内钢结构建筑尚未达到构件单一化的标准，大部分企业都呈现出以人力生产为主的局面。但根据行业的发展前景和市场的迫切需求，符合行业市场化和自动化的机器将会逐步取代人进行生产操作。
根据建筑钢结构的发展趋势，可以预言：高强钢的出现，钢结构行业大规模使用机器人自动焊将势在必行。机器人对各种设备、人员素质及科技成果的开发与应用（含焊接工艺）都提出了很高要求。在高强钢焊接中，保证电弧电压（或焊接热输入）的稳定，机器人自动焊完全可以排除人为因素的干扰，最大程度地实现电弧电压的稳定，从而保证高强钢焊接质量。这对钢结构行业来说，无疑是一场技术革命，也必将大幅度地推动焊接技术进步。此外，实现高强钢的自动化焊接，无疑对焊接生产信息化提出了更高的需求。不仅对焊接操作人员技能水平、职业素质等方面提出了要求，而且对焊接技术人员在工艺规划（WCAPP）、焊接生产施工管理、焊接生产质量管理以及焊接专家系统支持等方面也提出了更高的要求。
结语
高强钢焊接性研究涉及面广，技术要求较高，目前无论在理论和实际工作中，对新一代钢种都有一个认识过程，也就是说设计、施工单位在相当长的时期内都要进行了解和掌握新一代钢种的相关试验研究工作，特别是与新一代钢种相配套的焊接材料的开发研究以及目前焊接材料的配比的焊接工艺评定，这是有一定工作量、一定难度的工作。目前高强钢的焊接尚有一些未知领域，新一代钢种焊接性试验研究工作将是一项必须进行的重要技术工作。
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论文作者:张成武
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
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