论文部分内容阅读
【摘要】：焊接作为构建钢结构的一种主要连接方法，在物理、化学、冶金、材料、电子、计算机、自动控制等学科迅猛发展的今天，随着新技术、新材料、新设备、新工艺的不断涌现，在我国建筑钢结构建设中发挥更加重要的作用。据统计，约50％以上的钢材在投入使用前需要经过焊接加工处理。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
【关键词】：钢结构焊接；技术；焊接质量；定位焊
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
1.钢结构焊接的基本要求
在焊接前，应检查并确认所用焊接设备工作正常，仪表工具良好齐全。对于外观要严格要求的钢结构构件，在对焊缝外观质量不符合标准要求的，必须及时进行修磨处理。尤其是焊接球节点网架焊缝、螺栓球节点网架焊缝以及圆管T、K、Y形节点相关线焊缝，其内部缺陷分级以及探伤方法应分别符合国家相应焊缝标准规定。焊接的材料选用相对讲究，要求不同钢结构材料要对应不同的焊条，对于Q235钢材料则采用E4303焊条；而Q345钢材料则采用E5015焊条。产品检验试板材质、板厚、坡口尺寸，轧制方向应与所代表的杆件相同，并应接在首件一同时施焊。当不能接在杆件上施焊时，必须用与所代表杆件相同的焊接条件施焊。而对于工程中存在异种材质焊接，则应当根据母材的抗拉强度级别相同的焊条，在焊接高强钢时，因母材溶入影响，焊缝金属实际抗拉强度比焊条牌号的名义强度高得多。这时可以选用抗拉强度低一等级的焊条，以有效地使焊缝金属与母材实际等强；最终焊接材料按照母材低强度材质选择。
焊接次序则考虑到由于所焊接部位的间隙不同，应先焊接间隙小的部位，再焊接间隙大的部位，这样才能焊接造成的构件变形。多层焊的每道焊完后，必须将熔渣及缺陷清除干净，并经确认无裂纹缺陷后，再焊下一道。
对钢结构构件采取焊接施工时，引弧应在垫板、帮条形成焊缝的部位进行，禁止烧伤主筋。在焊接钢构件过程中应即时清楚焊渣，确保焊缝表明光滑而且焊缝余高平缓过渡、弧坑应填满。焊接关键是要选用合适的电流、应当防止电流过大、电弧拉得过长、控制好焊条的角度和运弧的方法。禁止在焊缝区以外的母材上打火引弧，在坡口内起弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑。
2.焊接施工的质量标准
对于钢结构工程来说，鉴于焊缝连接质量对于结构受力起着关键的作用，因此焊接完成后，正确地判定焊缝质量是相当重要，这包含着焊缝的外观判定等。
2.1施工单位必须对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法等进行焊接工艺的评定，同时根据评定结果来确定焊接工艺。
2.2钢结构构件采取焊接后，其焊缝表面不应有裂纹、焊瘤等缺陷，对于一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹等缺陷；尤其是对于以及焊缝更不得出现有咬边、未焊满等缺陷。工程实践表明，笔者总结了对于焊缝的外观，必须达到外形均匀、成型良好、金属与焊道过渡平缓，对于焊渣基本清楚干净。
2.3焊钉焊接后的应对其采取弯曲试验检查，對于其焊缝和热影响区不应有肉眼可见的裂纹。
2.4可采用观察检查或使用放大镜、钢尺和焊缝量规检查二、三级焊缝，确保其外观质量标准应符合相应规范要求。值得注意的是，对于三级对接焊缝应当按照二级焊缝标准来判定其外观质量。
2.5对于焊成凹形的角焊缝、对其母材与焊缝金属采取平缓过渡方式，而对于加工成凹形的角焊缝，则禁止在焊缝表面留下切痕。
3.不同情况钢结构焊接技术
3.1冬雨季钢结构焊接技术
对于冬季焊接钢结构的现场焊接时，当风力大于6级时，在焊接处周围设置挡风屏，和雨雪遮挡伞，以防止风力和雨雪影响焊接质量。焊接钢结构前应当清除焊接件表面的水、雪和水分，并用火焰将焊接缝两侧加热到36℃以上，再进行焊接。焊接完毕后，仍应保留挡风，防雨、雪措施直到焊件自然冷却到环境温度为止。
雨季焊接作业区的相对湿度应当确保小于90%，当焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时，应采取加热祛湿除潮措施。而对于冬季焊接时，焊接作业区的环境温度低于0℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于两倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到20℃以上后方可施焊，且在焊接过程中均不低于这一温度。实际加热温度应根据构件的构造特点、钢材类别及质量等级和焊接性能、焊接材料熔敷金属扩散氢含量、焊接方法和焊接输入等因素确定，其加热温度应高于常温下的焊接预热温度，并由焊接技术责任人制定作业方案经认可方施焊。
3.2定位焊
鉴于钢结构建筑，其一个节点通过存在较多构件，因此定位焊在钢结构焊接中尤其存在较多。施工时，定位焊采用的焊材型号应与焊件材质相匹配，焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求，而且焊接必须由持有相应合格证的焊工施焊。
进行钢结构定位焊施工，定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上，长度为60-100mm，定位焊缝的间距一般为400-600mm。对于长大杆件应适当加大定位焊缝长度，并缩短其间距。定位焊缝的焊角尺寸不大于设计焊角尺寸的一半，但不应小于4mm。
3.3磨修和返修焊
焊角尺寸、焊坡、余高等超出规定上限值的焊缝及小于1mm且超差的咬边，必须修磨匀顺。焊缝咬边超过1mm或焊角尺寸不足时，可采用手工焊补焊，补焊后，修磨匀顺。焊接时应采用碳弧气刨或其它机械方法，清除焊接缺陷，在清除缺陷时，刨除利于返修焊的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽。焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延50mm。钢结构返修焊缝应按原焊缝质量要求检查；尤其是对于重大缺陷（主要是裂纹）的修补，应做好修补记录。
4.钢结构焊接技术应用及发展
钢材的焊接性能根据钢种的强度级别、热处理方式的不同，有很大的差别，其主要体现在预热温度、焊接热影响区性能及焊接工艺上。目前主要针对系列高强度建筑结构钢和专业化用钢种，而开发配套的建筑结构用焊接材料，如耐火钢用焊接材料、耐候钢用焊接材料、抗大线能量焊接用钢的焊接材料。为了有效地提升钢结构焊接技术，利用钢铁制造业新建产线的设备优势，大力加强新品种钢的开发，力争从品种和强度级别上赶上先进国家水平；同时重视钢铁使用技术研究，尤其是焊接技术进步。从我国建筑钢结构的工程运用特点来看，很多钢结构建筑造型新颖独特、结构体系繁多、节点构造复杂，焊接接头形式多，由此对构件制作和现场安装中的焊接技术要求也越来越高。国家体育场"鸟巢"钢结构工程技术难度就是典型的一例。建筑高度高、结构跨度大，抗震性能强对主要钢结构焊接质量要求也相应提高。框架梁与柱的连接焊缝，剪力板与柱的连接焊缝，梁腹板与柱的连接焊缝和柱的拼接焊缝等结构的主要部位，技术要求普遍是坡口熔透一级焊缝，100%超声波探伤。焊接质量和制作质量必须有保障，才能发挥钢结构的应有作用。
5.结语
针对目前大型建筑以钢结构为基础，提出钢结构焊接技术的应用情况，同时提出钢结构焊接的工艺技术要求及其焊接要点，为同类工程焊接提供有价值的参考。
【参考文献】：
【1】卢峥，苏鹤．钢结构焊接现场施工工艺探讨【J】．陕西建筑，2009，23（05）：31-33．
【2】谢进杰．钢结构焊接技术探讨【J】．施工技术，2008，26（01）：101-103．
【3】缪正兵.浅析钢结构焊接的技术要点【J】．价值工程，2010，29（09）：18-19．
作者：唐景笃，男，38岁吴志刚，男，38岁
【关键词】：钢结构焊接；技术；焊接质量；定位焊
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
1.钢结构焊接的基本要求
在焊接前，应检查并确认所用焊接设备工作正常，仪表工具良好齐全。对于外观要严格要求的钢结构构件，在对焊缝外观质量不符合标准要求的，必须及时进行修磨处理。尤其是焊接球节点网架焊缝、螺栓球节点网架焊缝以及圆管T、K、Y形节点相关线焊缝，其内部缺陷分级以及探伤方法应分别符合国家相应焊缝标准规定。焊接的材料选用相对讲究，要求不同钢结构材料要对应不同的焊条，对于Q235钢材料则采用E4303焊条；而Q345钢材料则采用E5015焊条。产品检验试板材质、板厚、坡口尺寸，轧制方向应与所代表的杆件相同，并应接在首件一同时施焊。当不能接在杆件上施焊时，必须用与所代表杆件相同的焊接条件施焊。而对于工程中存在异种材质焊接，则应当根据母材的抗拉强度级别相同的焊条，在焊接高强钢时，因母材溶入影响，焊缝金属实际抗拉强度比焊条牌号的名义强度高得多。这时可以选用抗拉强度低一等级的焊条，以有效地使焊缝金属与母材实际等强；最终焊接材料按照母材低强度材质选择。
焊接次序则考虑到由于所焊接部位的间隙不同，应先焊接间隙小的部位，再焊接间隙大的部位，这样才能焊接造成的构件变形。多层焊的每道焊完后，必须将熔渣及缺陷清除干净，并经确认无裂纹缺陷后，再焊下一道。
对钢结构构件采取焊接施工时，引弧应在垫板、帮条形成焊缝的部位进行，禁止烧伤主筋。在焊接钢构件过程中应即时清楚焊渣，确保焊缝表明光滑而且焊缝余高平缓过渡、弧坑应填满。焊接关键是要选用合适的电流、应当防止电流过大、电弧拉得过长、控制好焊条的角度和运弧的方法。禁止在焊缝区以外的母材上打火引弧，在坡口内起弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑。
2.焊接施工的质量标准
对于钢结构工程来说，鉴于焊缝连接质量对于结构受力起着关键的作用，因此焊接完成后，正确地判定焊缝质量是相当重要，这包含着焊缝的外观判定等。
2.1施工单位必须对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法等进行焊接工艺的评定，同时根据评定结果来确定焊接工艺。
2.2钢结构构件采取焊接后，其焊缝表面不应有裂纹、焊瘤等缺陷，对于一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹等缺陷；尤其是对于以及焊缝更不得出现有咬边、未焊满等缺陷。工程实践表明，笔者总结了对于焊缝的外观，必须达到外形均匀、成型良好、金属与焊道过渡平缓，对于焊渣基本清楚干净。
2.3焊钉焊接后的应对其采取弯曲试验检查，對于其焊缝和热影响区不应有肉眼可见的裂纹。
2.4可采用观察检查或使用放大镜、钢尺和焊缝量规检查二、三级焊缝，确保其外观质量标准应符合相应规范要求。值得注意的是，对于三级对接焊缝应当按照二级焊缝标准来判定其外观质量。
2.5对于焊成凹形的角焊缝、对其母材与焊缝金属采取平缓过渡方式，而对于加工成凹形的角焊缝，则禁止在焊缝表面留下切痕。
3.不同情况钢结构焊接技术
3.1冬雨季钢结构焊接技术
对于冬季焊接钢结构的现场焊接时，当风力大于6级时，在焊接处周围设置挡风屏，和雨雪遮挡伞，以防止风力和雨雪影响焊接质量。焊接钢结构前应当清除焊接件表面的水、雪和水分，并用火焰将焊接缝两侧加热到36℃以上，再进行焊接。焊接完毕后，仍应保留挡风，防雨、雪措施直到焊件自然冷却到环境温度为止。
雨季焊接作业区的相对湿度应当确保小于90%，当焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时，应采取加热祛湿除潮措施。而对于冬季焊接时，焊接作业区的环境温度低于0℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于两倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到20℃以上后方可施焊，且在焊接过程中均不低于这一温度。实际加热温度应根据构件的构造特点、钢材类别及质量等级和焊接性能、焊接材料熔敷金属扩散氢含量、焊接方法和焊接输入等因素确定，其加热温度应高于常温下的焊接预热温度，并由焊接技术责任人制定作业方案经认可方施焊。
3.2定位焊
鉴于钢结构建筑，其一个节点通过存在较多构件，因此定位焊在钢结构焊接中尤其存在较多。施工时，定位焊采用的焊材型号应与焊件材质相匹配，焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求，而且焊接必须由持有相应合格证的焊工施焊。
进行钢结构定位焊施工，定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上，长度为60-100mm，定位焊缝的间距一般为400-600mm。对于长大杆件应适当加大定位焊缝长度，并缩短其间距。定位焊缝的焊角尺寸不大于设计焊角尺寸的一半，但不应小于4mm。
3.3磨修和返修焊
焊角尺寸、焊坡、余高等超出规定上限值的焊缝及小于1mm且超差的咬边，必须修磨匀顺。焊缝咬边超过1mm或焊角尺寸不足时，可采用手工焊补焊，补焊后，修磨匀顺。焊接时应采用碳弧气刨或其它机械方法，清除焊接缺陷，在清除缺陷时，刨除利于返修焊的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽。焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延50mm。钢结构返修焊缝应按原焊缝质量要求检查；尤其是对于重大缺陷（主要是裂纹）的修补，应做好修补记录。
4.钢结构焊接技术应用及发展
钢材的焊接性能根据钢种的强度级别、热处理方式的不同，有很大的差别，其主要体现在预热温度、焊接热影响区性能及焊接工艺上。目前主要针对系列高强度建筑结构钢和专业化用钢种，而开发配套的建筑结构用焊接材料，如耐火钢用焊接材料、耐候钢用焊接材料、抗大线能量焊接用钢的焊接材料。为了有效地提升钢结构焊接技术，利用钢铁制造业新建产线的设备优势，大力加强新品种钢的开发，力争从品种和强度级别上赶上先进国家水平；同时重视钢铁使用技术研究，尤其是焊接技术进步。从我国建筑钢结构的工程运用特点来看，很多钢结构建筑造型新颖独特、结构体系繁多、节点构造复杂，焊接接头形式多，由此对构件制作和现场安装中的焊接技术要求也越来越高。国家体育场"鸟巢"钢结构工程技术难度就是典型的一例。建筑高度高、结构跨度大，抗震性能强对主要钢结构焊接质量要求也相应提高。框架梁与柱的连接焊缝，剪力板与柱的连接焊缝，梁腹板与柱的连接焊缝和柱的拼接焊缝等结构的主要部位，技术要求普遍是坡口熔透一级焊缝，100%超声波探伤。焊接质量和制作质量必须有保障，才能发挥钢结构的应有作用。
5.结语
针对目前大型建筑以钢结构为基础，提出钢结构焊接技术的应用情况，同时提出钢结构焊接的工艺技术要求及其焊接要点，为同类工程焊接提供有价值的参考。
【参考文献】：
【1】卢峥，苏鹤．钢结构焊接现场施工工艺探讨【J】．陕西建筑，2009，23（05）：31-33．
【2】谢进杰．钢结构焊接技术探讨【J】．施工技术，2008，26（01）：101-103．
【3】缪正兵.浅析钢结构焊接的技术要点【J】．价值工程，2010，29（09）：18-19．
作者：唐景笃，男，38岁吴志刚，男，38岁