钢结构焊接施工工艺探讨

师马利

[摘    要 ]当前在各种建筑形式中，钢结构已经是最主要的结构形式，而焊接作为钢结构的主要连接方式，其施工工艺水平将直接决定了施工质量，所以深入研究和探讨钢结构焊接施工工艺，保证焊接施工质量，对于保证钢结构工程质量有非常重要的意义。本文将首先探讨高强钢焊接、低温焊接的主要施工工艺;然后总结当前钢结构焊接施工中的常见问题，最后针对性地总结各种问题的处理方法。

[关键词]钢结构;焊接;施工工艺

[中图分类号]TU7 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）11–00–03

[Abstract]Pick to current in various kinds of architectural form， the structure of the steel structure is the main form， and welding as the main connection of steel structure， its construction technology level will directly determine the construction quality， so in-depth study and discussion on the steel structure welding construction technology， ensure the quality of welding construction， to ensure the quality of steel structure project has very important significance. This paper will first mainly discuss the high strength steel welding， low temperature welding of the main construction technology; Then summarize the common problems in the current steel structure welding construction， and finally summarize the treatment methods of various problems.

[Keywords]steel structure; Welding; The construction technology

鋼结构是当前各类建筑形式中应用最为广泛的一种结构形式，该结构具有如自重轻、建设周期短、外形丰富、适应性强等优势，所以受到人们的普遍欢迎。钢结构施工中，焊接是最主要的连接形式，焊接技术的好坏也直接决定了钢结构工程的质量。就是实际情况来看，钢结构中的焊接工艺，不但工程量大，而且质量要求高。对于钢结构焊接工艺，一方面必须要不断创新，提升焊接工艺水平，另一方面则需要注意焊接的细节和要点，保证质量水平。

1 钢结构焊接施工工艺

1.1 高强钢焊接施工工艺

1.1.1 焊接材料选取

对于高强钢焊接使用的焊材来说，必须要具备以下3个特征。一是强匹配性，要求焊接材料熔敷金属的强度、塑性、冲击韧性均不得低于母材所要求的范围的下限，同时要保证焊接的接头位置的各项特性，均不得低于母材性能范围的下限。二是要具备良好的焊缝塑性，对于厚板来说应依照厚度效应后的强度作为选择标准。三是要具有合适的冲击韧性，这样才能保证焊缝与热影响区符合实际要求。另外如果需要焊接的是无缝钢种，一般都是以低H或超低H焊材来实施焊接，从而保证焊接后的各项力学指标[1]。

1.1.2 高强钢焊接性评价方法

就当前实际情况来看，高强钢焊接性的评价主要有如下的3种方法，一种是碳当量计算法，第二种是热影响区最大硬度法，第三种是插销试验临界断裂应力法。在实践中可以基于实际情况选择相应的方法。

1.1.3 最低预热温度

通常对于高强钢焊接的最低预热温度，可以采用4种方式来确定。

①裂纹试验法，就是对材料实施斜Y坡口试样抗裂试验，从而得出这一参数。②硬度控制法，就是针对不同碳含量不同厚度的钢材，根据焊缝热影响区的硬度增加至350HV

的冷却速度，进而查表获取。③基于材料的板厚范围、拘束度等级等指标来作为确定最低预热温度的依据。④建立通过具体钢材的热输入与冷却时间的关系模型来获取最低预热温度[2]。

1.1.4 焊接工艺要点

①务必要对热输入与冷却速度严格控制，另外要确保焊接电流、焊接电压以及焊接速度符合相应的标准。②务必要确保焊缝中的中碳、硫、磷、氮、氢、氧的质量比重符合相关要求。焊接过程中要保证焊接手法的正确，以确保熔池金属能够得到有效保护。③焊接过程中务必要控制好变形与应力。焊接方法方面尽量使用气体保护焊这样的具有高能量密度且低热输出特性的方法;焊接过程中尽量实施对称对轮施焊;对于较长的焊缝要采用分段退焊或多人同时焊接的方式展开使用;此外要使用跳焊法要控制变形和应力。

在实施高强钢焊接施工过程中，必须要充分考虑所选择的钢材的自身性质以及采购的材料的质量特性，从而选择最恰当的焊接材料，并且在焊接完成以后，使用最适当的质量评估方法检查质量，从而保证焊接施工的质量满足施工要求[3]。

1.2 低温焊接的施工工艺

1.2.1 焊接材料选取

对于用于低温焊接的焊接材料，因为必须要满足低温环境中的焊接要求，所以必须要尽量控制氢材料，选择含氢较少的焊材;另外对于焊材还必须要做好保温与烘焙，以确保焊接中能够发挥较好的性能。

1.2.2 焊接前的防护措施

低温焊接必须要尽量降低热损失，所以可以选择建立专门的保护房的形式，在密闭空间中焊接以保护热量。如果无法满足防护房的建设需求，可以选择其他一些保温措施。

1.2.3 焊接工艺要点

①要严格控制好预热与层间温度。通常来说与常温焊接相比，低温焊接对于对于预热温度的要求要更高一些，而且預热所需的范围相对更加广泛，至少包括焊接点周围2倍厚度的区域内，并且最低不得少于100 mm。而焊接层的温度要给预热温度更高一些，或相比于规定的最低温度不得小于20 ℃，在实际作业中在上述2个数据中选高者。②要保证焊接方法的合理性，通常应当优选窄摆幅、多层多道焊接，从而使层间温度得到有效控制。③要做好焊后保温措施。焊接完成以后应当对焊接接头实施有效的保温，这样能够是氢气尽量被扩散释放，同时能够避免因为过快冷却而造成冷裂缝[4]。

1.3 厚钢板焊接技术

在钢结构中，厚钢板有非常广泛的应用。厚钢板在焊接过程中要尽量注意如下几点。

①要确保坡口形式的合理性。比如要优先选择双U形或X坡口。如果焊接过程中必须单面焊接，则应当在确保焊透的基础上，选择小角度窄间隙坡口，这样能够最大限度地提升效率，降低焊接残余应力。②要严格控制好预热与层间温度;③做好焊接后热与保温措施。

2 钢结构焊接中的常见问题

2.1 焊接局部变形

局部変形是钢结构焊接施工中较为常见的一种问题。出现焊接局部変形，一方面与构件自身性质有关，比如刚性相对不足的焊件，焊接时容易出现收缩进而造成局部変形的质量问题;另外也与焊接人员注意力不足，导致在焊接过程中应力释放不均有关，这样也容易产生局部变形。

2.2 焊接侧弯扭曲

侧弯扭曲同样是一种较为严重的质量问题。该问题的出现主要是因为加工构建在组装时，间隙设置的均匀度不足，或者在构件组装的过程中平台搭设位置不佳，或者运输过程中起吊点选择的位置不当，进而造成钢构件的侧弯。扭曲会造成更加严重的质量问题，其主要原因与间隙均匀性不足有很大的关系。

节点角钢在拼接时，如果没不能很好地保证其严密性，焊接质量很可能会存在问题。此外，构建焊接过程中的翻转，没有进行有效地加固也是造成侧弯扭曲的重要原因[5]。

2.3 焊接裂纹

焊接施工中出现了裂纹质量问题，最主要的原因是焊条质量不达标，焊接定位点不符合标准要求以及定位点设置数量不足，此外再加上零件自身精确性不佳，都可能会导致焊接完成的钢构件出现裂缝。此外，强力组装钢构件，也容易对焊接质量造成影响，厚度较大的钢构件，在焊接之前没有做好预热措施，这同样是导致焊接裂缝的重要原因。

2.4 焊瘤质量问题

焊瘤的具体表现就是金属被融化以后没有很好地停留在母材上，沿着焊缝滑落到周边。焊缝的出现主要是没有被有效熔合以及有夹渣现象出现造成的。焊瘤现象在横焊、立焊等焊机诶施工中相对较多。焊瘤的出现关键还是因为焊接额工艺和手法不当，进而引发质量问题。

2.5 未焊透或咬边

在钢结构焊接施工中，无论是出现未焊透现象还是咬边问题，原因与母材局部未有效熔合，坡口设计质量不达标，以及焊丝角度不正确等与密切关联。而咬边问题的出现，很大程度上是由于母材融化，但是焊缝技术没有能够很好地予以补充，这与电流相对偏大以及焊条操作角度不当有关。

2.6 夹渣与气孔质量

夹渣问题的出现，大多是因为焊层形状不佳，坡口角度不当的原因造成的;而气孔的出现，则与焊接部位的清洁程度不佳，焊条与焊剂未按照相关要求予以保温和烘干，导致施工工艺稳定性不佳。

3 钢结构焊接施工常见问题的处理方法

3.1 具备变形防范措施

在施工过程中，要想有效防范局部変形，需要首先针对焊接结构的构建展开科学布置，确保焊缝的均匀性符合要求，并且保证构建刚度满足相关标准。另外在焊接施工的过程中，务必要遵循标准的焊接顺序展开焊接。对于出现了局部变形的钢构件，如果变形情况相对轻微，可以采用火焰矫正方式来实施纠正;如果变形状况较为严重，则需要以千斤顶烘烤矫正。另外也可以采用局部反变形处理，如在构建加工平台上采用一定的限制变形措施，从而达到防变形的目的。

3.2 侧弯扭曲防范措施

要想在焊接施工中预防侧弯扭曲，则必须要从多个角度展开预防。首先在焊接作业之前必须要对施工平台的水平型展开有效地检查，确保其符合施工标准;同时在构建运输过程中，务必要保障受力均匀性，以免侧应力过

大造成变形。另外在构建拼装作业中，要重视基准面的水平性，并严格保证下料尺寸的准确性。对于出现了侧弯的构建，火焰烘烤结合千斤顶同样是非常有效的矫正处理;如果扭曲的程度相对较大，可以首先以火焰打开主焊缝，对翼缝实施矫正。通过上述方法，可以在很大程度上对侧弯扭曲

实施处理。

3.3 焊缝裂纹防范

焊接施工中对于焊缝裂纹的防范至关重要。首先务必要对焊件材质展开全面检查，确保其质量符合焊接要求，尤其是要保证硫、磷含量在标准以内。其次要选择与母材相匹配的焊接材料以及焊剂，从而为保证焊接质量奠定良好的基础。

操作过程中务必要设置科学合理的定位点焊接数量，并且要严格禁止在变形状况下强行焊接。此外要尽量降低焊接应力，保证焊接的顺序符合相关要求。还有，在低温焊接、厚钢材焊接的过程中，务必要母材实施充分的预热;焊接结束以后要对其采取有效的保温措施，避免其温度骤然降低。对于出现的焊接裂缝，可以直接至裂缝位置采用气弧刨将其消除，然后再重新实施焊接。

3.4 焊瘤防范

要防范焊瘤的出现，主要是要通过保证电流的稳定性、同时尽量加快焊接速度，这样也能够保证熔池温度得到有效的控制。另外焊接过程中必须要做好焊池的控制。

3.5 未焊透与咬边的防范

避免未焊透与咬边，最好能够采用大电流焊接;如果是角焊缝施工，则应当避免使用直流电源。此外，务必要注意坡口的清洁度满足要求。另外，要防止出现咬边，还需要控制好电流与焊速，保证施工流程的正确性。焊接过程中要控制好焊条，不可产生太长的电弧。

3.6 夹渣与气孔的防范

首先必须要保证坡口的清洁度;其次尽量采用大电流焊接，尽量保证短电弧，同时使电弧停留时间尽量得到延长。对于出现的夹渣问题，如果过于严重则需要将其刨去，然后重新焊接。对于气孔问题的防范，还需要注意对焊条和焊机的保温和烘烤。

4 结束语

综上所述，对于钢构件来说，焊接施工工艺直接决定了工程的施工质量。因此，在施工过程中务必要严格按照施工工艺要求展开施工，同时做好质量控制措施，这样才能够更好的保障整体工程质量。本文对钢结构焊接主要施工工艺、常见问题、防范措施展开简要论述，希望能够对相关从业者有所帮助。

参考文献

[1] 杜曰武.高层钢结构施工工艺及焊接技术的应用[J].绵阳师范学院学报，2011，30（5）：44-46，49.

[2] 徐鹏毅.钢结构焊接现场施工工艺探讨[J].中国高新技术企业，2008（10）：205-206.

[3] 张振宇.浅谈钢结构施工中机械焊接工艺的应用[J].科技风，2014（12）：131.

[4] 陈立新.浅谈钢结构施工中机械焊接工艺的应用[J].中国高新技术企业，2012（23）：56-57.

[5] 寇小星.浅谈钢结构施工中焊接工艺的应用[J].黑龙江科技信息，2012（35）：53.