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淺析建筑鋼結構焊接施工工藝

作者：建筑鋼結構網    
時間：2010-09-30 16:37:21 [收藏]
建筑鋼結構具有自重輕、建設周期短、適應性強、外形豐富、維護方便等優點，其應用范圍廣泛。自20世紀80年代以來，中國建筑鋼結構得到空前的發展，高層鋼結構、空間...
    關鍵詞：建筑鋼結構焊接施工工藝
        建筑鋼結構具有自重輕、建設周期短、適應性強、外形豐富、維護方便等優點，其應用范圍廣泛。自20世紀80年代以來，中國建筑鋼結構得到空前的發展，高層鋼結構、空間鋼結構、橋梁鋼結構、輕鋼結構和住宅鋼結構如雨后春筍。焊接作為構建鋼結構的一種主要連接方法，物理、化學、冶金、資料、電子、計算機、自動控制等學科迅猛發展的今天，隨著新技術、新材料、新設備、新工藝的不時涌現，國建筑鋼結構建設中發揮更加重要的作用。據統計，約50%以上的鋼材在投入使用前需要經過焊接加工處置。因此，焊接水平的提高是實現鋼結構技術快速發展和確保建筑鋼結構施工質量的關鍵所在

        1、高強鋼焊接施工工藝

        1.1焊材選配原則

        ①強匹配。強節點弱桿件：焊接資料熔敷金屬的強度、塑性、沖擊韌性高于母材標準規定的最低值。焊接接頭(焊縫及熱影響區)各項性能全面要求達到母材標準規定的最低值。②兼顧焊縫塑性。厚板焊接時按厚度效應后的強度選配焊材，節點拘束度大時可在1/4板厚以下配用低強焊材。③滿足沖擊韌性要求。必需重點選擇焊材的韌性，使焊縫及熱影響區韌性達到鋼材的規范要求。

        1.2高強鋼焊接性評價方法

        ①碳當量計算評定法。②熱影響區最高硬度試驗評定法。③插銷試驗臨界斷裂應力評定法。

        1.3最低預熱溫度確定方法

        ①裂紋試驗控制。根據斜Y坡口試樣抗裂試驗確定最低預熱溫度。②硬度控制。根據一定碳當量的鋼材，其不同板厚T形接頭角焊縫熱影響區硬度達到350HV對應的冷卻速度(540℃時)查表確定焊接線能量。③根據裂紋敏感指數、板厚范圍、拘束度等級、熔敷金屬擴散氫含量確定最低預熱溫。④根據接頭熱輸入、冷卻時間和鋼材的特定曲線圖確定最低預熱溫度。

        1.4焊接質量控制

        ①控制熱輸入與冷卻速度。控制焊接電流、電壓、焊接速度以及熔敷金屬800℃～500℃區間的冷卻時間。②控制焊縫中碳/硫/磷/氮/氫/氧的質量百分比。選用優質堿性低氫焊材，采用良好的操作手法充分維護熔池金屬(短弧、限制擺動、傾角穩定)③應力與變形控制。選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法，如氣體維護焊；用小線能量，多層多道焊接；減小焊接坡口的角度和間隙，減少熔敷金屬填充量；采用對稱坡口，對稱、輪流施焊；長焊縫應分段退焊或多人同時施焊；用跳焊法防止變形和應力集中。

        總之，對于高強鋼的焊接，應根據鋼材自身的強化機理和供貨狀態，綜合考慮其性能要求，合理選擇焊接資料和試驗方法對其焊接性作出評價，制定合理的焊接工藝，以指導實際焊接生產。對該鋼種的焊接應主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。焊接時應嚴格控制層間溫度和焊接線能量，防止接頭出現弱化現象。

        2、低溫焊接施工工藝

        2.1焊材的選擇

        低溫環境中，應盡量選擇低氫或超低氫焊材，對焊材嚴格執行烘焙和保溫措施。

        2.2焊前防護

        焊接作業區域搭防護棚，使焊接區域形成相對封閉的空間，減少熱量的損失，若無條件搭設防護棚，應該采取其他有效措施對焊接區域進行防護；氣體維護焊時，焊接氣瓶也應采取相應措施進行保溫。

        2.3焊接質量控制

        ①預熱與層間溫度。低溫環境下的預熱溫度應稍高于常溫下的焊接預熱溫度，加熱區域為構件焊接區各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內的母材，焊接層間溫度不低于預熱溫度或標準(JGJ812002規定的最低溫度20℃兩者取高值)②加大定位焊時的熱輸入。適當加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長度，并采用與正式焊接相同的預熱條件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧時弧坑一定要填滿，可以有效減少由于定位焊接引起的收縮裂紋。③采用合理的焊接方法。盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴格控制層間溫度。④焊接后熱及保溫。焊接后及時對焊接接頭進行后熱保溫處理，利于擴散氫氣的逸出，防止因冷速過快而引起的冷裂紋，同時適當的后熱溫度還可以適當降低預熱溫度。

        總之，鋼結構低溫焊接施工前，一定要根據實際情況做好焊接工藝評定試驗。必要時還要針對具體鋼種進行低溫焊接性試驗，制作出適合的焊接工藝指導書以指導實際焊接。另外，低溫環境下，對焊工操作的不良影響也應給予足夠重視，一般環境溫度不宜低于-15℃。

        3厚鋼板焊接技術

        建筑鋼結構中厚鋼板得到大量的使用，如北京新保利大廈工程使用的軋制H型鋼翼板厚度達到125mm國家體育場(鳥巢)工程用鋼最大板厚達110mm大量鋼結構工程采用厚鋼板，促進了厚鋼板焊接技術的發展，同時也豐富了建筑用鋼的范圍。

        厚鋼板焊接的關鍵是防止由于焊接而產生的裂紋和減少變形，應主要考慮以下幾點：

        ①選用合理的坡口形式。如盡量選用雙U或X坡口，如果只能單面焊接，應在保證焊透的前提下，采用小角度、窄間隙坡口，以減小焊接收縮量、提高工作效率、降低焊接剩余應力。②合理的預熱和層間溫度。③后熱和保溫處理。
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