钢结构焊接现场施工工艺探讨

钢结构焊接现场施工工艺探讨

沈乐义

中铁十二局集团建筑安装工程有限公司沈乐义

摘要：随着国民经济的发展，钢结构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。在钢结构工程中，由于有些构件的外形尺寸较大，形状多样，焊缝多，焊接位置不对称，或操作不当等因素，常出现各种焊接问题，影响钢结构的拼装质量和降低钢结构的使用寿命。本文介绍了钢结构焊接现场施工工艺，并阐述了其存在的相关问题，对此提出了针对性的措施。

关键词：钢结构；焊接；现场施工工艺；应对措施一、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。

二、钢结构焊接现场施工工艺1、焊接材料的选择及匹配（1）强度匹配。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，可以选取低氢或者超低氢的焊接材料，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，尤其是在屈强比的冲击性能方面更显优越。

2、焊接顺序根据平面和立面形状，结构形式等，可以就实际地理位置进行分区组织施工。当钢结构安装完成三个及以上单元的校正和高强螺栓的终拧后，从平面中心选择四面都有焊接梁的柱子作为基准柱.并以此作为垂偏测量基准，并首先安排其四侧都有抗弯焊接的梁、然后向四周扩展施焊。随安装滞后跟进。采取结构对称、节点对称和全方位对称焊接的原则。

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5m/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24h以后，进行焊缝探伤检验。

三、钢结构焊接现场施工中的问题及应对措施1、应对焊接中钢结构的局部变形和角变形的问题时，采用对称设置焊缝的方法，保持构件各部分刚度和焊缝布置均匀，以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。

2、焊缝开裂的控制。对于开裂的情况似乎在施工中是难免的，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，将焊接应力控制在最小范围内。根椐焊件结构情况，选择合理的装配焊接顺序，使焊接变形消失于装配焊接过程中或使不同时期、不同位置产生的焊接变形相反、相消，达到调整、控制和消减焊接变形的目的。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。

3、焊接变形的矫正。常用的变形矫正的方法可以归纳为反变形法、机械矫正和火焰矫正。气体火焰加热法，利用普通气焊用的氧气乙炔火焰对构件局部加热。使得金属构件受热后的膨胀收缩所引起的新的变形去矫正、消减各种已经产生的焊接变形。机械矫正法，利用机械力的作用矫正变形，即利用螺旋压力机、千斤顶等机械进行弯曲变形矫正。反变形法，在焊前进行装配时，将工件预先制造或设置一个与焊接变形相反的变形，以便在焊接过程中使焊接变形与预置变形相互抵消，达到焊后减小变形的目的。

4、切割变形控制。为了防止气割变形，在气割的操作过程中应遵循下列程序及采取相应的措施。第一，大型工件切割，应先从短边开始；第二，在钢板上切割不同尺寸的工件时，应先割小件，后割大件；第三，在钢板上切割不同形状的工件时，应先割较复杂的，后割较简单的；第四，长条形板的切割，长度两端应留出50mm不割，待割完长边后再割断；第五，采用多头割具的对称气割的方法；第六，采用高纯度氧，切割用的氧气纯度尽可能达到99.5%；第七，正确制定和执行气割工艺规程和切割参数（割嘴号码、火焰性质、切割氧压力、割嘴高度和切割速度等）。

5、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。裂缝部位焊缝，应用气弧刨将裂缝消除，重新接焊。

四、结语建筑钢结构的焊接质量对于建筑结构的安全有着不可磨灭的重要作用。施工单位在施工前，必须保证焊接作业原材料的质量合格。面对焊接的诸多问题，焊工需提前想到，以便问题发生时做出应对措施。对于现场施工人员，施工单位要保证其技术素质过硬，对于施工建材，要保证其质量。

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）[3]赵梅.建筑钢结构焊接施工工艺[期刊论文]-科技传播2011（16）