论钢结构施工中焊接质量控制.doc

1、论钢结构施工中焊接质量控制摘要：钢结构的焊接技术是施工技术中最关键的一个，钢结构的焊接质量，将直接影响到工程的质量问题，所以焊接质量，成为了施工中质量控制的重中之重。本文分析了钢结构焊接变形的原因，探讨了钢结构焊接质量控制措施。 关键词：钢结构焊接质量控制措施 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号： 随着建筑业的迅猛发展, 钢结构在建筑上的应用越来越广泛, 如大型厂房, 体育场馆的网球屋面, 石材幕墙的龙骨等。随着钢结构的广泛应用, 钢结构的质量显得越来越重要。当材料选定后, 钢结构的质量取决于加工工艺和加工的质量。加工不好的钢结构具有先天性的缺陷, 这些缺陷轻者影响结构的使用,

2、重者会造成灾难性的事故。 钢结构施工是目前一种越来越普遍的建构形式，多用于大跨度公共建筑、工业厂房和一些对建筑空间、功能有特殊要求的建筑物和构筑物中, 如剧院、商场、育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、仓库、工业车间、电厂锅炉刚架等等，当然了，目前来看最有代表意义的就要数中国国家体育场“鸟巢”了。在钢结构施工过程中焊缝连接（下文简称为“焊接” ）已成为主要的连接方式之一, 目前应用最多的是手工电弧焊和自动或半自动埋弧焊“ 它们均利用电弧产生的热能使连接处的焊件材料和焊条或焊丝熔化, 冷却后共同形成焊缝使两焊件连成一体。而如何才能更有效的焊接进行质量控制呢？ 一、钢结构焊接分析 1、钢

3、结构焊接变形的主要形式 （1）纵向缩短和横向缩短变形。这是由于钢板对接后焊缝发生纵向收缩和横向收缩所引起。 （2）角变形。钢板 V 形坡口对接焊后发生的角变形, 是由于焊缝截面形状上下不对称, 引起焊缝的横向缩短上下不均匀。X 形坡口的对接头, 当焊接顺序不合理, 造成正反两条焊缝的横向缩短不相等时, 也会产生角变形。 （3）弯曲变形。焊接梁或柱产生弯曲的主要原因是焊缝在结构上布置不对称所引起。丁字形梁焊缝位于梁的中心线上方, 焊后焊缝纵向缩短引起弯曲变形。 （4）扭曲变形。扭曲变形原因较多, 装配质量不好和配件搁置不当, 以及焊接顺序和焊接方向不合理都可能导致变形, 但归根到底还是焊缝的纵向

4、或横向缩短所引起。 （5）波浪变形。主要是由于焊缝的纵向缩短对薄板边缘产生的压应力而造成的; 其次是由于焊缝横向缩短所造成。 2、焊接变形的主要原因 （1）加工件的刚性小或不均匀, 焊后收缩, 应变不一致。 （2）加工件本身焊缝布置不均, 导致收缩不均匀, 焊缝多的部位收缩大、变形也大。 （3）加工人员操作不当, 未分层、分段、对称地进行间断施焊, 焊接电流、速度、方向不一致, 造成加工件变形的不一致。 （4）焊接时引起焊接应力集中和过量变形。 （5）焊接放置不平造成应力集中产生变形。 二、钢结构焊接质量控制措施 为了提高钢结构的焊接质量，且符合设计和规范的要求，应从减小残余应力和残余变形着手

5、来解决钢结构的焊接质量，为此可从设计和施工两个方面来保证钢结构的焊接质量。 1、设计中应采用合理的构造 （1）焊缝的焊脚尺寸和焊缝长度应符合构造要求，宜采用细长焊缝，不用粗而短的焊缝；在保证安全的前提下，不得随意加大焊脚尺寸。 （2）焊缝尽可能布置在对称位置上，以减小残余变形。 （3）不宜采用带锐角的板料做成肋板，板料的锐角应切掉，以免焊接时锐角处板材被烧损，影响材质。 （4）焊缝不宜过分集中，避免产生过大的残余应力甚至产生裂纹。 （5）尽量避免三向焊缝相交，为此可将次要焊缝中断，主要焊缝连续通过。 2、施工中控制焊接变形的措施 在施工过程中可采取多种措施预防焊接变形，主要可归纳为反变形法、刚

6、性固定法、合理选择焊接方法和规范、选择合理的装配焊接顺序等。 （1）反变形法：所谓反变形法就是在构件施焊前，确定其焊接变形的大小和方向，焊后使构件达到设计要求。如采用夹具施加与焊接变形相反的作用力的方法，与焊接变形相抵消，以达到防止变形的目的。 （2）刚性固定法：所谓刚性固定法，就是在没有采取反变形的情况下，将构件固定增加焊件刚度，限制焊接变形。按变形相反方向，用夹具或点焊方式将焊件固定，从而限制焊接变形。 （3）合理地选择焊接方法和规范：从影响焊接变形的因素的叙述中可以知道，选用焊接线能量较低的焊接方法和规范参数，可以有效地防止焊接变形，如采用 CO2 焊代替手工电弧焊，采用多层焊的方式降低

7、焊接参数来降低线能量。 （4）选择合理的装配焊接顺序：这种方式就是使物件在焊接过程中，通过合理的装配焊接顺序，使焊接变形能够互相抵消，从而达到降低变形的目的。 3、焊接裂纹的控制 焊接施工中应合理选择焊接材料来控制焊缝的化学成分，以降低母材和焊接材料中形成低熔点共晶物来防止热裂纹的产生；施焊中控制电流和焊缝速度等工艺参数，使焊道截面上的宽度和深度比值符合工艺要求以实现控制热量输送的目的；对焊材进行合理的焊前预热和焊后缓冷以改善焊接接头内部组织，提高焊缝的综合性能防止冷裂纹的产生。 4、层状撕裂的控制 应选用具有抗层状撕裂的钢材，必要时应通过拉伸试验确定其断面收缩率等方法来评定其抗层状撕裂的能力

8、；在 T 型、十字型接头部位，且当其翼缘板厚度超过 20mm 时应适当减少焊接破口角度及间隙，并满足焊透深度要求、增大焊脚尺寸等措施来使焊缝受力面积增大而降低板厚方向应力，以及采用对称坡口或偏向于侧板的坡口，若板厚方向承受焊接拉应力板材短头应伸出接头焊缝区等措施来避免层状撕裂现象；在施工工艺上则应采取在强度允许的情况下采用低强度焊条在坡口内母材板上堆焊塑性过渡层以及采用低氢型、超低氢型焊条或气体保护电弧焊施焊或提高预热温度的方法施焊。 5、环境影响及控制 能够影响焊接质量的环境因素主要指空气温度、湿度以及风力，焊接件坡口处的清洁程度等。空气温度直接影响焊接热循环过程、焊接熔池冶金化学反应程度、

9、焊缝及热影响区金相组织转变、合金元素和应力的分布而最终影响焊接接头的质量；由于水分是氢元素的主要来源，且氢元素能直接参与熔池的冶金化学反应，其溶解和扩散速度随金属结晶、组织转变而不断发生变化，且其分布能直接影响焊接接头的脆性转变和延迟裂纹的发生及发展；若焊接前坡口部位存在水分、油漆、铁锈等污染物，在焊接过程中其将直接参与冶金反应，并能改变正常的化学反应成分和元素含量而增加了焊缝接头产生缺陷的几率。 在焊接施工前保证坡口区域无水、油漆、铁锈等污物；保证焊接作业区空气相对湿度不大于 90%；保证环境温度保持正温；其具体可通过在焊接作业前设置放风、防雨或保暖防护棚，或在作业区准备防水用的铁皮、缓冷用的玻璃棉毡、石棉布等应急遮盖焊缝的防护材料。 焊接作为钢结构工件加工的基本方法, 在建筑加工行业十分普遍, 只有在认真分析焊接变形的形式与原因的基础上, 坚持理论联系实际, 采取正确的焊接质量控制措施, 才能更大限度地发挥焊接水平, 从而提高钢结构的焊接质量。 参考文献： 1 刘波.浅谈建筑施工企业的焊接质量管理,2011. 2 李兆仁, 刘广文, 臧传鹏. 钢结构焊接施工应注意的问题 J . 经济师, 2008( 11) : 289. 3 曾乐.现代焊接技术手册M.上海科技出版社，2007. 4 施建武. 钢结构焊接工艺及技术要求 J . 广东建材, 2006( 6) : 63- 64.