1、钢结构焊接现场施工工艺探讨摘要：本文阐述了建筑钢结构的特点，详细介绍了钢结构焊接现场施工工艺,就钢结构制作焊接中存在的问题进行分析, 并提出相应的预防措施和处理方法。 关键词：钢结构；焊接；现场；施工工艺 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号： 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。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。 一、建筑钢结构的特点 随着国家产业技术政策的调整、钢材产量的急剧增长、建筑理念的不断更新以及计算机技术的支持，钢结构以其自身的优点广泛应用于建筑工程领域，进入
2、了飞速发展的新时期。建筑钢结构的发展呈现出新的特点： 1、 钢结构建筑造型日趋新颖、结构体型日益多样。以“奥运”场馆为代表的大跨复杂空间形状的钢结构建筑不断涌现；高层钢结构发展迅猛；管结构得到推广；住宅钢结构正在开发应用。 2、钢结构构件形状多变、节点构造复杂多样并且板厚加大。 3、开发和应用新品种钢材，选用新型材。构件材料由低碳钢到低合金高强钢、铸钢。网架结构已开始应用铝合金材料。 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
3、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 H 或者超低 H 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，尤其是在区强比的冲击性能方面更显优越。 2、 焊接工艺 安装焊接前的准备工作, 在工程实际中应针
4、对焊接材料数量较多且具有代表性的接头形式进行了相应焊接方法的工艺评定试验。焊接位置为柱一柱横焊、柱一梁平焊(包括桁架梁上下翼缘平焊)、T 型角立焊。焊缝形式及尺寸按设计要求。焊后外观及超声波检查合格后取样进行了力学和物理试验。试验结果接头的抗拉强度达到母材抗拉强度标准值。接头弯曲 180无裂纹。采用的焊接材料和焊接设备技术条件应符合国家标准, 性能优良。清渣、气刨、焊条烘干保温等装置应齐全有效。手工电弧焊及 CO2 气保焊焊材和设备。 ( 1) 焊条应在高温烘干箱中烘干, 焊条烘干次数不得超过两次。 ( 2) 焊丝包装应完好, 如有破损而导致焊丝污染或弯折、紊乱时应部分弃之。 ( 3) 焊机电
5、压应正常, 地线压紧牢固, 接触可靠, 电缆及焊钳无破损, 送丝机应能均匀送丝, 气管应无漏气或堵塞。 3、安装焊接程序 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, 预热温度。重新检查预热温度, 如温度不够应重新加热, 使之符合要求。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
6、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 5 m / 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 24 h以后。进行焊缝探伤检验。 4、 变形控制与校正 钢结构的各构件、零件在加工和组装过程中, 通过外力和加热作用,使得钢材本身某局部的钢纤维伸长或缩短, 使各构件、零
7、件的某局部或整体形状改变或不符, 在外力和热作用消除后, 不能恢复到原来的形状或尺寸, 称之为钢结构变形。一般情况下, 产生钢结构变形的主要原因来自两个方面: 钢板或构件的切割变形和焊接变形。 （1）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 50 mm 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,
8、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) 。 （2）焊接变形控制 a 焊接变形的形式 焊接变形, 即由于焊接而引起的焊件变形。焊件的变形从焊接开始即发生, 并一直持续到焊件冷却至原始温度时才结束。焊接变形包括焊接过程中的变形及焊接残余变形。焊后焊件不能消失的变形简称为焊接残余变形。通常情况下, 将焊接残余变形简称为焊接变形, 按变形的特点, 可将焊接变形分为 6 种基本形式, 即收缩变形、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形和错边变形。对 H 型钢的丁字焊接, 焊后产生弯曲变形
9、最明显, 其次是角变形。 b 工艺措施 (a) 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制变形相互抵消, 达到焊后减小变形的目的。 ( b) 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。 ( c) 刚性固定法。刚性固定法是一个较为传统的限制焊接变形的方法, 即使用某种特别的夹具、顶丝将焊件固定在台具上, 开始施焊, 冷却后, 松动夹具。此种办法只能消减变形, 但不能彻底消除焊接变形。 (3)焊接变形的矫正 常用的变形矫正的方法可以
10、归纳为机械矫正和火焰矫正。 a 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。 b 气体火焰加热法 利用普通气焊用的氧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。施工中应综合使用上述两种办法, 关键是要准确寻找火焰加热的位置和火焰的热量以及机械矫正的持力位置及矫正力度。综合焊接钢结构的整个施工过程, 从材料的选择、下料、切割、焊接、整形一直到结构的组装, 各个环节都非常重要 , 并且前后联系都非常密切 , 技术难度较大, 从设计到工艺检测的要求较高。 总之，随着社会的进步和科学技术不断创新，建筑钢结构焊接方面的的工艺以及技术也在不断的更新和完善，近些年新的焊接技术不断的被创造和使用到工程施工中去，不仅为建筑钢结构焊接施工带来了更加简单快捷的方法，而且实现了钢结构技术在建筑领域的快速发展，以及对钢结构在建筑方面的质量保证，钢结构的焊接水平提高起到了至关重要的作用。 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 洛超. 分析控制焊接应力和变形J. 科技信息. 2008(30)
