建筑钢结构焊接影响因素及焊接质量
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摘要：焊接是钢结构制作和安装工程最重要的分项之一，若焊接施工中存在选取方案不当、安全技术措施不全、针对性和可操作性差等问题，将造成焊缝质量差，为后续的施工留下质量和安全隐患，进而导致经济损失或人员伤亡。鉴于此，围绕建筑钢结构的焊接工艺以及性能进行分析，并对钢结构焊接管理的重要性、材料性能、技术应用等方面展开研究，以此为我国技术创新与提升工艺水平创造良好的条件。
关键词：建筑钢结构；焊接工艺；性能分析
0引言
钢结构是指利用钢制材料组成的结构，对于建筑工程施工来讲具有非常重要的意义，是主要结构类型之一。通常状况下，钢结构的建筑强度较高，且应用形式较广，能够符合多种建筑的实际需要，因此被广泛应用在施工中。此外，为了保证结构的搭建可以满足前期设计的需要，钢结构在施工过程中需要利用热熔的形式进行焊接。这种方法虽然操作简单，但是稍有不慎，便会影响焊接质量，难以满足相关要求，为此对钢结构的焊接工艺以及性能进行分析，变得尤为重要。鉴于此，本文围绕建筑钢结构的焊接工艺以及性能进行分析，并对钢结构焊接管理的重要性、材料性能、技术应用等方面展开研究，以此为我国技术创新与提升工艺水平创造良好的条件。
1影响建筑钢结构焊接性能的因素
通常状况下，钢结构在稳固性上能够有一定的保证，且力学性能可以保证结构的安全。为了能够更好地保证钢结构焊接的质量，相关人员应该对材料的性能进行详细分析。然而在具体工程中，不同建筑结构的设计与技术的应用，会对材料的性能产生影响，因此设计人员在进行方案规划前，应该对钢材和焊接材料的化分、力学性能进行复验。复验后，其性能应能符合国家现行有关工程质量验收标准的规定。技术人员应该在具体工作中，将工程诉求与钢结构性能进行一一的比对，从而选择最有效的方式。对于钢结构的焊接来讲，碳含量的高低含量会影响最终的焊接质量。一般情况下，碳含量越高，最终焊接的难度就会越大。根据现阶段的调查来讲，符合国家标准的钢材主要是根据碳含量作为标准，在难度等级上，共有4个等级。当钢材的强度大于450MPa且含碳量超过0.6%时，则最终焊接难度较大。此外，钢材的使用方式也会直接影响这种焊接的难度。施工人员在进行结构的设计以及材料的采买时，必须要保证材料的强度与抗压程度的比例符合要求[1]。
2建筑钢结构的焊接工艺要点
焊接前钢材和焊接材料必须要进行复验，在合格后进行焊接工艺评定。焊接工艺评定是保证钢结构焊缝质量的前提。可通过焊接工艺评定，选择最佳的焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊后热处理工艺等，以保证焊接接头力学性能达到设计要求。钢材料的焊接工作难度较大，即使是拥有较多经验的工作人员，也不能够一味地根据经验进行材料的选择，必须在熟知钢的性能以及规格的情况下才可进行技术应用。此外，购买材料的渠道也是影响最终焊接质量的重要因素，采买人员在进行购买之前，应该选择正规的供应商，并对材料性能进行严格控制。在进行焊接坡口选择时，技术人员需根据实际情况进行选择，以此保证焊接的质量。焊接坡口形式主要有以下几种：I形坡口用于薄钢板的焊接，可以采用电弧焊的形式进行；V形坡口操作简单，是最常见的一种形式，多数会使用单面焊进行操作；X形坡口主要应用于钢板厚度在12~60mm的焊接中，能够有效降低焊接的金属质量；U形坡口应用于厚板，可以进一步减少填充金属，能够降低焊接过后产生变形的几率。
3常见焊接方法及注意事项
3.1二氧化碳气体保护焊
二氧化碳气体保护电弧焊是指，使用二氧化碳气体作为保护介质进行焊接的一种新型方式。在具体工作中，由于其操作简单，被广泛应用于焊接工程中。但是由于这种方式以气体作为介质保护，因此抗风能力较差，多应用于室内工程。该技术运用了二氧化碳气体的热物理性能，主要优势为成本较低。通常应用中，工作人员常会使用短路和熔滴缩颈爆断的形式进行焊丝融化，由此导致飞溅情况较为严重。目前随着焊接技术不断优化与完善，很多优质焊机已经出现在人们的视野中，此类焊机可以保证焊接的稳定，将飞溅降低到最小程度。不同的钢结构材料自身的性能不同，在焊机工艺的选择上需要有一定的区别。在具体工作中，工作人员需要对钢材料焊接工艺的特点进行详细分析，根据其性能合理选择焊接工艺。例如在进行高强钢的焊接时，应该加大对材料强匹配性的研究。
3.2埋弧焊及电弧焊
现阶段，在我国的建筑工程中，所有的焊接工艺标准都是来源于《钢结构焊接规范》，但是在具体工程中也要具体分析，当工程的静止荷载力与动态荷载力较大时，可以采用埋弧焊、焊条电弧焊等形式[2]。电弧焊是利用电弧作为能源，将电能转化为焊接热能和机械能的一种焊接形式，目前已被广泛应用于金属材料的焊接作业中。焊条电弧焊的设备质量较轻，可以被用于任何空间，且能够对多种金属材料进行焊接。通常状态下，焊条电弧焊的焊接设备电压范围为50~90V，因此在使用过程中需要进行安全防护，防止其对工作人员造成安全威胁。在使用之前，技术人员需要对焊接表面进行仔细清理，并结合实际需要选择坡口的形状和尺寸，最终进行电弧焊施工。埋弧焊是一种在焊剂层下利用燃烧进行焊接的方式，具有较高的焊接质量和生产效率。采用埋弧焊作业时，由于焊丝导电长度不断缩短，电流的密度逐渐提升，进而提高了电弧焊的焊接效率。这种焊接工艺在使用过程中，不会对外在环境产生烟尘，因此被广泛应用于压力容器、钢结构制作等工况中。使用埋弧焊进行焊接，会运用到焊丝和焊剂两种材料。焊剂、焊丝作为关键材料，其选择和匹配正确与否，将直接对后续焊接的性能产生重要影响，因此在使用过程中，需根据相应标准进行科学选择。通常来讲，焊丝与焊剂的使用比例为1.1:1.6。如果钢材料焊件为细杆性质，则可运用节点焊接方法。在进行焊接时，必须加大对焊缝塑性的关注力度，以确保材料的韧度可以满足实际需要。在焊缝工作完成之后，相关人员应第一时间根据评价标准进行质量评定。高质量的焊接工艺是保证焊接技术能切实发挥自身作用的关键，为此应该对焊接过程进行严格监控。一方面应该对加热以及冷却的温度进行科学设置，使其符合国家焊接标准，在不破坏结构的基础上进行后续工作；另一方面加热与冷却的转换时间也要合理掌控。与此同时，应该根据材料的性能进行工艺选择，以降低出现结构裂缝的可能，确保焊接质量满足需要。
4焊前预热及温度掌控
焊接工艺要充分考虑到焊件的层间温度，如果周围环境的温度较低，则应该适当的提升焊件的预热温度，以此保证不同环境下焊接工艺的顺利进行。控制焊缝的横截面积、长度，以降低材料出现裂缝情况的可能。在进行焊接前要合理的选用焊条的型号。钢焊接时焊条型号以及预热温度如表1所示。在焊接作业中，应考虑低温情况的材料状态，即使焊接过程的质量能够满足需要，也应充分考虑到后续使用中的外界影响因素。要及时对材料进行保温处理，以便在源头控制裂缝的产生[3]。
在进行设备预热时，温度的控制尤为重要，在具体应用中可以从以下几个方面进行管理和控制：进行材料的裂缝实验时，对裂缝的深度、宽度以及预热温度进行详细记录，并分析每一个参数是否符合实际需要。如果要保证焊接记忆的质量，必须对这一过程进行有效控制及管理。在作业时，技术人员要尽可能控制好输入温度以及冷却时间，以降低出现后续材料变形的可能。进行低温焊接时，应该做好保温工作，以免出现热量的损耗。如果运用的是厚钢板技术，则要对不同的坡口类型进行针对性保温。若为高强钢，则应在确保其性能的前提下合理选择焊接技术[4]。
6焊接变形原因与预防
6.1产生变形的原因
钢材料焊接变形经常发生，其主要原因包括几个方面：一是焊接材料自身强度上较低；二是焊接人员水平较低，在焊接技术处理上有欠缺；三是焊接过程中温度以及相关因素的控制较差，形成了不均匀焊接缝，从而引发变形；四是焊接宽度过大，且技术人员没有第一时间对材料进行及时检测。
6.2焊接变形预防方式
在实际工作中，作业人员科学选用焊料，保证焊料的材质、强度、硬度都能够满足设计需要。技术人员应该结合实际需要，对传统焊接技术进行优化与完善。如果材料的强度较差，则应该适当降低电压，以此控制好焊接的质量。与此同时，在进行焊接时，温度必须要根据相关标准进行选择，否则会在后续使用中出现不均匀裂缝。一般情况下，焊接温度在200~300℃最为合适。焊接工艺的选择与使用会直接影响材料以及建筑结构的稳定性与安全性，鉴于此情况，相关人员一定要加大控制与管理，不断提升技术人员的专业水平，为我国建筑钢材料焊接的发展创造良好的条件。
7结语
焊接是钢结构制作和安装工程最重要的分项之一，若焊接施工中存在选取方案不当、安全技术措施不全、针对性和可操作性差等问题，将造成焊缝质量差，为后续的施工留下质量和安全隐患，进而导致经济损失或人员伤亡。鉴于此，本文呢围绕建筑钢结构的焊接工艺以及性能进行分析，并对钢结构焊接管理的重要性、材料性能、技术应用等方面展开研究。为了保证钢结构应用的力学性能，相关人员需要对钢结构进行科学加工。在进行焊接时，必须要采用合理的焊接工艺，以此提升结构的整体性能，使钢结构可以在建筑施工中充分发挥自身结构的优势，为建筑事业的发展创造良好的条件。
参考文献
[1]李乃元.建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施[J].四川水泥,2021(8):316-317.
[2]高瑞峰.焊接工程技术措施在建筑钢结构领域中的应用[J].四川建材,2021,47(5):105-106.
[3]夏佐龙.关于建筑钢结构高强钢高效焊接技术的分析[J].江西建材,2020(9):120-121.
[4]尚滨,孙春英.建筑钢结构厚板高强钢焊接工艺研究与应用[J].工程技术研究,2020,4(18):111-112.
作者:何旺 单位:福建省建研工程检测有限公司
