邊英杰

【摘 要】建筑鋼結構是整體建筑結構的基礎，在鋼結構的施工過程中，焊接技術可以說是核心技術之一，建筑鋼結構焊接技術水平的好壞也直接影響著建筑的整體質量優(yōu)劣。因此，建筑行業(yè)必須重視建筑鋼結構焊接技術。基于此，文章對鋼結構焊接施工進行分析，以期能夠提供一個借鑒。

【關鍵詞】鋼結構；焊接；問題；對策

1.我國建筑剛結構焊接技術的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1技術與材料

近幾十年間，由于建筑鋼結構具有良好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命、較高的生產(chǎn)效率以及更加環(huán)保節(jié)能等，已經(jīng)被普遍應用于各種建筑建設之中；而在這期間，建筑鋼結構的焊接技術也正跟隨時代的腳步處于不斷發(fā)展之中。自上個世紀四十年代起，焊條電弧焊技術被應用進了建筑鋼結構的焊接工作當中，到了五十年代中期又引入了埋弧焊接技術，而至上個世紀七十年代，實芯焊絲和藥芯焊絲氣體保護焊接技術、螺栓焊接技術以及熔嘴電渣焊接技術等新型焊接技術又相繼出現(xiàn)，給現(xiàn)代建筑鋼結構焊接技術的發(fā)展打下了堅實的基礎。這其中，很多焊接技術尤其是氣體保護焊接技術可以大大提高焊接工作的工作效率，縮短建筑工程的工期，為我國的建筑行業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。不過在建筑鋼結構的焊接過程當中，通常不能僅采用一種焊接技術來進行焊接，而是要根據(jù)其鋼原料與焊接材料的不同而選取相適應的焊接技術和工藝，尤其必須要保證所選用的鋼原料與焊接材料的硬度與韌性能夠相匹配，并根據(jù)其硬度與韌性而選擇相應的焊接技術。

1.2焊接設備

焊接設備的選用對于建筑鋼結構的焊接工作來說十分重要。目前在我國多采用的是來自國外的進口焊接設備來進行鋼結構的焊接，而國內(nèi)所自主生產(chǎn)制造的焊接設備在其技術特性與自動化程度上大多都遠遠不如國外。然而即使如此，國內(nèi)很多相關企業(yè)仍然沒有放棄對焊接設備的自主研究與開發(fā)，并且近幾年來已經(jīng)取得了越來越多的成果，水平較以往也有了很大提升。

1.3技術人員

目前因為我國建筑鋼結構行業(yè)的蓬勃發(fā)展，使得從事這方面工作的技術人員也越來越多。

然而，由于建筑鋼結構的焊技術是一門技術性很強的工作，因此它對焊接技術人員的專業(yè)知識與技能水平的要求也比較高。目前我國在建筑鋼結構焊接技術方面的專業(yè)技術人才仍然非常緊缺，從事這方面工作的技術人員雖然數(shù)量多但其技能水平卻參差不齊，真正能達到合格標準的專業(yè)人才少之又少，很多需要較強技術性的鋼結構焊接工作的建筑工程都非常缺乏這方面的人才，這極大地阻礙了建筑工程的順利建設?？傮w來說，我國的焊接技術人員與發(fā)達國家相比無論是其自身的素質水平還是市場的管理模式都比較落后，從而導致了建筑鋼結構焊接工作的質量不能得到有效保障，更加也不利于建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。

2.鋼結構焊接中的施工通病分析

2.1縱向裂紋

當裂紋平行于焊縫軸線時，不管它是沿著焊縫的中心線，還是母材的熱影響區(qū)內(nèi)，都稱為縱向裂紋。采用自動焊工藝的埋弧焊縫中的縱向裂紋，常常與高的焊接速度有關，有時也會因焊縫金屬成分的偏析、或者不顯露于焊縫表面的大量氣孔而惡化。大厚度材料之間的小焊縫中的縱向裂紋往往是高冷卻率和高拘束的結果。

2.2橫向裂紋

橫向裂紋垂直于焊縫的軸線。它們可能位于焊縫金屬、母材，或兩者都有。橫向裂紋可能尺寸有限并完全包容在焊縫之中，也可能從焊縫金屬擴展入鄰近的熱影響區(qū)并進一步進入非熱影響區(qū)的母材中。發(fā)源于焊縫金屬的橫向裂紋通常是縱向收縮應力作用于過分硬（脆）的焊縫金屬的結果。發(fā)源于熱影響區(qū)的橫向裂紋通常是氫致裂紋。

2.3弧坑裂紋

弧坑裂紋是形成于弧坑或凹陷處的裂紋，是由不恰當?shù)南ɑ∫鸬??；】恿鸭y是淺的熱裂紋，雖然它們可能有其他形狀，但通常形成多點的，星狀的一簇裂紋。

2.4溝式裂紋

溝式裂紋是縱向裂紋，通常位于焊道的中心，這些裂紋通常是（但并非都是）熱裂紋。

2.5焊趾裂紋

焊趾裂紋通常是冷裂紋。這些裂紋從拘束應力最大的焊趾起源和擴展。焊趾裂紋的啟動近似垂直于母材表面，但更確切地是垂直于作用于該部位的拉伸應力，并按殘余應力和母材粗糙度的不同而在母材中擴展至不同的深度。

2.6根部裂紋

根部裂紋通常為焊縫根部的縱向裂紋，根部裂紋一般為冷裂紋。

2.7焊道下和熱影響區(qū)裂紋

焊道下和熱影響區(qū)裂紋幾乎總是形成于熱影響區(qū)的冷裂紋。這些裂紋通常為短裂紋，但可能聯(lián)接而形成大得多的連續(xù)裂紋。焊道下和熱影響區(qū)裂紋通常與集中了殘余應力的焊縫邊界連成一線。當有以下三個要素時，焊道下裂紋和所有其他氫致裂紋可以成為一個嚴重的問題：敏感的微觀組織，高殘余應力和氫。

3.鋼結構焊接問題控制措施分析

3.1焊接裂紋的控制

在焊接施工的選擇方面，焊接材料可以用來控制焊縫的化學成分，防治焊紋的產(chǎn)生是通過降低母材和焊接材料中形成低熔點共晶物來實現(xiàn)的；施焊過程中，需要控制電流和焊縫速度等工藝參數(shù)，使焊道截面上的寬度和深度比達到工藝要求用來實現(xiàn)控制熱量輸送的目的；改善焊接接頭內(nèi)部組織需要對焊材進行必要的焊前預熱和焊后冷卻，提高焊縫的綜合性能，防止出現(xiàn)冷裂紋。

3.2焊接變形的處理和控制

在鋼結構的焊接工藝中，控制焊接變形是非常重要的一項工作，這主要是由于焊接過程中溫度變化不均形成的塑性或剛性形變，會影響接頭的韌性和疲勞強度，降低其抗腐蝕性能，是焊接施工中不可避免也是產(chǎn)生后果很嚴重的問題之一。避免焊接變形的主要措施有：合理設置焊接坡口，減少焊接形變；合理安排焊接順序，減少集中應力的出現(xiàn)；在角焊縫焊接中采用反變形措施，對于對稱構件的焊接采用同時對稱施焊，都可以有效預防焊接形變。此外，合適的焊接材料、合理的焊接工藝都是減少焊接應力產(chǎn)生的基礎。

3.3減少環(huán)境影響

在焊接施工前，必須保證焊接區(qū)域無水、油漆，鐵銹等污物；保證焊接作業(yè)區(qū)空氣相對濕度控制在不大干90%；保證環(huán)境溫度保持正溫。其具體操作可通過在焊接作業(yè)前設置放風、防雨或保暖防護棚，或者在作業(yè)區(qū)準備防護材料，如防水用的鐵皮、緩冷用的玻璃棉氈等。

3.4加強焊接從業(yè)人員的培訓管理

保證鋼結構質量的關鍵在焊接技術，而焊接技術則需要靠從業(yè)人員的技術水平與焊接工藝來保證。目前我國評定是否具有操作能力的方式主要是資格證的考取，主要包括焊工合格證、職業(yè)技能鑒定等級證、特種作業(yè)人員安全操作證，而在2008年“鳥巢”“水立方”的建設中，不僅需要三證齊全，而且還對所有的焊接操作人員進行了強化式的培訓和學習，只有通過了考試者才給予錄用，足見對其綜合素質的要求是相當嚴格的，這也是保證工程質量的重要舉措。

3.5運用焊接新技術

（1）電加熱技術

根據(jù)焊接熱處理構件的形狀、尺寸、厚度定制帶工裝強力碳鋼的優(yōu)質陶瓷電加熱器，如陶瓷磁鐵式，固定在焊縫坡口對應兩側，有的焊件截面比較復雜可以用鐵絲綁扎，然后用接長導線連接到電腦溫控儀通電加熱，如圖1所示。

圖1電加熱器安裝示意圖

3.6現(xiàn)場焊接機器人技術

工廠焊接中自動化程度高，施工現(xiàn)場焊接中自動化程度低。隨著建筑焊接結構朝大型化、重型化、高參數(shù)精密化方向發(fā)展，焊接機器人開始被應用于焊接施工中。自動焊技術對于操作人員的焊接技術水平要求較低，大大降低了工人的勞動強度，并且具有焊縫成形美觀、焊接過程穩(wěn)定等優(yōu)勢。

GDC—1軌道式焊接機器人已成功應用于國家體育場“鳥巢”工程鋼結構焊接中。

采用實芯焊絲CO2氣體保護焊，焊接機器人在“鳥巢”工程九號柱實施了橫焊，并在十六號柱實施了立焊及仰焊。該型焊接機器人在大連期貨大樓工程建設焊接施工中也得到應用。

結束語

雖然，當前我國在鋼結構焊接方面已經(jīng)取得了很大的進步，然而這其中仍還存在著許多問題與不足之處，有待人們的解決與更加完善。因此，在實際的工作過程中，應當充分落實焊接施工技術，并加強技術創(chuàng)新，從而提高焊接技術的整體水平。

參考文獻：

[1]孟凡全.超高層建筑鋼結構焊接機器人技術應用[J].金屬加工（熱加工），2014，18：16-18.

[2]蘇富金.不對稱雙塔大跨重型鋼結構連廊整體提升技術[J].施工技術，2014，16：13-16.

[3]謝仁靜.鋼結構建造過程中焊接質量控制[A].《工業(yè)建筑》雜志社有限公司、《鋼結構》雜志社.2014年全國鋼結構設計與施工學術會議論文集[C].《工業(yè)建筑》雜志社有限公司、《鋼結構》雜志社：，2014：3.