王緒，張建偉，劉剛

（中國(guó)建筑第七工程局有限公司，鄭州 450053）

WANG Xu1,ZHANG Jian-wei2,LIU Gang3

(China Construction Seventh Engineering Division.Corp.Ltd.,Zhengzhou450053,China)

1 低溫焊接易出現(xiàn)的問題及原因分析

1.1 焊縫過寬或過窄

造成焊縫過寬或過窄的原因主要有兩個(gè)，其一是低溫條件下人體的靈敏度降低，操作的精度降低，容易造成焊縫控制不當(dāng)?shù)那闆r；其二是焊接過程中的脹縮，低溫環(huán)境不僅會(huì)影響焊接后焊材與母材的融合，還會(huì)影響焊材及母材的收縮一致性。

1.2 焊材裂縫或脆斷

焊材的裂縫或脆斷在低溫焊接的過程中較為常見。當(dāng)母材及焊材處于低溫環(huán)境下，焊接過程使焊條瞬間加熱至融化狀態(tài)，作用在低溫的母材上時(shí)，又從驟熱突然過渡到自然環(huán)境的驟冷，使得焊材劇烈收縮，從而出現(xiàn)裂紋及脆斷現(xiàn)象。

1.3 夾渣、未熔透現(xiàn)象

夾渣和未熔透的現(xiàn)象雖然在低溫焊接過程中不常見。但是處于低溫的環(huán)境，在進(jìn)行焊接的時(shí)候仍舊采用與正常溫度下一樣的電流進(jìn)行加熱焊接，容易導(dǎo)致焊條的融化不完全，從而造成夾渣、未熔透的現(xiàn)象。

2 保證低溫焊接質(zhì)量的措施

2.1 施工前準(zhǔn)備

2.1.1 材料準(zhǔn)備

所選用的焊接材料是鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的重要影響因素。焊絲焊劑的選擇必須考慮鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊縫形式以及擬采用焊絲焊劑的材料性能。在保證設(shè)計(jì)要求的前提下，焊絲焊劑優(yōu)先采用屈服強(qiáng)度較低、沖擊韌性好的氨堿含量低或者鈦鈣型焊條。

以呼和浩特市高架橋鋼箱梁的低溫焊接工程為例，該工程所使用的鋼材材質(zhì)為Q345QE，是具有較高的強(qiáng)度、韌性以及抗沖擊能力的材料，而且還具有耐低溫、耐腐蝕的性能，專用于公路橋梁及鐵路的鋼材[1]。

該工程擬采用CO2氣體保護(hù)焊的焊接方法，焊機(jī)大電流工作時(shí)，熱量輸出較大，焊絲的選用時(shí)應(yīng)考慮此因素造成的影響。必須保證焊縫焊絲在此工作狀態(tài)下有良好的抗沖擊性能及外觀質(zhì)量。本工程擬選用韌性較好的Supercored 71H藥芯焊絲，此焊材是適用于構(gòu)件全部焊縫位置的鈦型藥芯焊絲，此焊材除了具有良好的韌性外，焊接時(shí)電弧穩(wěn)定，脫渣性良好。2.1.2人員準(zhǔn)備

進(jìn)行重要鋼結(jié)構(gòu)焊接的人員，必須經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)且通過考試，并持有效證件。但因焊接構(gòu)件類別、規(guī)格、材質(zhì)的不同，焊接人員技能資格等級(jí)要求也不同，因而必須對(duì)焊工技能資格進(jìn)行嚴(yán)控。一是核查及確認(rèn)焊接工人資格，即考核項(xiàng)目與焊接工作一致；二是監(jiān)控焊工資格的時(shí)效性。

2.1.3 焊接工藝選擇

坡口樣式：焊接接頭切割坡口是為了保證電弧深入焊縫底部,使底部能夠熔透。在選擇坡口樣式時(shí)應(yīng)能保證焊縫熔透，坡口易加工，提高效率，節(jié)約焊材，減少焊后變形等。為此，工程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件采用合理坡口形式。本工程主要采用單邊V形坡口，T形接頭采用K形坡口。

焊接次序：先焊收縮量較大焊接節(jié)點(diǎn)、后焊收縮量較小焊接節(jié)點(diǎn)、先單獨(dú)焊接后整體焊接,化解約束的合理順序，從根本上減少裂紋源。由于本工程對(duì)接焊縫較長(zhǎng),由兩焊工自中間同時(shí)向兩端退焊，以防鋼箱梁扭曲變形[2]。

2.1.4 施工作業(yè)條件及安全設(shè)施

焊接操作平臺(tái)、馬道、吊籃等均應(yīng)注意清除雪、水，并有防止人員滑倒的措施。焊工和其他輔助人員要配備防寒服裝。應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到低溫焊接施工在安全保障方面的難度是很大的，必須有充分的措施保證。

2.2 施工過程控制

2.2.1焊前預(yù)熱

低溫焊接易出現(xiàn)質(zhì)量問題的主要原因就是焊接環(huán)境的溫度與焊接過程中的溫度差別太大，從而導(dǎo)致焊接材料出現(xiàn)劇烈的熱脹冷縮現(xiàn)象，嚴(yán)重地影響了金屬結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性和穩(wěn)定性，使得焊接結(jié)果無法滿足工藝需求。針對(duì)這一問題，本文認(rèn)為可以采用焊前預(yù)熱的工藝減小焊接過程與焊接前后的焊接材料的溫差，從而使得焊接材料在焊接過程中收縮均勻。而進(jìn)行焊前預(yù)熱的方法可以采用火焰對(duì)其各部位均勻升溫，去除焊時(shí)母材與焊接區(qū)域的過大溫差，盡量促使接頭在同軸線上均勻脹縮。提高焊接材料焊接前與焊接過程中的溫度穩(wěn)定性，從而使其達(dá)到整個(gè)過程中金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

本工程運(yùn)用火焰加熱預(yù)熱，對(duì)接焊縫區(qū)域加熱采用大型烤槍,熱源采用氧—乙炔中性焰，操作者進(jìn)行對(duì)稱加熱。較長(zhǎng)焊縫采用烤槍加熱受熱不勻,沿焊縫長(zhǎng)度向布置一根圓鋼管，在鋼管一側(cè)等間距開孔,在鋼管中通入天然氣進(jìn)行均勻加熱。預(yù)熱范圍沿焊接區(qū)域中心向兩邊100mm以上，并按最厚母材板厚三倍以上范圍實(shí)施。加熱力求均布,采用溫度儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),嚴(yán)控加熱溫度，以保焊縫區(qū)域均勻受熱。預(yù)熱溫度監(jiān)測(cè)須在距坡口邊沿離板厚3倍的地方實(shí)施。當(dāng)預(yù)熱區(qū)域溫度均勻達(dá)預(yù)定值后，覆蓋保溫物資至恒溫20～30min。

2.2.2 防風(fēng)及層間溫度控制

施工時(shí)原則上遇到風(fēng)、雨、雪天不得施焊，如需施焊需注重對(duì)風(fēng)的防范。應(yīng)當(dāng)選取防風(fēng)的場(chǎng)所或者搭設(shè)棚罩進(jìn)行擋風(fēng)，這樣不僅可以使得環(huán)境溫度在一定程度得以提升，而且可以起到更好的恒溫效果。

在焊接中需嚴(yán)控層間溫度，保證其恒溫在110～190℃之間,每個(gè)接頭應(yīng)一次焊完中間不得停歇。如果確需中斷，需嚴(yán)格把控各個(gè)焊接點(diǎn)及焊接層次之間的溫度關(guān)系，采用必要的后熱、緩冷措施,開始焊接時(shí)應(yīng)重新預(yù)熱并據(jù)節(jié)點(diǎn)形式及板厚提高預(yù)熱溫度，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)焊接層次之間的緊密結(jié)合。此外，二次加熱需在一次加熱區(qū)擴(kuò)大大于等于一倍板厚的區(qū)域。

2.2.3 焊后熱

在進(jìn)行焊接工藝之后對(duì)焊接材料進(jìn)行二次加熱，這一舉措的意義在于減少焊接材料裂縫及脆斷情況的發(fā)生。后熱溫度一般為200～250℃,在較寒冷地區(qū)焊后熱溫度需較溫暖地區(qū)高 50～100℃。

2.2.4 焊后緩冷

在進(jìn)行焊后加熱過程之后，對(duì)焊接材料采取厚棉被覆蓋包裹等形式進(jìn)行緩冷，密閉空氣流通部位，并緩冷至焊接區(qū)、焊縫正面、背面均達(dá)周圍環(huán)境溫度為止。焊后保溫可以有效地對(duì)焊接后的金屬材料的散熱進(jìn)行有效控制，從而防止驟冷驟熱對(duì)焊接工藝的效果產(chǎn)生影響。

3 焊接質(zhì)量檢查

焊接質(zhì)量的保證，不僅焊后要進(jìn)行驗(yàn)收，還需在焊前及焊中進(jìn)行檢查，實(shí)現(xiàn)全程管控。通常焊接檢查包括焊前、焊中和焊后檢查3個(gè)階段。在各階段，檢查工作內(nèi)容應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范。

4 結(jié)語

在鋼結(jié)構(gòu)焊接工程中，低溫焊接是冬季鋼結(jié)構(gòu)施工的重要一環(huán)。為滿足進(jìn)度要求，鋼結(jié)構(gòu)冬季焊接必須進(jìn)行時(shí)，如何控制低溫厚板焊接質(zhì)量，是需工程技術(shù)人員重點(diǎn)解決的難題。必須據(jù)工程實(shí)際分析,采取必要的技術(shù)措施、焊接工藝及管理措施,克服低溫環(huán)境的不利影響,從根本上提高焊接質(zhì)重和大幅度減少焊接變形以達(dá)到設(shè)計(jì)及現(xiàn)行規(guī)范要求。