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浅论建筑钢结构焊接关键技术

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：高毅1 任芳2 王聪玲3 斯琴4

[导读] 摘要：科技在不断发展，社会在不断进步，发达的经济和高科技的快速发展给建筑工程提供了良好的机会和发展的前景，所以我国的建筑工程事业如同雨后春笋一般的蓬勃发展，而支撑建筑工程的最基础产业，钢产业的产出也越来越大，所以要想帮助建筑事业发展的更好，就需要潜心研究钢结构的具体应用，并且合理科学的生产钢结构。

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        4.身份证号码：15232519861003xxxx
        摘要：科技在不断发展，社会在不断进步，发达的经济和高科技的快速发展给建筑工程提供了良好的机会和发展的前景，所以我国的建筑工程事业如同雨后春笋一般的蓬勃发展，而支撑建筑工程的最基础产业，钢产业的产出也越来越大，所以要想帮助建筑事业发展的更好，就需要潜心研究钢结构的具体应用，并且合理科学的生产钢结构。要想对于钢结构应用自如，就必须完美的掌握钢焊接的技巧，提升焊接工艺，使得钢结构能够在建筑中发挥他基础而又独特的特性。对此，相关的研究人员和技术人员需要认真钻研，发扬艰苦奋斗的精神，加大对钢结构工艺的研究力度，掌握好焊接工艺的关键点。
        关键词：建筑钢结构；焊接；生产工艺
        引言
        钢结构行业是国民经济发展的重要行业，我国用钢量逐年递增，而在钢结构建筑中焊接技术应用十分广泛，焊接质量对工程安全和使用功能影响巨大。伴随着我国建筑钢结构技术的逐步发展，钢结构建筑的结构形式复杂多样，同时面临着焊接工人减少的现状和成本节约、施焊高效、高质量建造、作业环境环保、技术创新和进步、数字化和工业化建造等需求对焊接技术提出了更高要求。以此为背景，本公司技术团队研发了系列建筑钢结构高效焊接新技术。
        1高强钢焊接特点与难点
        1）高强钢的焊接性影响（1）粗晶区的脆化。在接头焊接作业时，极容易出现晶粒脆化现象，从而给接头性能带来不良影响。基于此，需重点关注接头焊接质量，避免临界热影响区等相关部位的脆化问题。（2）热影响区晶粒长大倾向。受高强钢材料特性的影响，在焊接过程中极容易出现晶粒长大倾向现象，主要集中在热影响区，当出现此问题后将加剧热影响区的脆化程度，同时还会使其发生软化，难以确保焊接结构的稳定性。2）焊接工艺确定根据工程实际情况，钢材截面尺寸相对较大，并设置较深的坡口，同时钢板厚度较大，在焊接作业时伴随有明显的应力，极容易引发应力变形现象。对此，需充分考虑多种焊接温度施工状况，探寻在不同条件下焊接工艺的应用效果。具体至本工程中，采取的是横焊与平焊的方式，施工中遵循多层多道焊接的原则。钢板厚度相对较大，经焊接作业后易形成宽度较大的焊缝，相较之下以始端、终端两部分的焊缝长度最大，在缺乏合理技术措施的情况下，将在面层与根部差产生明显的温差现象。对此，在负温度情况下，结束焊接作业后需要展开自检。关于后热温度的检测，此处采取的是温测仪检测的方式，以便获得较为准确的检测结果。
        2建筑钢结构焊接关键技术
        2.1焊接工艺
        高强钢焊接焊接工艺：并不是所有的钢材料使用的焊接工艺都是相同的，不一样的钢材有不同的焊接方法，而且，焊接出来运用到建筑工程中也会起到不同的作用，首先，从高强度焊接工艺运行原理分析，在焊接之前，需要找到与之相匹配的材料进行焊接，这一点非常重要如果钥匙和不相匹配的材料进行焊接的话，就难以发挥出材料自身独有的特性，达不到预期的质量要求，而且还会浪费材料材，与此同时，高强钢焊接结束的评价方式包含多种，分别为碳当量计算评定法、热映去最高硬度十元评定法等，上面呈现的两种方式都是在焊接过程当中最常使用的方式，能够高效率的保证工作的进行，并且能够保证焊接之后的质量过关，而且，合理的焊接工会手法是焊接工艺能否起到作用的关键，在对焊接质量进行控制的时候，要严格控制输出以及冷却速度，使得速度在规定时间段内。

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        2.2焊接变形控制技术
        针对钢结构中经典结构形状，利用其几何对称性，加以对称焊接，是钢结构焊接生产主要焊接变形控制方法。如常见H型、T型钢柱梁结构，中性轴关于几何中心对称，焊缝关于中性轴布置，因而采用对称焊接顺序控制焊接变形。车间内施工一般采用埋弧自动焊双侧对称焊接实现，建筑现场长焊缝焊接则采用双侧分段对称施焊，将长焊缝分为多段，各段由焊工同步施焊完成。对于焊缝相对于中性轴不对称构件的焊接顺序，虽然规范中有定性说明合理的焊接顺序，然而对具体变形量和减小变形量的提供无法明确，生产现场对焊接变形难以准确控制。采用数值仿真技术，通过提前预测不同焊接工艺和顺序下的焊接变形，使最终构件的变形和收缩最小，为反变形和焊接顺序优化提供数据。采用数值方法，对T形接头纵向和横向收缩变形进行预测。由于焊接先后顺序影响，使T形接头先焊部位出现较大角变形，后焊部分角变形小，T形接头呈现出整体角变形不均匀的扭曲变形。如图所示，虚线部分为变形后结构轮廓。与经验测量数据相比，数值预测方法成本低，效率高。尽管建筑钢结构变形要求不是特别严格，但大的结构焊接变形不仅安装困难，降低装配效率，而且产生装配应力，特别是对大跨度结构和大厚度结构，影响结构疲劳强度和降低使用寿命。采用数值预测焊接变形的方式，在不增加材料和建造成本的前提下，优化了焊接顺序，最大限度地降低焊接变形量。从而有效地控制了焊接变形，降低了装配难度和增加了装配可靠性，是未来数值化在钢结构焊接生产变形控制的主要手段，在不规则钢构件焊接变形预测方面，还有很大潜力可挖。
        2.3焊接材料需求
        将建筑钢结构高性能钢与低合金钢对比可以发现，当建筑运用高性能钢结构时有着较强的优势与功能，而对于运用的焊接材料与合金钢相比则具有较为严格的标准与需求。其中高性能钢焊接材料需要使用ER55以及ER50等焊接材质，而高性能钢强度更高时，就需要焊接材料满足强度配比需求的同时，使用的强度配比也需要不断提升。例如：当高性能钢焊接的过程中，其屈强比大于0.85时，想要避免抗拉强度在800MPa以上出现的焊接裂缝，就需要科学运用预热与后热方法，使用超低氢型与低氢型焊接材料。同时，焊接材料与高性能钢材料的研究缺乏同步性，这就使得抗拉强度在800MPa以上时，需要使用匹配强度较低的焊接材料。针对高性能焊接材料进行创新与研发期间，需要以高性能钢焊缝金属合金化为基础，也就是运用焊接材料将所需的合金过度至焊接金属之中。高性能钢自动化焊接技术的运用现阶段，我国建筑钢结构有着较强多样性，其中除了集成化钢结构建筑，大部分钢结构构件都缺少单一化标准，而施工企业则主要以人工施工为基础。结合现代技术与市场发展情况进行分析可以发现，自动化焊接技术会逐渐成为施工企业主要运行模式。结合建筑钢结构实际需求与发展方向进行分析，随着高性能钢的兴起，钢结构行业将不断运用自动化焊接技术。其中自动化焊接设备对于工作人员综合素质、科技研发与运用等都具有较高需求。当进行高性能钢焊接工作期间，若确保电弧、电压具有较强稳定性，就可有效防止人为因素对于焊接质量造成不利影响，从基础上促进高性能钢焊接质量快速提升。从钢结构角度出发，自动化焊接技术会有效促进高性能钢高效焊接技术快速发展。同高性能钢自动化焊接技术，对于焊接工作的信息化也有着较高的要求与标准。在要求技术人员综合技能与综合素养等具有高标准的同时，对于焊接技术规划、焊接施工管理、焊接质量管理、焊接专家系统等也要有着较高的需求。
        结语
        现代建筑工程事业中，钢结构成为应用极为广泛的形式，本文围绕钢结构高强钢焊接作业展开探讨，分析施工中的普遍性问题，提出与之相适应的处理措施，在现有焊接工艺的基础上做出优化，确保焊接质量，提升钢结构稳定性，为建筑事业的发展提供支持。
        参考文献：
        ［1］郑照高.建筑钢结构的焊接工艺与性能分析［J］.建材与装饰，2018（25）：209-210.
        ［2］林建新，罗田.大型钢结构焊接变形控制工艺的探究［J］.设备管理与维修，2018（05）：97-99.
        ［3］孙学志，寿冬伟.基于当前建筑钢结构安装施工技术的探讨［J］.门窗，2017（03）：127-128.