新时代钢建筑结构建筑焊接工艺探讨

发表时间:2020/10/13   来源:《基层建设》2020年第16期   作者:马清玉
[导读] 摘要:建筑钢结构已经成为当下建筑行业的主要建筑形式,为保障钢结构建筑质量,需要对钢结构高性能钢焊接技术进行优化,以不断完善钢结构建筑质量。
        邢台恒诚建筑工程有限公司  河北省邢台市  054001
        摘要:建筑钢结构已经成为当下建筑行业的主要建筑形式,为保障钢结构建筑质量,需要对钢结构高性能钢焊接技术进行优化,以不断完善钢结构建筑质量。基于此文章就建筑钢结构高性能钢高效焊接技术进行分析,从建筑钢结构高性能钢焊接技术和焊接材料需求的运用等方面进行深入研究。
        关键词:钢结构建筑;高性能钢;焊接技术
        随着我国经济的迅猛发展,我国建筑业也取得了很多成果。方便维护、重量轻等特点奠定了钢结构在建筑业中的顶级地位,同时也使其得以广泛应用。当今世界日新月异,社会竞争愈演愈烈,唯有不断发展不断创新,完善自身,加强焊接工艺技术,钢结构才能在新的市场环境中屹立不倒。这篇文章主要介绍了焊接工艺技术与钢结构,并对其变形防治工作方面的问题深入进行了讨论。
        一、高性能钢焊接技术现状
        1.1焊接设备的发展现状
        焊接设备的选用关系到建筑钢结构的焊接质量,所以注重焊接技术的同时也要注重焊接设备的发展。目前我国的很多焊接设备都是从国外进口的或者是国外技术中国制造,不选我国的焊接设备的主要原因是我国的焊接技术发展时间不长,生产的焊接设备的技术还落后于国外。但是我国的钢结构制造企业在引进国外先进焊接设备进行生产的同时也在积极的开发属于咱们中国自己的焊接设备,所以相信不久之后我国生产焊接设备技术一定会赶上世界的步伐。
        1.2焊接技术以及材料的发展
        新中国成立之后我国的经济有了大力发展的保障,特别是在建筑领域当中不仅钢筋混凝土得到空前的发展,钢结构技术在建筑业的应用也越来越广泛,特别是高性能钢钢结构焊接技术的发展更是给钢结构建筑的出现带来了技术支撑。20世纪30年代的时候在钢结构的焊接技术领域出现了一种新的焊接技术,即焊条电弧焊技术,在40年代的时候中期埋弧焊又成为了主要的焊接技术,60年代之后陆续出现了实心焊丝、螺栓焊、药芯焊丝气体保护焊、熔嘴电渣焊等新技术。可想而知,这些焊接技术的出现给后来的高性能钢结构建筑的发展提供了强大的技术支撑,虽然焊接技术很多,但是并不是每一种焊接技术都是可以应用在建筑高性能钢结构的焊接当中,焊接技术与焊接工艺的选择要根据高性能钢的特性以及焊接材料等来确定。
        二、高性能钢的焊接技术
        2.1高性能钢的选用原则
        根据国标《钢结构焊接规范》GB50661一2011第4.0.3条的要求“选用的钢材应具备完善的焊接性资料、指导性焊接工艺、热加工和热处理工艺参数、相应钢材的焊接接头性能数据等资料;新材料应经专家论证、评审和焊接工艺评定合格后,方可在工程中采用”。在此所涉及的高性能钢及配套焊接材料无论是屈服强度大于460 MPa或是低于175 MP。均在此列,因此在工程正式采用前应具备相关的技术资料。
        上述技术资料的获取主要有两种渠道:一是生产厂家提供;二是应由具有资质与能力的第三方进行相关的试验验证。无论采用何种方法,所提供的技术资料中至少应包括如下试验项目的结果:钢材的检验;焊接材料性能检验;焊接冷裂纹敏感性试验;碳当量;焊接连续冷却组织转变图;热影响区最高硬度试验;斜Y坡口(小铁研)焊接裂纹试验;焊接冷裂纹插销试验;钢板热切割试验;热矫正试验;时效敏感性试验;焊接工艺评定。
        2.2高性能钢的焊接特点
        在国标《钢结构焊接规范》GB50661一2011第一章第1.0.2条中规定“本规范适用于工业与民用钢结构工程中承受静荷载或动荷载、钢材厚度大于等于3 mm的结构焊接。

本规范适用的焊接方法包括焊条电弧焊、气体保护电弧焊、药芯焊丝自保护焊、埋弧焊、电渣焊、气电立焊、栓钉焊及其组合。”但对于高性能钢材的焊接要尽可选择焊接热输入量较低的焊接方法,如焊条电弧焊、气体保护焊、单丝埋弧焊等。根据实验,普通碳素钢或低合金高强钢耐受焊接热输入量的上线大约为50 kJ/cm。而不同的焊接工艺方法其热入量变化范围较大。为使焊缝金属的性能达到母材的要求,特别是对于高性能钢,及常用钢材的D或E级更应严格控制焊接热输入量,否则会降低焊缝接头的韧性。
        3新时期的焊接工艺技术
        3.1焊接工艺在钢结构建筑施工中
        维护方便、自身重量较轻是钢结构的最基本的特征,对于焊接工程的每一个步骤都需要格外细心,为了保证钢结构的高质量与安全性,要依照严格的焊接的工序进行施工。一些钢材的规定中规定,为了确保钢材的质量不存在任何误差,要对规定的钢材下料之前的钢材进行合理的分析。所以在具体加工钢结构的过程中,要根据距离与材料在施工图中的位置进行施工。采取焊接的方法来安置吊挂壁,在肯定是否精确后再进行焊接工作,因为吊挂壁的坡度要不断进行调整来适应焊接的节点。标出吊挂壁的最低和最高的标高线在安装完成两条挂壁后。当这些设备也安装完毕后还要对每个连接点以及连接点周围进行检查,保证每个连接点都达到标准的规定。在钢结构整体完成焊接工作后,需要对其进行防锈喷漆的防护措施,并清理在焊接过程中产生的碎渣保证钢结构的清洁度。同时,在对不锈钢件进行喷白漆的处理时,要注意不要出现漏涂的现象。当然这些操作还需要我们的焊接施工人员掌握熟练的焊接工艺技术,并且需要他们不断地进行学习与研究才能更新焊接工艺的技术。
        3.2焊接节点的构造控制
        在进行钢结构焊接节点的构造设计时,应该要注意以下几个状况的发生:第一,一定要控制好焊接缝的数量与大小,因为如果钢结构在焊接的过程中出现焊缝的数量过多或者大小不合适的时候,焊接變形的情况就会很容易出现。因此,这一点要格外的注意。同时,在进行钢结构焊接节点构造设计的时候,才能是焊接变形的问题得到改善。第二,对焊接坡口形状与大小的选择,选择合适的坡口大小与形状才能使得钢结构的承载能力得到保证,与此同时,截面积还能在一定程度上得到减少,有效控制了焊接变形的数量。第三,在钢结构焊接的过程中焊接节点的位置要尽可能的处于物体的截面对称处,并且对于中性轴焊接节点的选择要靠近中性轴,在节点形式的选择上要选一些刚性较小的节点形式,并且不能将节点设置在多相交叉的位置处。
        3.3钢结构建筑焊接工艺改进
        在焊接变形的改善过程中,钢结构焊接工艺的改进是很重要的。具体的操作如下:第一,焊接顺序问题,相关人员要按照有关的规定进行操作,使相应的自重压力得到保证,让构建组装的要求与标准得到充分的满足。同时,在钢结构焊接的过程中,可以一次就对小型构件完成焊接,所以一般情况下,在完成和组装较大的钢结构时,应先焊接小构件然后再继续剩下的组装与焊接。为了不产生变形的情况,在部件组装过程中要依据相关规定选择零部件型号。第二,对焊接的热量持续适宜温度,这是为了避免由于热量不均衡导致变形的情况。做好反变形的工作,由于焊缝会发生一定收缩反应在钢结构的焊接过程中,在一定程度上减少了构件,所以,在焊接时因为热胀冷缩而出现的问题,人们一般会采用反变形的方法进行解决。第三,在焊接大型构件时,还需要用到进行固定的焊接夹,只用焊接平台是不够的。所以要拥有相应的焊接夹。
        结束语
        对于高性能钢的焊接,应根据钢材本身的强化机理和供货状态,综合考虑其性能要求,合理选择焊接材料和试验方法对其焊接性做出评价,制订合理的焊接工艺,以指导实际施工。
        参考文献:
        [1]高彦丽.试析建筑钢结构焊接技术发展趋势与创新[J].四川水泥.2019(04)
        [2]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)
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