建筑鋼結構焊接影響因素及焊接質量
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摘要：焊接是鋼結構制作和安裝工程最重要的分項之一，若焊接施工中存在選取方案不當、安全技術措施不全、針對性和可操作性差等問題，將造成焊縫質量差，為后續的施工留下質量和安全隱患，進而導致經濟損失或人員傷亡。鑒于此，圍繞建筑鋼結構的焊接工藝以及性能進行分析，并對鋼結構焊接管理的重要性、材料性能、技術應用等方面展開研究，以此為我國技術創新與提升工藝水平創造良好的條件。
關鍵詞：建筑鋼結構；焊接工藝；性能分析
0引言
鋼結構是指利用鋼制材料組成的結構，對于建筑工程施工來講具有非常重要的意義，是主要結構類型之一。通常狀況下，鋼結構的建筑強度較高，且應用形式較廣，能夠符合多種建筑的實際需要，因此被廣泛應用在施工中。此外，為了保證結構的搭建可以滿足前期設計的需要，鋼結構在施工過程中需要利用熱熔的形式進行焊接。這種方法雖然操作簡單，但是稍有不慎，便會影響焊接質量，難以滿足相關要求，為此對鋼結構的焊接工藝以及性能進行分析，變得尤為重要。鑒于此，本文圍繞建筑鋼結構的焊接工藝以及性能進行分析，并對鋼結構焊接管理的重要性、材料性能、技術應用等方面展開研究，以此為我國技術創新與提升工藝水平創造良好的條件。
1影響建筑鋼結構焊接性能的因素
通常狀況下，鋼結構在穩固性上能夠有一定的保證，且力學性能可以保證結構的安全。為了能夠更好地保證鋼結構焊接的質量，相關人員應該對材料的性能進行詳細分析。然而在具體工程中，不同建筑結構的設計與技術的應用，會對材料的性能產生影響，因此設計人員在進行方案規劃前，應該對鋼材和焊接材料的化分、力學性能進行復驗。復驗后，其性能應能符合國家現行有關工程質量驗收標準的規定。技術人員應該在具體工作中，將工程訴求與鋼結構性能進行一一的比對，從而選擇最有效的方式。對于鋼結構的焊接來講，碳含量的高低含量會影響最終的焊接質量。一般情況下，碳含量越高，最終焊接的難度就會越大。根據現階段的調查來講，符合國家標準的鋼材主要是根據碳含量作為標準，在難度等級上，共有4個等級。當鋼材的強度大于450MPa且含碳量超過0.6%時，則最終焊接難度較大。此外，鋼材的使用方式也會直接影響這種焊接的難度。施工人員在進行結構的設計以及材料的采買時，必須要保證材料的強度與抗壓程度的比例符合要求[1]。
2建筑鋼結構的焊接工藝要點
焊接前鋼材和焊接材料必須要進行復驗，在合格后進行焊接工藝評定。焊接工藝評定是保證鋼結構焊縫質量的前提。可通過焊接工藝評定，選擇最佳的焊接材料、焊接方法、焊接工藝參數、焊后熱處理工藝等，以保證焊接接頭力學性能達到設計要求。鋼材料的焊接工作難度較大，即使是擁有較多經驗的工作人員，也不能夠一味地根據經驗進行材料的選擇，必須在熟知鋼的性能以及規格的情況下才可進行技術應用。此外，購買材料的渠道也是影響最終焊接質量的重要因素，采買人員在進行購買之前，應該選擇正規的供應商，并對材料性能進行嚴格控制。在進行焊接坡口選擇時，技術人員需根據實際情況進行選擇，以此保證焊接的質量。焊接坡口形式主要有以下幾種：I形坡口用于薄鋼板的焊接，可以采用電弧焊的形式進行；V形坡口操作簡單，是最常見的一種形式，多數會使用單面焊進行操作；X形坡口主要應用于鋼板厚度在12~60mm的焊接中，能夠有效降低焊接的金屬質量；U形坡口應用于厚板，可以進一步減少填充金屬，能夠降低焊接過后產生變形的幾率。
3常見焊接方法及注意事項
3.1二氧化碳氣體保護焊
二氧化碳氣體保護電弧焊是指，使用二氧化碳氣體作為保護介質進行焊接的一種新型方式。在具體工作中，由于其操作簡單，被廣泛應用于焊接工程中。但是由于這種方式以氣體作為介質保護，因此抗風能力較差，多應用于室內工程。該技術運用了二氧化碳氣體的熱物理性能，主要優勢為成本較低。通常應用中，工作人員常會使用短路和熔滴縮頸爆斷的形式進行焊絲融化，由此導致飛濺情況較為嚴重。目前隨著焊接技術不斷優化與完善，很多優質焊機已經出現在人們的視野中，此類焊機可以保證焊接的穩定，將飛濺降低到最小程度。不同的鋼結構材料自身的性能不同，在焊機工藝的選擇上需要有一定的區別。在具體工作中，工作人員需要對鋼材料焊接工藝的特點進行詳細分析，根據其性能合理選擇焊接工藝。例如在進行高強鋼的焊接時，應該加大對材料強匹配性的研究。
3.2埋弧焊及電弧焊
現階段，在我國的建筑工程中，所有的焊接工藝標準都是來源于《鋼結構焊接規范》，但是在具體工程中也要具體分析，當工程的靜止荷載力與動態荷載力較大時，可以采用埋弧焊、焊條電弧焊等形式[2]。電弧焊是利用電弧作為能源，將電能轉化為焊接熱能和機械能的一種焊接形式，目前已被廣泛應用于金屬材料的焊接作業中。焊條電弧焊的設備質量較輕，可以被用于任何空間，且能夠對多種金屬材料進行焊接。通常狀態下，焊條電弧焊的焊接設備電壓范圍為50~90V，因此在使用過程中需要進行安全防護，防止其對工作人員造成安全威脅。在使用之前，技術人員需要對焊接表面進行仔細清理，并結合實際需要選擇坡口的形狀和尺寸，最終進行電弧焊施工。埋弧焊是一種在焊劑層下利用燃燒進行焊接的方式，具有較高的焊接質量和生產效率。采用埋弧焊作業時，由于焊絲導電長度不斷縮短，電流的密度逐漸提升，進而提高了電弧焊的焊接效率。這種焊接工藝在使用過程中，不會對外在環境產生煙塵，因此被廣泛應用于壓力容器、鋼結構制作等工況中。使用埋弧焊進行焊接，會運用到焊絲和焊劑兩種材料。焊劑、焊絲作為關鍵材料，其選擇和匹配正確與否，將直接對后續焊接的性能產生重要影響，因此在使用過程中，需根據相應標準進行科學選擇。通常來講，焊絲與焊劑的使用比例為1.1:1.6。如果鋼材料焊件為細桿性質，則可運用節點焊接方法。在進行焊接時，必須加大對焊縫塑性的關注力度，以確保材料的韌度可以滿足實際需要。在焊縫工作完成之后，相關人員應第一時間根據評價標準進行質量評定。高質量的焊接工藝是保證焊接技術能切實發揮自身作用的關鍵，為此應該對焊接過程進行嚴格監控。一方面應該對加熱以及冷卻的溫度進行科學設置，使其符合國家焊接標準，在不破壞結構的基礎上進行后續工作；另一方面加熱與冷卻的轉換時間也要合理掌控。與此同時，應該根據材料的性能進行工藝選擇，以降低出現結構裂縫的可能，確保焊接質量滿足需要。
4焊前預熱及溫度掌控
焊接工藝要充分考慮到焊件的層間溫度，如果周圍環境的溫度較低，則應該適當的提升焊件的預熱溫度，以此保證不同環境下焊接工藝的順利進行。控制焊縫的橫截面積、長度，以降低材料出現裂縫情況的可能。在進行焊接前要合理的選用焊條的型號。鋼焊接時焊條型號以及預熱溫度如表1所示。在焊接作業中，應考慮低溫情況的材料狀態，即使焊接過程的質量能夠滿足需要，也應充分考慮到后續使用中的外界影響因素。要及時對材料進行保溫處理，以便在源頭控制裂縫的產生[3]。
在進行設備預熱時，溫度的控制尤為重要，在具體應用中可以從以下幾個方面進行管理和控制：進行材料的裂縫實驗時，對裂縫的深度、寬度以及預熱溫度進行詳細記錄，并分析每一個參數是否符合實際需要。如果要保證焊接記憶的質量，必須對這一過程進行有效控制及管理。在作業時，技術人員要盡可能控制好輸入溫度以及冷卻時間，以降低出現后續材料變形的可能。進行低溫焊接時，應該做好保溫工作，以免出現熱量的損耗。如果運用的是厚鋼板技術，則要對不同的坡口類型進行針對性保溫。若為高強鋼，則應在確保其性能的前提下合理選擇焊接技術[4]。
6焊接變形原因與預防
6.1產生變形的原因
鋼材料焊接變形經常發生，其主要原因包括幾個方面：一是焊接材料自身強度上較低；二是焊接人員水平較低，在焊接技術處理上有欠缺；三是焊接過程中溫度以及相關因素的控制較差，形成了不均勻焊接縫，從而引發變形；四是焊接寬度過大，且技術人員沒有第一時間對材料進行及時檢測。
6.2焊接變形預防方式
在實際工作中，作業人員科學選用焊料，保證焊料的材質、強度、硬度都能夠滿足設計需要。技術人員應該結合實際需要，對傳統焊接技術進行優化與完善。如果材料的強度較差，則應該適當降低電壓，以此控制好焊接的質量。與此同時，在進行焊接時，溫度必須要根據相關標準進行選擇，否則會在后續使用中出現不均勻裂縫。一般情況下，焊接溫度在200~300℃最為合適。焊接工藝的選擇與使用會直接影響材料以及建筑結構的穩定性與安全性，鑒于此情況，相關人員一定要加大控制與管理，不斷提升技術人員的專業水平，為我國建筑鋼材料焊接的發展創造良好的條件。
7結語
焊接是鋼結構制作和安裝工程最重要的分項之一，若焊接施工中存在選取方案不當、安全技術措施不全、針對性和可操作性差等問題，將造成焊縫質量差，為后續的施工留下質量和安全隱患，進而導致經濟損失或人員傷亡。鑒于此，本文呢圍繞建筑鋼結構的焊接工藝以及性能進行分析，并對鋼結構焊接管理的重要性、材料性能、技術應用等方面展開研究。為了保證鋼結構應用的力學性能，相關人員需要對鋼結構進行科學加工。在進行焊接時，必須要采用合理的焊接工藝，以此提升結構的整體性能，使鋼結構可以在建筑施工中充分發揮自身結構的優勢，為建筑事業的發展創造良好的條件。
參考文獻
[1]李乃元.建筑鋼結構焊接裂紋的產生機理及防治措施[J].四川水泥,2021(8):316-317.
[2]高瑞峰.焊接工程技術措施在建筑鋼結構領域中的應用[J].四川建材,2021,47(5):105-106.
[3]夏佐龍.關于建筑鋼結構高強鋼高效焊接技術的分析[J].江西建材,2020(9):120-121.
[4]尚濱,孫春英.建筑鋼結構厚板高強鋼焊接工藝研究與應用[J].工程技術研究,2020,4(18):111-112.
作者:何旺 單位:福建省建研工程檢測有限公司
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