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建筑鋼結構焊接論文
建筑鋼結構焊接論文【1】
【摘要】本文作者結合焊接技術(shù)的重要性，主要闡述了高強鋼焊接、低溫焊接和厚鋼板焊接施工方面的主要工藝，供大家參考借鑒。
【關(guān)鍵詞】鋼結構;焊接;分析
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展，我國在鋼結構施工中，無(wú)論是技術(shù)手段還是施工材料，都取得了很大的突破，我國雖然早期在鐵結構方面有卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的束縛，科學(xué)不發(fā)達，因此，長(cháng)期停留于鐵制建筑物的水平。
直到19世紀末，我國才開(kāi)始采用現代化鋼結構。
新中國成立后，鋼結構的應用有了很大的發(fā)展，不論在數量上或質(zhì)量上都遠遠超過(guò)了過(guò)去。
在設計、制造和安裝等技術(shù)方面都達到了較高的水平，掌握了各種復雜建筑物的設計和施工技術(shù)，在全國各地已經(jīng)建造了許多規模巨大而且結構復雜的鋼結構廠(chǎng)房、大跨度鋼結構民用建筑及鐵路橋梁等。
隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng )新，建筑鋼結構焊接方面的的工藝以及技術(shù)也在不斷的更新和完善，近些年新的焊接技術(shù)不斷的被創(chuàng )造和使用到工程施工中去，不僅為建筑鋼結構焊接施工帶來(lái)了更加簡(jiǎn)單快捷的方法，而且實(shí)現了鋼結構技術(shù)在建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，以及鋼結構在建筑方面的質(zhì)量保證，鋼結構的焊接水平提高起到了至關(guān)重要的作用。
本文主要結合實(shí)際操作過(guò)程，對鋼結構焊接工藝進(jìn)行詳細的論述。
一、高強鋼焊接的施工工藝
1.焊接材料的選擇及匹配
(1)強匹配。
強節點(diǎn)弱桿件，即與母材規定的最低標準相比，焊接材料熔敷金屬在強度、韌性、塑性等方面要明顯高于標準;并且焊接接頭位置的各種基本的性能指標至少要與母材料規定的最低標準相匹配;
(2)焊縫的塑性。
在進(jìn)行厚板焊接時(shí)，應該根據厚度效應后的強度來(lái)選擇適當的焊材，通常當節點(diǎn)的拘束度比較大的時(shí)候，可以在1/4 板厚以后選擇強度稍低的焊材;
(3)滿(mǎn)足沖擊韌性的要求。
對焊材韌性的選擇是一項非常重要的工作，好韌性的焊材能夠使焊縫以及熱影響區的韌性滿(mǎn)足鋼結構的規定標準。
比如在焊接無(wú)裂紋鋼種的時(shí)候 ，可以選取低 H 或者超低 H 的焊接材料，同時(shí)在鋼板厚度低于50mm 或者溫度在0℃以上的時(shí)候，可以不對鋼結構進(jìn)行預熱。
這一方法的明顯優(yōu)勢就是它的力學(xué)指標突出，尤其是在區強比的沖擊性能方面更顯優(yōu)越;
2.高強鋼焊接性能的評價(jià)方法
現階段，建筑施工主要采取的評價(jià)方法有：碳當量計算評定法;熱影響區最高硬度試驗評定法;插銷(xiāo)試驗臨界斷裂應力評定法
3.確定最低預熱溫度的常用方法
(1)通過(guò)裂紋實(shí)驗來(lái)進(jìn)行控制，即通過(guò)進(jìn)行斜 Y 坡口試樣抗裂方面的試驗對最低的預熱溫度進(jìn)行確認;
(2)通過(guò)硬度控制預熱溫度，通常采用的方法是根據一定碳含量的鋼材，其不同板厚 T形接頭角焊縫熱影響區硬度達到 350HV 對應的冷卻速度(540℃時(shí))，查表確定焊接線(xiàn)能量;
(3)根據裂紋敏感指數、板厚范圍、拘束度等級、熔敷金屬擴散氫含量確定最低預熱溫度;
(4)根據接頭熱輸入、冷卻時(shí)間和鋼材的特定曲線(xiàn)□確定最低預熱溫度;
4.對焊接質(zhì)量的控制方法;
(1)對熱輸入以及冷卻速度進(jìn)行控制。
此方法主要是通過(guò)對焊接時(shí)的電壓、電流以及焊接時(shí)的焊接速度和熔敷金屬在800℃～500℃區間內的冷卻時(shí)間的控制，進(jìn)而完成焊接質(zhì)量的控制;
(2)對焊縫中各種元素的質(zhì)量百分比進(jìn)行必要的控制，主要是指碳、硫、磷、氫、氧等。
為了達到這一目的，除了要選擇質(zhì)量?jì)?yōu)越的低氫焊接材料外，還要求操作人員擁有較好的操作手法，從而對熔池金屬進(jìn)行很好的保護;
(3)應力與變形控制。
選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法，如氣體保護焊;用小線(xiàn)能量，多層多道焊接;減小焊接坡口的角度和間隙，減少熔敷金屬填充量;采用對稱(chēng)坡口，對稱(chēng)、輪流施焊;長(cháng)焊縫應分段退焊或多人同時(shí)施焊;用跳焊法避免變形和應力集中;
在進(jìn)行高強鋼的焊接作業(yè)時(shí)，應從鋼材料自身的強化機理以及供貨時(shí)的所處特征出發(fā)，全面考察各項性能的指標要求，從而選擇適合的焊材以及評價(jià)焊接質(zhì)量的試驗方法。
最后得到適合于生產(chǎn)的焊接工藝，起到相應的指導生產(chǎn)的要求。
在進(jìn)行這一鋼材的焊接時(shí)，為了避免其產(chǎn)生冷裂現象，應該注意采取相應的措施。
同時(shí)為了出現接頭弱化的現象，焊接時(shí)應該對層間溫度以及焊接線(xiàn)能量進(jìn)行較為嚴格的篩選和控制。
總的原則還是應該在較低的成本下，盡可能完成高質(zhì)量的焊接任務(wù)。
二、低溫焊接時(shí)的施工工藝
1.焊接材料的選取
由于是在低溫環(huán)境中進(jìn)行焊接作業(yè)，所以為了更好的完成焊接任務(wù)，應該盡量選取氫含量較低的焊接材料，并且對焊接材料進(jìn)行必要的烘焙以及保溫措施。
2.焊接前的防護措施
為了達到盡量減少熱量的損失，可以在進(jìn)行焊接作業(yè)的地方構建相應的保護房，從而形成相對密閉的空間。
如果條件不允許構建防護房，也可以采取其他一些措施來(lái)起到防護熱量損失的作用。
在進(jìn)行一些氣體保護焊接操作時(shí)，氣瓶也要進(jìn)行必要的保溫措施。
3.對焊接質(zhì)量的控制
(1)預熱和層間溫度。
相比較于常溫條件下的焊接預熱，低溫焊接時(shí)的預熱溫度要稍高，并且需要預熱的區域范圍較大，通常情況下是焊接點(diǎn)周?chē)笥诘扔趦杀朵摵穸鹊姆秶?，并且這一范圍不小于 100mm。
焊接層的溫度通常要高于預熱溫度，或者是不低于相應規定中的最低溫度 20℃，二者之間取較高溫度者;
(2)采用合理的焊接方法。
盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴格控制層間溫度;
(3)焊接后熱及保溫。
焊接后及時(shí)對焊接接頭進(jìn)行后熱保溫處理。
利于擴散氫氣的逸出，防止因冷速過(guò)快而引起的冷裂紋，同時(shí)適當的后熱溫度還可以適當降低預熱溫度;
三、厚鋼板焊接技術(shù)
1.建筑鋼結構中厚鋼板得到最大的使用，大量鋼結構工程采用厚鋼板，促進(jìn)了厚鋼板焊接技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也豐富了建筑用鋼的范圍。
2.厚鋼板焊接的關(guān)鍵是防止由于焊接而產(chǎn)生的裂紋和減少變形，應主要考慮以下幾點(diǎn) ：
(1)選用合理的坡口形式。
如盡量選用雙 u 或 X 坡口，如果只能單面焊接，應在保證焊透的前提下，采用小角度、窄間隙坡口，以減小焊接收縮最、提高工作效率、降低焊接殘余應力;
(2)合理的預熱和層間溫度;
(3)后熱和保溫處理;
四、結束語(yǔ)
在建筑工程中，鋼結構的主要連接方式就通過(guò)焊接來(lái)完成，焊接技術(shù)在建筑工程中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。
隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng )新，不論是在物理、化學(xué)、冶金，還是在電子、計算機等領(lǐng)域，新技術(shù)、新設備、新材料不斷被發(fā)現和使用，作為主要的鋼結構連接技術(shù)――焊接技術(shù)，在我國的建筑鋼結構建設過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。
根據相關(guān)的資料顯示，在建筑領(lǐng)域一半以上的鋼結構在使用前都需要進(jìn)行必要的焊接處理加工，由此可見(jiàn)，為了實(shí)現鋼結構技術(shù)在建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，以及鋼結構在建筑方面的質(zhì)量保證，不斷提高鋼結構的焊接水平就顯得尤為重要。
參考文獻：
[1] 姚晉勇.論鋼結構焊接現場(chǎng)施工工藝.科技情報開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟，2007，17(13).
[2] 徐鵬毅.鋼結構焊接現場(chǎng)施工工藝探討.中國高新技術(shù)企業(yè)，2008(10).
[3] 景明勇;大跨度空間鋼管結構的設計分析和施工技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2006年
[4] 譚曉明.淺談鋼結構焊接安裝施工工藝.中華民居，2010(11).
建筑鋼結構的焊接方法【2】
摘要：鋼結構焊接的基本原則是安全可靠、傳力明確、構造簡(jiǎn)單、制造方便和節約鋼材，接頭需要有足夠的強度，還要有適宜于施行連接手段的足夠空間。
本文對鋼結構的焊接方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。
關(guān)鍵詞：建筑;鋼結構;連接;方法
焊接就是通過(guò)一定的手段將板材或型鋼組合成構件，或將若干構件組合成整體結構，以保證其共同工作。
鋼材或鋼構件只有焊接起來(lái)，才能形成鋼結構。
鋼結構焊接的基本原則是安全可靠、傳力明確、構造簡(jiǎn)單、制造方便和節約鋼材，接頭需要有足夠的強度，還要有適宜于施行連接手段的足夠空間。
1.焊縫連接
焊縫連接就是將鋼材連接處金屬加熱熔化，待冷卻后形成焊縫，將縫兩側鋼材連成一體，焊縫連接是目前鋼結構連接的主要方法。
1.1 常用焊接方法
1.1.1手工電弧焊手工電弧焊是最常用的一種焊接方法。
通電后，涂有藥皮的焊條和焊件之間產(chǎn)生電弧，其溫度可高達3000℃。
在高溫作用下，電弧周?chē)饘偃刍梢簯B(tài)，形成熔池。
同時(shí)，焊條中的焊絲熔化滴人熔池中，與焊件金屬溶液相互結合，冷卻后形成焊縫。
焊條藥皮在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生氣體保護電弧和熔化金屬，并形成焊渣覆蓋于液態(tài)金屬表面，隔絕空氣中的氧、氮氣體，避免形成脆性化合物。
手工電弧焊的優(yōu)點(diǎn)在于設備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適用于任何空間位置的焊接，特別適于焊接短焊縫。
其不足之處是生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強度大，焊縫質(zhì)量與焊工技術(shù)水平有關(guān)，且質(zhì)量波動(dòng)較大。
手工電弧焊常用的焊條分碳鋼焊條和合金鋼焊條兩種，牌號有E43型、ES0型和E55型，其中E表示焊條，兩位數字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值(kgf/mm2)。
焊條的選用應與主體金屬(焊件鋼材)相匹配，一般情況下，對Q235鋼材采用E43型焊條，對Q345鋼材則采用ES0型焊條，對Q390、Q420鋼材采用E55型焊條。
當不同強度的兩種鋼材進(jìn)行焊接時(shí)，宜采用與低強度鋼材相適應的焊條。
1.1.2 埋弧焊埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法，分自動(dòng)埋弧焊和半自動(dòng)埋弧焊兩種方式。
通電引弧后，由于電弧的作用，使埋于焊劑下的焊絲和附近的焊劑熔化，熔渣浮在熔化的焊縫金屬上面，使熔化金屬不與空氣接觸，并供給焊縫金屬所需要的合金元素，隨著(zhù)電焊機的移動(dòng)，顆粒狀的焊劑不斷由料斗漏下，電弧完全被埋在焊劑之內，同時(shí)焊絲邊熔化邊下降。
如果電焊機沿軌道按設定的速度自動(dòng)移動(dòng)，就稱(chēng)為自動(dòng)埋弧焊;如果電焊機的移動(dòng)是由人工操作，則稱(chēng)為半自動(dòng)埋弧焊。
埋弧焊具有的優(yōu)點(diǎn)較多，概括起來(lái)為：工藝條件穩定，與大氣隔離、保護效果好，電弧熱量集中;熔深大，焊縫的化學(xué)成分均勻;焊縫質(zhì)量好，塑性和韌性較高;生產(chǎn)效率高。
但自動(dòng)埋弧焊只適合于焊接較長(cháng)的直線(xiàn)焊縫，手工埋弧焊可適合于焊接曲線(xiàn)焊縫。
埋弧焊采用的焊絲、焊劑要保證其熔敷金屬抗拉強度不低于相應手工焊條的數值。
Q235鋼焊件可采用H08、H08A、H08MnA等焊絲配合高錳、高硅型焊劑;Q345鋼和Q390鋼焊件可采用H08A、H08E焊絲配合高錳型焊劑，也可采用H08Mn、H08MnA焊絲配合中錳型和高錳型焊劑，或采用H10Mn2焊絲配合無(wú)錳型或低錳型焊劑。
1.1.3 氣體保護焊氣體保護焊，又稱(chēng)氣電焊。
它是利用惰性氣體或二氧化碳(CO2)氣體作為保護介質(zhì)的一種電弧熔焊方法。
該法依靠保護氣體在電弧周?chē)纬删植扛綦x區，以防止有害氣體的侵入，從而保持焊接過(guò)程的穩定。
氣體保護焊的優(yōu)點(diǎn)是電弧熱量集中，焊接速度快，焊件熔深大，熱影響區較小，焊接變形較小;由于焊縫熔化區不產(chǎn)生焊渣，焊接過(guò)程中能清楚地看到焊縫成型的全過(guò)程;氣體保護焊所形成的焊縫強度比手工電弧焊高、塑性和抗腐蝕性較好，適用于全位置的焊接，特別適用于厚鋼板或厚度100mm以上的特厚鋼板的連接。
氣電焊的缺點(diǎn)是設備較復雜，不適于野外或有風(fēng)的地方施焊。
1.2焊縫連接的主要優(yōu)缺點(diǎn)
焊縫連接不削弱構件截面，節約鋼材;構造簡(jiǎn)單，加工方便;連接的剛度大，密封性能好;易于采用自動(dòng)化作業(yè)。
焊縫附近的熱影響區內鋼材的力學(xué)性能發(fā)生變化，導致局部材質(zhì)變脆;焊接殘余應力和殘余變形使構件的承載力受到不利影響;焊接結構對裂紋很敏感，一旦局部發(fā)生裂紋，就容易迅速擴展到整個(gè)截面，低溫冷脆現象較為突出。
2.焊接規范
焊接規范是指影響焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率的各個(gè)工藝參數的總稱(chēng)。
其主要參數包括：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊條或焊絲直徑等。
由于它直接影響著(zhù)焊縫的熔深、寬度與高度，因此正確選擇焊接規范是保證焊縫質(zhì)量的重要條件。
2.1焊接電流增大電流能提高生產(chǎn)率，增加熔深，適于焊厚板。
但電流過(guò)大易造成咬邊而影響成形質(zhì)量;相反，電流過(guò)小也易造成夾渣及未焊透缺陷。
總之，焊接電流既不能太小，又不能過(guò)大，只有適當選擇才能保證焊接質(zhì)量。
2.2電弧電壓電弧電壓主要影響焊縫的尺寸和形狀。
電弧電壓過(guò)高時(shí)，會(huì )形成淺而寬的焊縫，易導致未焊透和咬邊等缺陷;但電弧電壓過(guò)低時(shí)，會(huì )形成高而窄的焊縫，使邊緣熔合不良。
選擇時(shí)電弧電壓應與焊接電流相適應，隨著(zhù)電流的提高，電弧電壓也應相應增大。
2.3焊接速度焊接速度對焊縫的外觀(guān)有直接的影響。
焊接速度過(guò)快，易產(chǎn)生未焊透、咬邊、氣孔等缺陷;速度太慢會(huì )導致焊瘤、溢流等缺陷的形成。
焊接速度必須與所選定的焊接電流、電弧電壓相匹配才能形成質(zhì)量良好的焊縫。
3.焊接技術(shù)要求及材料選擇
一般的焊接技術(shù)要求主要有：選擇焊接方法;選擇焊條;焊縫布置;焊接工藝上的特殊要求;檢驗方面的要求;水壓試驗要求;氣密性試驗以及后處理要求等。
焊接過(guò)程中的各種填充金屬及為了提高焊接質(zhì)量而附加的保護物質(zhì)統稱(chēng)為焊接材料。
主要包括焊條、焊絲、焊劑、保護氣體和釬劑、釬料等。
選擇焊接材料時(shí)，一般應按焊縫和母材等強度原則來(lái)選擇，其次還應考慮工藝因素及各種焊接方法的冶金特點(diǎn)對接頭性能的影響。
焊接材料標準或產(chǎn)品樣本上所列性能都是焊材熔敷金屬性能，而焊接接頭性能取決于焊縫和焊接工藝，目前沒(méi)有任一焊接材料在焊接過(guò)程中可以作用于焊接接頭中的熱影響區而改變它的性能，從選用焊接材料來(lái)說(shuō)只能考慮焊縫性能，為保證焊接接頭性能還需焊接工藝配合。
參 考 文 獻
[1] 張宏偉. 建筑鋼結構.北京：中國石化出版社.2008
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