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淺析建筑鋼結構焊接施工工藝

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2010-09-30 16:37:21 [收藏]
建筑鋼結構具有自重輕、建設周期短、適應性強、外形豐富、維護方便等優(yōu)點(diǎn)，其應用范圍廣泛。自20世紀80年代以來(lái)，中國建筑鋼結構得到空前的發(fā)展，高層鋼結構、空間...
    關(guān)鍵詞：建筑鋼結構焊接施工工藝
        建筑鋼結構具有自重輕、建設周期短、適應性強、外形豐富、維護方便等優(yōu)點(diǎn)，其應用范圍廣泛。自20世紀80年代以來(lái)，中國建筑鋼結構得到空前的發(fā)展，高層鋼結構、空間鋼結構、橋梁鋼結構、輕鋼結構和住宅鋼結構如雨后春筍。焊接作為構建鋼結構的一種主要連接方法，物理、化學(xué)、冶金、資料、電子、計算機、自動(dòng)控制等學(xué)科迅猛發(fā)展的今天，隨著(zhù)新技術(shù)、新材料、新設備、新工藝的不時(shí)涌現，國建筑鋼結構建設中發(fā)揮更加重要的作用。據統計，約50%以上的鋼材在投入使用前需要經(jīng)過(guò)焊接加工處置。因此，焊接水平的提高是實(shí)現鋼結構技術(shù)快速發(fā)展和確保建筑鋼結構施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在

        1、高強鋼焊接施工工藝

        1.1焊材選配原則

        ①強匹配。強節點(diǎn)弱桿件：焊接資料熔敷金屬的強度、塑性、沖擊韌性高于母材標準規定的最低值。焊接接頭(焊縫及熱影響區)各項性能全面要求達到母材標準規定的最低值。②兼顧焊縫塑性。厚板焊接時(shí)按厚度效應后的強度選配焊材，節點(diǎn)拘束度大時(shí)可在1/4板厚以下配用低強焊材。③滿(mǎn)足沖擊韌性要求。必需重點(diǎn)選擇焊材的韌性，使焊縫及熱影響區韌性達到鋼材的規范要求。

        1.2高強鋼焊接性評價(jià)方法

        ①碳當量計算評定法。②熱影響區最高硬度試驗評定法。③插銷(xiāo)試驗臨界斷裂應力評定法。

        1.3最低預熱溫度確定方法

        ①裂紋試驗控制。根據斜Y坡口試樣抗裂試驗確定最低預熱溫度。②硬度控制。根據一定碳當量的鋼材，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。④根據接頭熱輸入、冷卻時(shí)間和鋼材的特定曲線(xiàn)圖確定最低預熱溫度。

        1.4焊接質(zhì)量控制

        ①控制熱輸入與冷卻速度?？刂坪附与娏?、電壓、焊接速度以及熔敷金屬800℃～500℃區間的冷卻時(shí)間。②控制焊縫中碳/硫/磷/氮/氫/氧的質(zhì)量百分比。選用優(yōu)質(zhì)堿性低氫焊材，采用良好的操作手法充分維護熔池金屬(短弧、限制擺動(dòng)、傾角穩定)③應力與變形控制。選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法，如氣體維護焊；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；用跳焊法防止變形和應力集中。

        總之，對于高強鋼的焊接，應根據鋼材自身的強化機理和供貨狀態(tài)，綜合考慮其性能要求，合理選擇焊接資料和試驗方法對其焊接性作出評價(jià)，制定合理的焊接工藝，以指導實(shí)際焊接生產(chǎn)。對該鋼種的焊接應主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。焊接時(shí)應嚴格控制層間溫度和焊接線(xiàn)能量，防止接頭出現弱化現象。

        2、低溫焊接施工工藝

        2.1焊材的選擇

        低溫環(huán)境中，應盡量選擇低氫或超低氫焊材，對焊材嚴格執行烘焙和保溫措施。

        2.2焊前防護

        焊接作業(yè)區域搭防護棚，使焊接區域形成相對封閉的空間，減少熱量的損失，若無(wú)條件搭設防護棚，應該采取其他有效措施對焊接區域進(jìn)行防護；氣體維護焊時(shí)，焊接氣瓶也應采取相應措施進(jìn)行保溫。

        2.3焊接質(zhì)量控制

        ①預熱與層間溫度。低溫環(huán)境下的預熱溫度應稍高于常溫下的焊接預熱溫度，加熱區域為構件焊接區各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內的母材，焊接層間溫度不低于預熱溫度或標準(JGJ812002規定的最低溫度20℃兩者取高值)②加大定位焊時(shí)的熱輸入。適當加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長(cháng)度，并采用與正式焊接相同的預熱條件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧時(shí)弧坑一定要填滿(mǎn)，可以有效減少由于定位焊接引起的收縮裂紋。③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。④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。

        總之，鋼結構低溫焊接施工前，一定要根據實(shí)際情況做好焊接工藝評定試驗。必要時(shí)還要針對具體鋼種進(jìn)行低溫焊接性試驗，制作出適合的焊接工藝指導書(shū)以指導實(shí)際焊接。另外，低溫環(huán)境下，對焊工操作的不良影響也應給予足夠重視，一般環(huán)境溫度不宜低于-15℃。

        3厚鋼板焊接技術(shù)

        建筑鋼結構中厚鋼板得到大量的使用，如北京新保利大廈工程使用的軋制H型鋼翼板厚度達到125mm國家體育場(chǎng)(鳥(niǎo)巢)工程用鋼最大板厚達110mm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。

        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，以減小焊接收縮量、提高工作效率、降低焊接剩余應力。②合理的預熱和層間溫度。③后熱和保溫處理。
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