淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2010-09-30 16:37:21 [收藏]
建筑鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、建設(shè)周期短、適應(yīng)性強、外形豐富、維護方便等優(yōu)點，其應(yīng)用范圍廣泛。自20世紀(jì)80年代以來，中國建筑鋼結(jié)構(gòu)得到空前的發(fā)展，高層鋼結(jié)構(gòu)、空間...
    關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝
        建筑鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、建設(shè)周期短、適應(yīng)性強、外形豐富、維護方便等優(yōu)點，其應(yīng)用范圍廣泛。自20世紀(jì)80年代以來，中國建筑鋼結(jié)構(gòu)得到空前的發(fā)展，高層鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)和住宅鋼結(jié)構(gòu)如雨后春筍。焊接作為構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的一種主要連接方法，物理、化學(xué)、冶金、資料、電子、計算機、自動控制等學(xué)科迅猛發(fā)展的今天，隨著新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝的不時涌現(xiàn)，國建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)中發(fā)揮更加重要的作用。據(jù)統(tǒng)計，約50%以上的鋼材在投入使用前需要經(jīng)過焊接加工處置。因此，焊接水平的提高是實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)快速發(fā)展和確保建筑鋼結(jié)構(gòu)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(jié)點弱桿件：焊接資料熔敷金屬的強度、塑性、沖擊韌性高于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。焊接接頭(焊縫及熱影響區(qū))各項性能全面要求達到母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。②兼顧焊縫塑性。厚板焊接時按厚度效應(yīng)后的強度選配焊材，節(jié)點拘束度大時可在1/4板厚以下配用低強焊材。③滿足沖擊韌性要求。必需重點選擇焊材的韌性，使焊縫及熱影響區(qū)韌性達到鋼材的規(guī)范要求。

        1.2高強鋼焊接性評價方法

        ①碳當(dāng)量計算評定法。②熱影響區(qū)最高硬度試驗評定法。③插銷試驗臨界斷裂應(yīng)力評定法。

        1.3最低預(yù)熱溫度確定方法

        ①裂紋試驗控制。根據(jù)斜Y坡口試樣抗裂試驗確定最低預(yù)熱溫度。②硬度控制。根據(jù)一定碳當(dāng)量的鋼材，其不同板厚T形接頭角焊縫熱影響區(qū)硬度達到350HV對應(yīng)的冷卻速度(540℃時)查表確定焊接線能量。③根據(jù)裂紋敏感指數(shù)、板厚范圍、拘束度等級、熔敷金屬擴散氫含量確定最低預(yù)熱溫。④根據(jù)接頭熱輸入、冷卻時間和鋼材的特定曲線圖確定最低預(yù)熱溫度。

        1.4焊接質(zhì)量控制

        ①控制熱輸入與冷卻速度?？刂坪附与娏鳌㈦妷?、焊接速度以及熔敷金屬800℃～500℃區(qū)間的冷卻時間。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、傾角穩(wěn)定)③應(yīng)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；采用對稱坡口，對稱、輪流施焊；長焊縫應(yīng)分段退焊或多人同時施焊；用跳焊法防止變形和應(yīng)力集中。

        總之，對于高強鋼的焊接，應(yīng)根據(jù)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，制定合理的焊接工藝，以指導(dǎo)實際焊接生產(chǎn)。對該鋼種的焊接應(yīng)主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。焊接時應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度和焊接線能量，防止接頭出現(xiàn)弱化現(xiàn)象。

        2、低溫焊接施工工藝

        2.1焊材的選擇

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

        2.2焊前防護

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

        2.3焊接質(zhì)量控制

        ①預(yù)熱與層間溫度。低溫環(huán)境下的預(yù)熱溫度應(yīng)稍高于常溫下的焊接預(yù)熱溫度，加熱區(qū)域為構(gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內(nèi)的母材，焊接層間溫度不低于預(yù)熱溫度或標(biāo)準(zhǔn)(JGJ812002規(guī)定的最低溫度20℃兩者取高值)②加大定位焊時的熱輸入。適當(dāng)加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長度，并采用與正式焊接相同的預(yù)熱條件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧時弧坑一定要填滿，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(yán)格控制層間溫度。④焊接后熱及保溫。焊接后及時對焊接接頭進行后熱保溫處理，利于擴散氫氣的逸出，防止因冷速過快而引起的冷裂紋，同時適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟冗€可以適當(dāng)降低預(yù)熱溫度。

        總之，鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接施工前，一定要根據(jù)實際情況做好焊接工藝評定試驗。必要時還要針對具體鋼種進行低溫焊接性試驗，制作出適合的焊接工藝指導(dǎo)書以指導(dǎo)實際焊接。另外，低溫環(huán)境下，對焊工操作的不良影響也應(yīng)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(jié)構(gòu)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(鳥巢)工程用鋼最大板厚達110mm大量鋼結(jié)構(gòu)工程采用厚鋼板，促進了厚鋼板焊接技術(shù)的發(fā)展，同時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(yīng)主要考慮以下幾點：

        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(yīng)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(yīng)力。②合理的預(yù)熱和層間溫度。③后熱和保溫處理。
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