钢结构焊接施工工艺的研究

钢结构焊接施工工艺的研究

卢志业

中汽昌兴（洛阳）机电设备工程有限公司

摘要：随钢结构在土木工程方面应用比较广泛，钢结构越来越得到人们的青睐。例如，上海的金茂大厦、北京的鸟巢等经典建筑都是利用钢结构来建筑的。由于钢结构具有自重较轻、强度高等这些特点，因此，在建筑住宅、超高层的建筑、桥梁、工业厂房等建筑中被广泛的应用，使其自身的优点被充分的发挥了出来。目前，我国经济正在处于快速发展的阶段，城市化建设也在不断发展。钢结构施工技术有着诸多的优势，例如：稳定性好、工程造价低、工程进度快、结构美观等。本文分析了低温环境对钢结构焊接的影响，并从焊材、焊接人员、焊接工艺、焊后的热处理以及焊后保温等方面采取了一些质量保证措施，以起到防止焊接冷裂纹和延迟裂纹的产生，保证了低温环境下的钢结构焊接质量。

关键词：钢结构焊接；施工工艺

引言

在钢结构焊接时，若钢结构中出现温度分布不均状况，就很容易产生较多的焊接残余应力，从而导致钢结构焊接部位出现变形问题，并最终对钢结构的实际性能造成不良影响。因此，钢结构焊接人员应采取合理策略，以有效降低钢结构焊接残余应力，全面控制焊接变形问题。

1、建筑施工中应用钢结构技术的优势

钢结构技术相对于混凝土结构来说，在质量和强度方面有着明显的不同之处，钢结构自身的重量较轻而且强度高。在建筑施工过程中使用钢结构能够为企业降低了运输方面的成本，同时运输效率也会大幅度的提高，钢结构制成的各构件之间通过焊接或者铆钉连接起来，这就让钢结构拥有较好的韧性的同时，抗压的能力也得到增强。钢结构技术与传统的施工方式相比在一定程度缩短了施工工期，减少没必要的施工工序，通过机械对构件进行切割，在精确度上完全满足施工的要求，而且还不需要后期进行养护工作，这就为施工带来了便捷，使施工成本降低，为企业带来了一定的经济利益。钢结构技术能够在一定程度上对工程整体的安全有保障作用，传统的混凝土施工使用的时间较多，并且在对混凝土材料进行搅拌的时后要花费较多的时间和精力，对后期的使用效果也没有办法保证，而钢结构技术能够有效地避免这些问题的发生，对施工人员的生命安全进行保障，对抗自然灾害的能力也较强，让诸多建筑行业越来越重视。

2、工程概况

本项目内容为重庆长城汽车有限公司整车厂涂装车间地面输送设备＋前处理、电泳输送设备项目。电泳下件后工件进入治具交换输送机，治具交换输送机通过入口过渡滚床实现7.2m工艺节距。然后进入除黑胶以及打胶工位，其中机器人作业区域实现同进同出步进式输送（时间不大于18s），定位精度为±5mm。工件经机舱密封后进入焊缝密封输送机，焊缝密封输送机通过过渡滚床实现7.2m节距。由于焊接精度要求较高，且焊接结构残余应力影响较大，故而焊接质量控制成为重中之重。

3、钢结构焊接残余应力的控制措施

3.1、振动时效法

振动时效法的优点是在应用该方法的过程中，钢结构尺寸、形状以及重量等不会对焊接过程产生影响，并且利用此方法进行焊接操作，施工周期相对较短施工效率较高，不会产生污染问题。所以焊接人员可根据钢结构的具体外形特点与应力状况等，科学选用适当的振型，适当振动钢结构残余应力部位，将钢结构构件中的残余应力有效消除，从而确保钢结构的稳定性。在振动时效法运用过程中需要通过激振器给钢结构施加动应力，使其与钢结构内的残余应力出现叠加，从而引发塑性变形使得钢结构焊接残余应力逐渐松弛乃至消除，并在此基础上增强钢结构的抗变形能力。从这里可以看出在应用振动时效法的过程中，焊接动应力发挥着关键作用。根据相关标准要求，焊接动应力一般控制在35兆帕到50兆帕至今。工作人员可通过动态电阻应变仪来测量动应力的具体数值，还可采用改变激振力大小的方式来调整动应力数值。

3.2、加强焊接施工质量控制

焊接施工作为钢结构施工中的重中之重，也是影响钢结构整体施工质量的关键，焊接施工更是钢结构施工建设中的核心以及基础内容。因此，要增强钢结构后期构件的承重能力，提升钢结构焊接工程的合理性以及有效性，成为当前钢结构施工中应当加强重视的一项内容。因此，在钢结构焊接工程的具体实施之前，应当对工程的进展做出大体的计划，并使一切施工活动都能够按照图纸进行，提升工程施工的精准度，在充分做好各项准备工作的基础之上，对钢结构工程施工内容进行仔细的检查，主要明确钢结构焊接的坡口形式，并对间隙尾度以及钝边等进行细致的检查，保持焊接场地环境的整洁，并及时清理焊接过程中产生的垃圾，防止在焊接工程实施期间，存在其他杂质类物质影响最终的焊接效果。除此之外，还应当不断明确焊接工程实施的具体顺序，并对焊接的温度合理地控制，明确焊接的各项参数设置，并根据焊接工程施工的实际需要，进行施工工艺的设置，确保其符合焊接工程进行的需要，针对可能存在的焊接工程偏差问题，应当采取有效性手段加以解决，以此保证焊接工程的顺利施工，能够在规定的时间内完成施工任务。

3.3、热处理消除法

热处理退火法的具体应用过程是，通过持续升温将钢结构整体或焊缝部位加热到Acl相交点下的合理温度即退火温度，同时在经过一段时间的保温后根据一定速度进行降温。因为钢结构材料的屈服应力与温度呈反相关，所以在达到退火温度时钢结构材料以及焊缝材料的屈服应力比残余应力低，而残余应力在局部塑性变形的作用下变小。与此同时钢结构与焊缝材料在退火温度环境中发生蠕变，然后其残余应力逐步被释放出去（见图1：退火过程中残余应力的变化）。在钢结构焊接过程中，热处理法的应用，通常能达到如下效果：第一点，能有效减少焊接残余应力，进而在一定程度上避免脆性断裂现象的出现，延迟裂纹的产生与发展同时还能保证钢结构的形状和尺寸，有效增强其抗疲劳能力与抗应力腐蚀能力。第二点，能促进热影响区域内母材与焊缝材料性能的进一步改善，增强焊接材料的延展性与韧性，并能将有害气体有效排出。

结束语

加强对钢结构残余应力及焊接变形的控制，不仅有利于提高焊接质量还对保证钢结构的稳定性等方面，有着十分重要的现实意义。因此施工人员必须充分了解焊接应力及焊接变形的涵义，深刻认知钢结构焊接残余应力及焊接变形产生的原因，合理选择焊接方法实现掉钢结构焊接残余应力及焊接变形的全面控制。

参考文献：

[1]高彦丽.低温条件下钢结构焊接技术[J].建材与装饰,2019(15):205-206.

[2]李果.钢结构施工重点难点探讨[J].建材与装饰,2019(10):22-23.

[3]侯彬.钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术分析[J].中国金属通报,2019(02):139-140.