钢结构焊接工艺工程及应用发展之探析


钢结构焊接工艺工程及应用发展之探析 【摘要】:焊接作为构建钢结构的一种主要连接方法,在物理、 化学、冶金、材料、电子、计算机、自动控制等学科迅猛发展的今 天,随着新技术、新材料、新设备、新工艺的不断涌现,在我国建 筑钢结构建设中发挥更加重要的作用。据统计,约 50%以上的钢材 在投入使用前需要经过焊接加工处理。因此,焊接水平的提高是实 现钢结构技术快速发展和确保建筑钢结构施工质量的关键所在 【关键词】:钢结构焊接;技术;焊接质量;定位焊 中图分类号:tu391 文献标识码:a 文章编号: 1.钢结构焊接的基本要求 在焊接前,应检查并确认所用焊接设备工作正常,仪表工具良 好齐全。对于外观要严格要求的钢结构构件,在对焊缝外观质量不 符合标准要求的,必须及时进行修磨处理。尤其是焊接球节点网架 焊缝、螺栓球节点网架焊缝以及圆管 t、k、y 形节点相关线焊缝, 其内部缺陷分级以及探伤方法应分别符合国家相应焊缝标准规定。 焊接的材料选用相对讲究,要求不同钢结构材料要对应不同的焊 条,对于 q235 钢材料则采用 e4303 焊条;而 q345 钢材料则采用 e5015 焊条。产品检验试板材质、板厚、坡口尺寸,轧制方向应与所代表 的杆件相同,并应接在首件一同时施焊。当不能接在杆件上施焊时, 必须用与所代表杆件相同的焊接条件施焊。而对于工程中存在异种 材质焊接,则应当根据母材的抗拉强度级别相同的焊条,在焊接高 强钢时,因母材溶入影响,焊缝金属实际抗拉强度比焊条牌号的名 义强度高得多。这时可以选用抗拉强度低一等级的焊条,以有效地 使焊缝金属与母材实际等强;最终焊接材料按照母材低强度材质选 择。 焊接次序则考虑到由于所焊接部位的间隙不同,应先焊接间隙 小的部位,再焊接间隙大的部位,这样才能焊接造成的构件变形。 多层焊的每道焊完后,必须将熔渣及缺陷清除干净,并经确认无裂 纹缺陷后,再焊下一道。 对钢结构构件采取焊接施工时,引弧应在垫板、帮条形成焊缝 的部位进行,禁止烧伤主筋。在焊接钢构件过程中应即时清楚焊渣, 确保焊缝表明光滑而且焊缝余高平缓过渡、弧坑应填满。焊接关键 是要选用合适的电流、应当防止电流过大、电弧拉得过长、控制好 焊条的角度和运弧的方法。禁止在焊缝区以外的母材上打火引弧, 在坡口内起弧的局部面积应熔焊一次,不得留下弧坑。 2.焊接施工的质量标准 对于钢结构工程来说,鉴于焊缝连接质量对于结构受力起着关 键的作用,因此焊接完成后,正确地判定焊缝质量是相当重要,这 包含着焊缝的外观判定等。 2.1 施工单位必须对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法等进 行焊接工艺的评定,同时根据评定结果来确定焊接工艺。 2.2 钢结构构件采取焊接后,其焊缝表面不应有裂纹、焊瘤等缺 陷,对于一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹等缺陷; 尤其是对于以及焊缝更不得出现有咬边、未焊满等缺陷。工程实践 表明,笔者总结了对于焊缝的外观,必须达到外形均匀、成型良好、 金属与焊道过渡平缓,对于焊渣基本清楚干净。 2.3 焊钉焊接后的应对其采取弯曲试验检查,对于其焊缝和热影 响区不应有肉眼可见的裂纹。 2.4 可采用观察检查或使用放大镜、钢尺和焊缝量规检查二、三 级焊缝,确保其外观质量标准应符合相应规范要求。值得注意的是, 对于三级对接焊缝应当按照二级焊缝标准来判定其外观质量。 2.5 对于焊成凹形的角焊缝、对其母材与焊缝金属采取平缓过渡 方式,而对于加工成凹形的角焊缝,则禁止在焊缝表面留下切痕。 3.不同情况钢结构焊接技术 3.1 冬雨季钢结构焊接技术 对于冬季焊接钢结构的现场焊接时,当风力大于 6 级时,在焊 接处周围设置挡风屏,和雨雪遮挡伞,以防止风力和雨雪影响焊接 质量。焊接钢结构前应当清除焊接件表面的水、雪和水分,并用火 焰将焊接缝两侧加热到 36℃以上,再进行焊接。焊接完毕后,仍应 保留挡风,防雨、雪措施直到焊件自然冷却到环境温度为止。 雨季焊接作业区的相对湿度应当确保小于 90%,当焊件表面潮湿 或有冰雪覆盖时,应采取加热祛湿除潮措施。而对于冬季焊接时, 焊接作业区的环境温度低于 0℃时,应将构件焊接区各方向大于或 等于两倍钢板厚度且不小于 100mm 范围内的母材,加热到 20℃以上 后方可施焊,且在焊接过程中均不低于这一温度。实际加热温度应 根据构件的构造特点、钢材类别及质量等级和焊接性能、焊接材料 熔敷金属扩散氢含量、焊接方法和焊接输入等因素确定,其加热温 度应高于常温下的焊接预热温度,并由焊接技术责任人制定作业方 案经认可方施焊。 3.2 定位焊 鉴于钢结构建筑,其一个节点通过存在较多构件,因此定位焊 在钢结构焊接中尤其存在较多。施工时,定位焊采用的焊材型号应 与焊件材质相匹配,焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求,而且焊 接必须由持有相应合格证的焊工施焊。 进行钢结构定位焊施工,定位焊缝应距设计焊缝端部 30mm 以上, 长度为 60-100mm,定位焊缝的间距一般为 400-600mm。对于长大杆 件应适当加大定位焊缝长度,并缩短其间距。定位焊缝的焊角尺寸 不大于设计焊角尺寸的一半,但不应小于 4mm。 3.3 磨修和返修焊 焊角尺寸、焊坡、余高等超出规定上限值的焊缝及小于 1mm 且 超差的咬边,必须修磨匀顺。焊缝咬边超过 1mm 或焊角尺寸不足时, 可采用手工焊补焊,补焊后,修磨匀顺。焊接时应采用碳弧气刨或 其它机械方法,清除焊接缺陷,在清除缺陷时,刨除利于返修焊的 坡口,并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮,露出金属光泽。焊接裂纹 的清除长度应由裂纹端各外延 50mm。钢结构返修焊缝应按原焊缝质 量要求检查;尤其是对于重大缺陷(主要是裂纹)的修补,应做好 修补记录。 4.钢结构焊接技术应用及发展 钢材的焊接性能根据钢种的强度级别、热处理方式的不同,有 很大的差别,其主要体现在预热温度、焊接热影响区性能及焊接工 艺上。目前主要针对系列高强度建筑结构钢和专业化用钢种,而开 发配套的建筑结构用焊接材料,如耐火钢用焊接材料

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