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摘要:焊接是鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝工程最重要的分項之一,若焊接施工中存在選取方案不當、安全技術(shù)措施不全、針對性和可操作性差等問題,將造成焊縫質(zhì)量差,為后續(xù)的施工留下質(zhì)量和安全隱患,進而導(dǎo)致經(jīng)濟損失或人員傷亡。鑒于此,圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝以及性能進行分析,并對鋼結(jié)構(gòu)焊接管理的重要性、材料性能、技術(shù)應(yīng)用等方面展開研究,以此為我國技術(shù)創(chuàng)新與提升工藝水平創(chuàng)造良好的條件。
關(guān)鍵詞:建筑鋼結(jié)構(gòu);焊接工藝;性能分析
0引言
鋼結(jié)構(gòu)是指利用鋼制材料組成的結(jié)構(gòu),對于建筑工程施工來講具有非常重要的意義,是主要結(jié)構(gòu)類型之一。通常狀況下,鋼結(jié)構(gòu)的建筑強度較高,且應(yīng)用形式較廣,能夠符合多種建筑的實際需要,因此被廣泛應(yīng)用在施工中。此外,為了保證結(jié)構(gòu)的搭建可以滿足前期設(shè)計的需要,鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中需要利用熱熔的形式進行焊接。這種方法雖然操作簡單,但是稍有不慎,便會影響焊接質(zhì)量,難以滿足相關(guān)要求,為此對鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝以及性能進行分析,變得尤為重要。鑒于此,本文圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝以及性能進行分析,并對鋼結(jié)構(gòu)焊接管理的重要性、材料性能、技術(shù)應(yīng)用等方面展開研究,以此為我國技術(shù)創(chuàng)新與提升工藝水平創(chuàng)造良好的條件。
1影響建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接性能的因素
通常狀況下,鋼結(jié)構(gòu)在穩(wěn)固性上能夠有一定的保證,且力學(xué)性能可以保證結(jié)構(gòu)的安全。為了能夠更好地保證鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量,相關(guān)人員應(yīng)該對材料的性能進行詳細分析。然而在具體工程中,不同建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與技術(shù)的應(yīng)用,會對材料的性能產(chǎn)生影響,因此設(shè)計人員在進行方案規(guī)劃前,應(yīng)該對鋼材和焊接材料的化分、力學(xué)性能進行復(fù)驗。復(fù)驗后,其性能應(yīng)能符合國家現(xiàn)行有關(guān)工程質(zhì)量驗收標準的規(guī)定。技術(shù)人員應(yīng)該在具體工作中,將工程訴求與鋼結(jié)構(gòu)性能進行一一的比對,從而選擇最有效的方式。對于鋼結(jié)構(gòu)的焊接來講,碳含量的高低含量會影響最終的焊接質(zhì)量。一般情況下,碳含量越高,最終焊接的難度就會越大。根據(jù)現(xiàn)階段的調(diào)查來講,符合國家標準的鋼材主要是根據(jù)碳含量作為標準,在難度等級上,共有4個等級。當鋼材的強度大于450MPa且含碳量超過0.6%時,則最終焊接難度較大。此外,鋼材的使用方式也會直接影響這種焊接的難度。施工人員在進行結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及材料的采買時,必須要保證材料的強度與抗壓程度的比例符合要求[1]。
2建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝要點
焊接前鋼材和焊接材料必須要進行復(fù)驗,在合格后進行焊接工藝評定。焊接工藝評定是保證鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量的前提??赏ㄟ^焊接工藝評定,選擇最佳的焊接材料、焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊后熱處理工藝等,以保證焊接接頭力學(xué)性能達到設(shè)計要求。鋼材料的焊接工作難度較大,即使是擁有較多經(jīng)驗的工作人員,也不能夠一味地根據(jù)經(jīng)驗進行材料的選擇,必須在熟知鋼的性能以及規(guī)格的情況下才可進行技術(shù)應(yīng)用。此外,購買材料的渠道也是影響最終焊接質(zhì)量的重要因素,采買人員在進行購買之前,應(yīng)該選擇正規(guī)的供應(yīng)商,并對材料性能進行嚴格控制。在進行焊接坡口選擇時,技術(shù)人員需根據(jù)實際情況進行選擇,以此保證焊接的質(zhì)量。焊接坡口形式主要有以下幾種:I形坡口用于薄鋼板的焊接,可以采用電弧焊的形式進行;V形坡口操作簡單,是最常見的一種形式,多數(shù)會使用單面焊進行操作;X形坡口主要應(yīng)用于鋼板厚度在12~60mm的焊接中,能夠有效降低焊接的金屬質(zhì)量;U形坡口應(yīng)用于厚板,可以進一步減少填充金屬,能夠降低焊接過后產(chǎn)生變形的幾率。
3常見焊接方法及注意事項
3.1二氧化碳氣體保護焊
二氧化碳氣體保護電弧焊是指,使用二氧化碳氣體作為保護介質(zhì)進行焊接的一種新型方式。在具體工作中,由于其操作簡單,被廣泛應(yīng)用于焊接工程中。但是由于這種方式以氣體作為介質(zhì)保護,因此抗風(fēng)能力較差,多應(yīng)用于室內(nèi)工程。該技術(shù)運用了二氧化碳氣體的熱物理性能,主要優(yōu)勢為成本較低。通常應(yīng)用中,工作人員常會使用短路和熔滴縮頸爆斷的形式進行焊絲融化,由此導(dǎo)致飛濺情況較為嚴重。目前隨著焊接技術(shù)不斷優(yōu)化與完善,很多優(yōu)質(zhì)焊機已經(jīng)出現(xiàn)在人們的視野中,此類焊機可以保證焊接的穩(wěn)定,將飛濺降低到最小程度。不同的鋼結(jié)構(gòu)材料自身的性能不同,在焊機工藝的選擇上需要有一定的區(qū)別。在具體工作中,工作人員需要對鋼材料焊接工藝的特點進行詳細分析,根據(jù)其性能合理選擇焊接工藝。例如在進行高強鋼的焊接時,應(yīng)該加大對材料強匹配性的研究。
3.2埋弧焊及電弧焊
現(xiàn)階段,在我國的建筑工程中,所有的焊接工藝標準都是來源于《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》,但是在具體工程中也要具體分析,當工程的靜止荷載力與動態(tài)荷載力較大時,可以采用埋弧焊、焊條電弧焊等形式[2]。電弧焊是利用電弧作為能源,將電能轉(zhuǎn)化為焊接熱能和機械能的一種焊接形式,目前已被廣泛應(yīng)用于金屬材料的焊接作業(yè)中。焊條電弧焊的設(shè)備質(zhì)量較輕,可以被用于任何空間,且能夠?qū)Χ喾N金屬材料進行焊接。通常狀態(tài)下,焊條電弧焊的焊接設(shè)備電壓范圍為50~90V,因此在使用過程中需要進行安全防護,防止其對工作人員造成安全威脅。在使用之前,技術(shù)人員需要對焊接表面進行仔細清理,并結(jié)合實際需要選擇坡口的形狀和尺寸,最終進行電弧焊施工。埋弧焊是一種在焊劑層下利用燃燒進行焊接的方式,具有較高的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。采用埋弧焊作業(yè)時,由于焊絲導(dǎo)電長度不斷縮短,電流的密度逐漸提升,進而提高了電弧焊的焊接效率。這種焊接工藝在使用過程中,不會對外在環(huán)境產(chǎn)生煙塵,因此被廣泛應(yīng)用于壓力容器、鋼結(jié)構(gòu)制作等工況中。使用埋弧焊進行焊接,會運用到焊絲和焊劑兩種材料。焊劑、焊絲作為關(guān)鍵材料,其選擇和匹配正確與否,將直接對后續(xù)焊接的性能產(chǎn)生重要影響,因此在使用過程中,需根據(jù)相應(yīng)標準進行科學(xué)選擇。通常來講,焊絲與焊劑的使用比例為1.1:1.6。如果鋼材料焊件為細桿性質(zhì),則可運用節(jié)點焊接方法。在進行焊接時,必須加大對焊縫塑性的關(guān)注力度,以確保材料的韌度可以滿足實際需要。在焊縫工作完成之后,相關(guān)人員應(yīng)第一時間根據(jù)評價標準進行質(zhì)量評定。高質(zhì)量的焊接工藝是保證焊接技術(shù)能切實發(fā)揮自身作用的關(guān)鍵,為此應(yīng)該對焊接過程進行嚴格監(jiān)控。一方面應(yīng)該對加熱以及冷卻的溫度進行科學(xué)設(shè)置,使其符合國家焊接標準,在不破壞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行后續(xù)工作;另一方面加熱與冷卻的轉(zhuǎn)換時間也要合理掌控。與此同時,應(yīng)該根據(jù)材料的性能進行工藝選擇,以降低出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的可能,確保焊接質(zhì)量滿足需要。
4焊前預(yù)熱及溫度掌控
焊接工藝要充分考慮到焊件的層間溫度,如果周圍環(huán)境的溫度較低,則應(yīng)該適當?shù)奶嵘讣念A(yù)熱溫度,以此保證不同環(huán)境下焊接工藝的順利進行??刂坪缚p的橫截面積、長度,以降低材料出現(xiàn)裂縫情況的可能。在進行焊接前要合理的選用焊條的型號。鋼焊接時焊條型號以及預(yù)熱溫度如表1所示。在焊接作業(yè)中,應(yīng)考慮低溫情況的材料狀態(tài),即使焊接過程的質(zhì)量能夠滿足需要,也應(yīng)充分考慮到后續(xù)使用中的外界影響因素。要及時對材料進行保溫處理,以便在源頭控制裂縫的產(chǎn)生[3]。
5建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制和檢驗
在進行設(shè)備預(yù)熱時,溫度的控制尤為重要,在具體應(yīng)用中可以從以下幾個方面進行管理和控制:進行材料的裂縫實驗時,對裂縫的深度、寬度以及預(yù)熱溫度進行詳細記錄,并分析每一個參數(shù)是否符合實際需要。如果要保證焊接記憶的質(zhì)量,必須對這一過程進行有效控制及管理。在作業(yè)時,技術(shù)人員要盡可能控制好輸入溫度以及冷卻時間,以降低出現(xiàn)后續(xù)材料變形的可能。進行低溫焊接時,應(yīng)該做好保溫工作,以免出現(xiàn)熱量的損耗。如果運用的是厚鋼板技術(shù),則要對不同的坡口類型進行針對性保溫。若為高強鋼,則應(yīng)在確保其性能的前提下合理選擇焊接技術(shù)[4]。
6焊接變形原因與預(yù)防
6.1產(chǎn)生變形的原因
鋼材料焊接變形經(jīng)常發(fā)生,其主要原因包括幾個方面:一是焊接材料自身強度上較低;二是焊接人員水平較低,在焊接技術(shù)處理上有欠缺;三是焊接過程中溫度以及相關(guān)因素的控制較差,形成了不均勻焊接縫,從而引發(fā)變形;四是焊接寬度過大,且技術(shù)人員沒有第一時間對材料進行及時檢測。
6.2焊接變形預(yù)防方式
在實際工作中,作業(yè)人員科學(xué)選用焊料,保證焊料的材質(zhì)、強度、硬度都能夠滿足設(shè)計需要。技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合實際需要,對傳統(tǒng)焊接技術(shù)進行優(yōu)化與完善。如果材料的強度較差,則應(yīng)該適當降低電壓,以此控制好焊接的質(zhì)量。與此同時,在進行焊接時,溫度必須要根據(jù)相關(guān)標準進行選擇,否則會在后續(xù)使用中出現(xiàn)不均勻裂縫。一般情況下,焊接溫度在200~300℃最為合適。焊接工藝的選擇與使用會直接影響材料以及建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性,鑒于此情況,相關(guān)人員一定要加大控制與管理,不斷提升技術(shù)人員的專業(yè)水平,為我國建筑鋼材料焊接的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。
7結(jié)語
焊接是鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝工程最重要的分項之一,若焊接施工中存在選取方案不當、安全技術(shù)措施不全、針對性和可操作性差等問題,將造成焊縫質(zhì)量差,為后續(xù)的施工留下質(zhì)量和安全隱患,進而導(dǎo)致經(jīng)濟損失或人員傷亡。鑒于此,本文呢圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝以及性能進行分析,并對鋼結(jié)構(gòu)焊接管理的重要性、材料性能、技術(shù)應(yīng)用等方面展開研究。為了保證鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的力學(xué)性能,相關(guān)人員需要對鋼結(jié)構(gòu)進行科學(xué)加工。在進行焊接時,必須要采用合理的焊接工藝,以此提升結(jié)構(gòu)的整體性能,使鋼結(jié)構(gòu)可以在建筑施工中充分發(fā)揮自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,為建筑事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。
參考文獻
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作者:何旺 單位:福建省建研工程檢測有限公司
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