建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施

建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治
措施
摘要：在建筑工程整个施工环节中，钢结构施工技术占有重要地位，在实际
操作中，造成钢结构出现问题的原因最常见的就是相应的焊接问题，想要做好焊
接工作，质量和安全控制工作显得尤为重要。

但是，在实际施工过程中，依然存
在很多管理方面的问题，比如施工管理制度落后、模式陈旧，监管不到位，都会
影响到钢结构焊接质量，所以，做好施工现场的有效把控，明确钢结构裂纹产生
机理，才能对症下药，全面做好相应控制工作。

关键词：建筑；钢结构；焊接裂纹；产生机理；防治措施
1钢结构焊接技术类型
建筑钢结构焊接技术类型中，根据焊接的温度进行细分，可把其分为低温焊
接技术与高温焊接技术两大类。

在选取低温焊接技术进行焊接时，焊接所需的温
度较低，需充分做好相关的保温举措，对钢结构进行焊接工作前，需做好相关的
防护举措，在焊接区域形成密封空间，能够有效缩减热能量的损耗。

低温焊接进
程中，需对钢结构材料进行预热操作，预热温度不可高于普遍情况下焊接的温度。

当选取高温焊接技术进行焊接，在焊接原材料选取时，需着重关注原材料的强度。

在处理焊接接头与焊缝过程中，需确保焊材与母材相符合，焊接原材料需确保具
备较高的冲击韧性，这样才可以确保钢结构的焊缝和焊接热影响区域的韧性符合
规范需求。

2建筑钢结构焊接裂纹的产生机理分析
建筑钢结构产生裂纹的原因是多种多样的，其中冷裂纹和热裂纹属于比较典
型且常见的裂纹种类。

2.1冷裂纹的产生机理
冷裂纹的出现一般常见于多层焊接施工阶段，处于焊缝位置中，因为进行多层焊接操作的时候，对钢结构自身温度的要求较为严格，如果不能有效掌握好温度变化，就会对整体结构造成一定的毁损，进而引发裂纹情况的出现。

进行建筑钢结构焊接的过程中，最容易受到影响的位置就是焊接接头处，因为会大面积受到淬硬组织的作用力，建筑结构本身或多或少会产生一些变化，此时，结构内部的氢分子的产生异常运动，最后全部集中到建筑钢结构受损处的位置上，随着时间的推移完成冷却和沉淀，最后出现冷裂纹，会对钢结构整体稳定性造成不利影响。

2.2热裂纹的产生机理
进行建筑钢结构焊接工程的施工，焊缝金属在凝固的过程中，如果内部温度比较高，很容易产生热裂纹问题，热裂纹的本质是晶间断裂。

究其发生的根本原因主要体现在，钢结构焊接操作中，因为整体受热情况不均匀、或者在冷却和凝固的过程中，产生的拉力本身与实际应存在的应力之间存在较大差距，导致在结晶的过程中出现和掺杂了很多杂质，使得结晶的金属纯度大打折扣，当结构的杂质积累到一定的量，此时会出现一种“晶界薄膜”，存在于钢结构表层的薄弱位置，进而出现热裂纹。

3建筑钢结构焊接裂纹防治措施
为提升研究的实践价值，文中以某建筑裙房工程作为对象进行探讨。

图1 裙房桁架三维图
3.1焊接材料的有效控制
早在上个世纪40年代焊条电弧焊就已经在建筑钢结构进行推广和应用，随
着新技术和新材料的不断涌现，气体保护焊接等技术受到普遍欢迎，在提升焊接
效率、保证焊接质量的同时，还有效缩短了施工工期，节省施工成本，实现经济
效益和社会效益发展的统一性。

因为建筑钢结构的焊接作业具有很多技术类型，
应用不同焊接技术的时候，所需要的材料存在较大差异性，此时，需要施工人员
从实际角度出发，结合施工现场具体焊接情况，选择合理的焊接材料，满足建筑
钢结构整体性和安全性发展要点，不断提升施工效率，达到预期效果。

需要注意
的是，在焊接的时候，应有效选择与钢结构所匹配的焊接材料，在强度和韧性方
面做好综合试验检测工作，以此不断提升施工效果。

3.2完善优化建筑钢结构焊接及切割工艺
建筑钢结构在应用进程中具备许多优点，焊接技术是钢结构建设进程中最为
关键的一门技术，能够将钢结构的价值与性能最大化呈现出来，在建设进程中，
多种创新技术运用到建筑钢结构施工进程中。

在焊接和分割钢结构过程中，当前
智能化焊接和智能化切割依旧处于研发阶段，其主要选择智能化切割和焊接的方
法进行建设，该方法不仅可以有效地把控焊接质量，还能够有效节约施工原材料，提高钢结构施工的整体安全与质量。

3.3高强钢焊接技术
在采用高强钢焊接技术时应选择合理焊材，强节点弱杆件施工时应选择冲击
韧性、强度均高于钢材标准规定的最低值的焊接材料，以保证焊接接头各方面性
能均达到标准规定的最低值，提高焊缝的可塑性。

在厚板焊接过程中，施工人员
应结合厚度效应选择合理强度的焊材，当节点拘束度较大时，配用低强焊材应保
证1/4板厚以下标准，保证钢材的冲击韧性。

同时，还应根据重点施工流程合理
选择焊材韧性，以确保焊缝、韧性均达到钢材的基本标准要求。

施工人员应选择
碳当量评定法、热影响区最高硬度试验评定法、插销试验临界断裂应力评定法等
评价高强度焊接性，并进行裂纹试验控制。

在确定最低预热温度时，施工人员应
充分结合坡口试样抗裂试验进行，以达到预期的硬度控制效果。

施工人员应根据
不同板厚T型接头角焊缝热影响区硬度达到350HV对应的冷却温度确定焊接线能量，并结合板厚范围、裂纹敏感指数、熔敷金属扩散氢含量确定最低预热温度，
根据钢材特定曲线、冷却时间以及接头输入等因素确定最低预热温度。

3.4层状撕裂的解决途径
层状撕裂是焊接裂纹的一种表现形式，其本身具有一定的隐匿性，也就是说，从外部无法捕捉到裂纹的存在，是一种内部的低温开裂。

正是由于其本身特性，
给工作人员造成了一定困扰，为了有效的改善这一问题，需要通过优化结构的选
择以及节点的设计的实现。

其一是优化对于结构的选择，保证钢结构材料本身性
能以及抗裂性能够符合要求；其二，要优化结构节点的设计，选择出最为合适的
设计形式，减少外力对于钢结构的作用，进而降低层状撕裂的发生概率。

3.5提升焊接的质量
在钢结构焊接过程中，焊接裂纹现在较为常见，为了减少这种情况的出现，
需要以实际为基础，逐步提升焊接质量，实现焊接工作的优化更新。

因此，在焊
接过程中，为了降低裂纹现象的发生概率，必须要对裂纹状况有一个大致的了解，并且根据实际情况着重找出其中存在的问题重点，由此来实现对于焊接工作的改良。

这样一来也就加大了施工人员的工作压力，在施工过程中需要其按照标准来
实现焊接工作的优化，减少裂纹现象的出现。

结论
综上所述，建筑钢结构焊接技术作为建筑工程的重要架构，相关单位必须要
对其予以足够的重视，当然这也是现代建筑工程的主要需求所在。

故此，本文也
对此做出了相应探究，重点分析了当期阶段钢结构焊接裂纹的产生机理，并且提
出了相应的防治方案，以此来实现焊接技术的优化，通过不断优化施工理念，降
低安全事故，提升钢结构焊接质量，进而满足现代建筑行业的需求。

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