建筑工程钢结构焊接施工质量控制要点

建筑工程钢结构焊接施工质量控制要点
摘要：钢结构是建筑工程中的常见结构形式，焊接属于重要施工环节，焊
接工艺水平将直接关联于钢结构的稳定性，进而影响建筑的整体品质，足以见得
合理焊接的重要性。

为此，文章首先阐述钢结构焊接的工艺要点，再结合建筑工
程实例，提出钢结构焊接施工工艺的主要流程，探讨常见问题以及技术突破要点，及常见质量问题的控制措施，以期在实际工程操作中可以提供相应的理论借鉴与
指导.。

关键词：建筑钢结构；焊接工艺；问题分析；作业要点
施工中,多方面因素均可能对钢结构工程焊接质量造成影响,很多问题也可能
随之出现,如焊接变形控制、焊接接头质量、焊后应力消除等方面。

为尽可能提
升钢结构工程焊接质量,文中围绕钢结构工程焊接质量控制要点开展具体研究的
原因所在。

1.钢结构焊接工艺要点
钢结构焊接是一项质量要求高、精度高的工作，需要准确把握焊接工艺要点，具体有：
（1）严格控制热输入和冷却速度，加强对焊接电流、焊接电压等关键参数
的监测以及动态化调节，保证焊接效果。

（2）准确监测焊缝，明确其中碳、硫、磷、氮、氢、氧的质量比重，判断
是否满足要求。

（3）焊接时加强对变形与应力的监测与控制。

（4）在焊接方法的选择方面，优先考虑高能量密度、低热量输出的方法，
焊缝长度较大时，采取多人分段有序焊接的方法。

高强钢焊接环节，需要密切关
注钢材的特性，据此挑选最具可行性的焊接材料。

（5）规范焊接，焊接后安排质量检验。

2.工程概况
侨乡文化馆主体结构外立面为阶梯形往上渐收，内部二层以上设四方锥体结构。

工程平面尺寸61.2m×61.2m，总建筑面积8952.31㎡，地上部分建筑总高29.85m，下有半地下室，埋深3.9m，内部为金字塔式48米跨大空间。

图1 侨乡文化馆主体结构
2.1钢结构焊接的施工流程
按照“钢柱→主梁（斜撑）→次梁”的基本流程有序施工。

待钢柱安装到位后，开始安装主钢梁和斜撑，由此类构件共同构成主体框架结构。

以串吊的方法组织吊装作业，提高效率。

钢结构施工中，以安装为主线，结合实际施工进度适时安排测量校正、焊接等相关工作，构成流水化作业模式，有条不紊地将各项工作有效落实到位。

施工流程，如图2所示。

图2 钢结构焊接施工流程
2.2焊接方法及焊接准备
工程采用焊条电弧焊和CO2半自动保护焊,CO2半自动保护焊用于柱梁刚接、
柱柱对接,焊条电弧焊用于焊接其他焊缝。

为保证焊接质量,在焊前准备环节投入
了大量精力,包括开展针对性的安全和技术交底,且正式焊接在焊接工艺评定合格
后开展。

采用350~380℃,1.5~2h的保温时间对低氢型焊条进行烘干处理,处理后
在110~120℃的保温箱中保温,随用随取,如大气中放置烘干后的低氢型焊条4h以上,需重新烘干,焊条最多烘干2次,且不得使用受潮的焊条、锈蚀的焊丝、焊芯
生锈或药皮脱落的变质焊条。

焊前还需要将坡口及坡口两侧各20mm范围内的锈、净油清除,且采用与打底焊相同的定位焊焊接方法,需按照正式焊接要求进行,以
此完成牢固可靠的定位焊,且不得出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷。

焊接前,还需要
对组装质量进行复查,焊接部位清理情况和定位焊质量需得到保障,否则需开展针
对性修正。

如现场有8m∕s以上的风速,焊条电弧焊应采取防风措施,如2m/s以
上的风速,气体保护电弧焊也应采取防风措施。

2.3焊接工艺要点
为控制焊接质量,工程严格编制了焊接工艺流程图。

在钢结构焊接施工中,对于分节安装的钢柱,许多小型框架结构会在安装过程中形成,为减少结构因焊缝收缩出现的破坏,采用由内向外的焊接顺序,以此保证存在始终自由进行的焊缝收缩变形,现场焊接需在流水段内钢柱及框架梁安装、矫正、固定完毕后开展。

以H
型钢与H型钢栓焊对接为例,采用焊条电弧焊和熔化极气体保护焊,焊接需要首先初拧腹板高强螺栓扭矩,随后焊接翼缘板,基于冷却后的翼缘板焊缝,终拧腹板高
强螺栓。

焊接翼缘板1名焊工负责同1个接头焊接,应先后焊接下翼缘板、上翼
缘板,如2名焊工负责同1个接头焊接,则应对称施焊,采用多层多道焊。

箱形矩
形柱对接采用的焊接方法包括药芯焊丝电弧焊、焊条电弧焊和熔化极气体保护焊,焊接过程要整体对称施焊,2名焊工同时负责每个焊口的对称施焊。

腹板对接焊缝需首先进行焊接,随后采用包角围焊进行翼缘板对接焊缝焊接,需保证焊接接头错开,同样采用多层多道焊,每2层间焊道接头应相互错开30~50mm,2名焊工焊接的每层需错开焊道接头。

为保证钢结构焊接质量,对雨天及大风天中焊接进行了针
对性防护,以此规避焊缝温度骤降、焊接材料受潮等问题,如在专用的棚内放置气瓶、焊丝、焊机。

为保证高空焊接的顺利开展,还针对性设置了图3所示的防风
设施,如果这种防风棚不便搭设,则采用压型板制成的小挡板封闭焊口。

图3 高空焊接防风措施（单位：mm）
此外,在焊缝返修方面也投入了大量精力,如采用铲凿、钻、砂轮打磨等方法去除气孔、夹渣、焊瘤等缺陷,采用补焊处理咬边、弧坑不满、局部缺陷、尺寸
不足,辅以针对性的焊接检验,钢结构焊接质量最终得到了较好保障,后续施工也
得以顺利推进,因此,该工程的钢结构焊接质量控制具有较高借鉴价值。

3.钢结构工程焊接质量控制要点
3.1焊接变形控制要点
钢结构工程焊接质量需重点关注焊接变形控制,需要采用能够减小构件变形
和收缩最小的焊接工艺,同时严格控制焊接顺序。

在应用十字接头、T形接头、对
接接头时,对于较易翻转或具备有利放置条件的构件,可开展双面对称焊接,对于
属于对称截面的构件,焊接可围绕对称于构件中性轴开展。

如存在对称于连接杆
件的构件节点,对称焊接可围绕节点轴线对称轴开展。

对于非对称双面坡口焊缝,
焊接施工需严格按照一定顺序开展,如板材的厚度较厚,轮流对称焊接需循环多次。

对于较长的钢结构焊缝,应优先采用多人对称焊接法、跳焊法、分段退焊法等焊
接方法。

在构件焊接过程中,为实现收缩和变形的有效控制,还可以采用预置反变
形法或开展预留焊,反变形量和收缩余量可基于针对性的试验或计算确定。

在装
配焊接构件的过程中,焊接应按照从大到小的接头收缩量顺序开展,接头拘束可得
到有效控制。

3.2焊后应力消除要点
钢结构工程焊接质量控制离不开高水平的焊后应力消除工艺的支持,如存在
明确的施工要求需要进行焊后应力消除,接头承受拉应力部分需首先确定,同时还
需要关注焊缝较密集的构件或节点,一般采用疲劳验算方法,应力消除基于整体退
火或局部退火的工艺实现,如基于加热炉进行整体退火,采用电加热器进行局部退火。

如存在结构稳定尺寸,可采用振动法消除应力。

在基于局部退火的应力消除
实践中,需严格遵循相关技术标准,如采用配备温度自动控制仪的加热设备,并保
证加热设备满足使用要求的控温、测温、加热性能。

还需要控制每道焊缝侧面的
加热板宽度,该宽度至少为200mm,且至少为3倍钢板厚度。

如构件未开展加热处理,保温措施的针对性选用也不容忽视。

如消除焊后应力采用振动法,需基于行业
标准控制工艺参数和技术应用。

钢结构工程多采用锤击法消除中间焊层应力,使
用小型振动工具或圆头小锤进行锤击,需避开焊缝坡口边缘的母材、盖面焊缝、
根部焊缝等部位。

3.3焊接接头质量控制要点
在基于角接接头、十字接头、T形接头等类型接头的钢结构焊接施工中,为控
制焊接接头质量,需采用全熔透的对接和角接组合焊缝。

对于采用加强角焊缝的
焊脚,尺寸不小于δ/4。

如吊车梁等构件有疲劳验算要求,位于上翼与腹板的焊脚
尺寸需满足δ/2,且焊接尺寸不应超过10mm,同时有0~4mm焊脚尺寸偏差。

对于
全熔透双面坡口焊缝,可存在不等厚的坡口深度,但需要保证1∕4接头厚度≤较
浅的坡口深度部分。

对于部分熔透的焊接形式,需基于设计文件要求控制有效焊
缝厚度,对于属于角接接头和T形接头的接头形式,需严格控制组合焊缝(角焊缝
与部分熔透坡口焊缝构成)的加强角焊缝焊脚尺寸在10mm内,且为1∕4的接头中
最薄板厚度。

4.结语
综上所述，在房屋钢结构的施工中，焊接属于重点环节，对钢结构乃至房屋
整体的质量有显著的影响。

合理选用焊接施工工艺并将各项工作规范落实到位后，可有效控制钢结构的焊接变形量，保证焊接效果。

但焊接作业条件复杂，受焊材
质量、焊接施工环境等多项因素的影响，焊接时仍有可能出现异常，因此工程技
术人员需持续探索，逐步提高焊接施工工艺的应用水平，有效保证钢结构焊接施
工效果。

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