试论施工现场环境对钢结构焊接质量的影响

试论施工现场环境对钢结构焊接质量的影响

摘要：随着国民经济的快速发展，人们对于住房需求的日益攀升，加上人们对

生活空间的要求也越来越高，这就促进了钢结构建筑的发展，与之相关的就是针

对钢结构的焊接工艺的发展。本文对钢结构焊接现场环境的分析探讨，必要时采

取相应措施提高焊接质量。

关键词：施工现场；焊接质量；钢结构；环境

引言：钢结构建筑可以说是最近十多年以来的新兴产物，以前人们很难将其

与我们的生活居住空间联想在一起，在进行钢结构施工作业时，焊接施工要占到

整个施工周围的很大一部分时间，这是因为钢结构建筑的主要材料和零构件均是

钢材，需要通过焊接将这些钢材和构件牢固的连接在一起，进而为整体的钢结构

提供稳定的支撑作用。从很多的钢结构焊接施工来看，目前的钢结构焊接工艺还

存在很多的问题与不足，同时对于这方面的理论研究又相对欠缺，我们需要去分

析影响钢结构焊接施工的因素，然后积极的采取应对策略解决存在的这些问题与

不足。

1新时期建筑钢结构特征与焊接难点说明

首先，我国是钢铁生产大国，在满足本国自产自耗的基础上还有较大的库存，在国家提倡去产能的基础上，一些大胆的建筑设计师创新性的提出了钢结构式建筑，这就为钢材的使用增加了更多的途径，预计在未来的很长一段时期，钢结构

建筑将会是新时代发展的主流；其次，钢结构普遍采用高强度螺栓固定和焊接这

两种方式来进行紧固，前者主要应用在构件与钢板之间的连接，大型钢材之间的

连接仍旧是需要通过焊接来实现的，但是目前焊接技术还存在很多的不足，比如

像高空焊接作业难度大、危险系数高，当然高空中位置的把握也不是很精确的；

再者，在进行钢结构的节点焊接时，钢材因为受热的作用会产生较大的应力，使

得接缝处发生肉眼不可见的变形，久而久之在应力的长期作用下就会发生断裂；

新型焊接材料和钢结构材料的出现使得焊接工艺发生变化，由于焊工的经验不足

等种种原因，往往会导致焊接质量下降；最后就是焊接作业缺乏统一的评估指标，这会影响到人为的对焊接工作的判断。

2钢结构焊接现场环境特点分析

第一、焊工长期生活在因为焊接时产生的高温、能见度低的环境中，缺少娱

乐设施的调剂，野外出差频率高；

第二、施工环境经常性变更，施工现场空间有限，有时还需要进行高空作业；

第三、施工环境恶劣，影响因素较多；

第四、焊接作业时产生的温度较高，钢材的导电导热性能较好，稍有不慎就

会对施工人员的人身安全造成伤害。

3钢结构焊接环境的影响因素分析

第一、空气温度的变化会影响焊接操作，同时也会影响焊接设备的工作性能；

第二、当空气湿度相对较大时，周围的空气中的大量水分子中分离出来的氢

原子和氧原子会扩散到熔池中与焊缝中的铁原子发生反应，这样所导致的后果就

是焊接接头位置的焊缝刚度下降，时间一长就会出现断裂，这时极其严重的危害，与此同时它还会影响到焊接材料的性能。

第三、空气中风速的影响，在进行高空作业时，刮风会导致焊接设备发出的

电弧形态发生改变，影响到焊接作业的稳定性；其次是风力越大它会影响焊接过

后焊缝冷却速度。

第四、焊接前没有彻底的清理焊处的油漆、铁锈等杂质，它们的化学式中富

含C、O、H 等化学元素。当我们在进行焊接作业时，受杆高温的影响，这些原子就会直接的参与到与铁原子的化学反应中来，影响焊缝的固化。

4焊接缺陷的表现形式分析

4.1气孔

气孔的存在降低了焊缝的有效截面，降低焊缝金属的强度和韧性，影响疲劳

强度和动载强度。气孔的类型主要是氢气孔和 CO气孔。

第一，氢气孔。低碳钢和低合金钢在多数情况下，氢气孔存在于焊缝表面，

形似喇叭口而气孔周围有光滑的内壁。现场环境湿度大的状况下，钢材表面湿润，坡口水分多、焊条含水率高，焊缝无法保证冷却速度，氢元素存于内部则产生气孔。

第二，CO气孔。焊件或焊丝表面黄色铁锈、氧化铁皮在加热时分解出[O]，

与金属自身的[C]合成 CO。当结晶过快时来不及逸出，形成了沿结晶方向分布的

条虫状内部气孔。

4.2裂纹

裂纹是焊接变形中最为常见的一种，它的产生会导致焊缝的承载能力下降，

极其容易受到外界环境的作用而影响到钢结构的整体稳定性。它按照裂纹的形成

原因可以分为冷裂纹、层状撕裂、热裂纹这三类。冷裂纹的形成原因是在焊接结

束后进行冷却是产生的，当温度快速的下降时金属材料会因为热胀冷缩的时间过

短而产生冷裂纹；层状撕裂主要形成在钢材的边沿处，这类故障可以借助专用设

备来进行检测，当发现问题时可以迅速的给于处理；热裂纹形成的原因主要是因

为所选用的合金高强度钢材中的S、P杂质含量超标，致使在焊接冷却时速度过

快来不及抵消内部的应力而产生焊缝开裂。

4.3残余应力和变形

焊接操作中，热循环受热不均会导致节点受到约束作用，伸缩不自由导致应

力超出极限发生变形，降低了设备的承载能力。

5针对环境影响的防护方法分析

5.1优化焊接现场施工环境

为了确保焊接作业顺利进行，我们应当选择风速在2m/s~8m/s之间进行，这

取决主所使用的工具和焊接材料，与此同时周围环境的相对湿度应小于90％且温度不得低于0℃。焊件接口部位 100mm 范围内不得有水、油、锈等杂物。

5.2低温焊接实验分析

由于环境因素的影响，焊接区的温度低于 0℃时，这就是影响到焊接工艺的

顺利实施，同时也会影响到焊接设备的性能，因此我们需要先对其进行预热处理。然后按照将现场的焊接材料进行分类统计并详细的登记在册，然后结合所选用的

技术工艺来先进行焊接试验，调整好焊接参数之后接下来在进行焊接施工作业。

5.3设置防护棚

如果现场施工不满足规定的条件时，需要做好焊接前的挡风、避雨和保暖工作，这时可以通过搭设防护棚来防御不利的外部环境。防护棚的设置需要满足焊

接施工的最低要求，同时也要方便对施工现场的管理，此外他还应当具备临时的

存放保管能力，这样才能够确保焊接工作的顺利实施。防护棚可借助角钢、架管

等材料进行搭建，内侧一般可铺设彩钢板，外部进行三防布铺盖，底部借助阻燃

材料进行处理，在满足室内空气流通的情况下还需要做好雨水的防渗处理。

结束语：综上所述，在研究钢结构的焊接施工时，我们知道不同的原因对焊