钢结构施工过程中低温焊接技术分析

钢结构施工过程中低温焊接技术分析

【摘要】由于低温环境下，钢材容易发生脆断现象，会加快焊缝、母材热影响区的冷却速度，从而产生淬硬组织，增大了脆性。这使得建筑钢结构中常用的低合金钢（如q345）的危害性加大。因此本文通过研究低温环境下的钢结构焊接技术，提出焊接时的注意问题，要严格按照相关工艺进行施工。并对低温环境下不同的焊接工艺内容进行了一番介绍。

【关键词】钢结构低温焊接技术措施

中图分类号：tu391文献标识码： a 文章编号：

一、前言

焊接时构件钢结构的主要连接方法，如今物理、化学、冶金、计算机等不断发展，使得出现了许多新工艺、新设备、新材料。这些技术内容在我国的钢结构建设中发挥了非常重大的作用。提高焊接水平能够在很大程度上保证钢结构技术快速发展，并对建筑钢结构的施工质量给予有力的保证。低温环境对钢结构的焊缝有很大的危害作用，我们要采取科学、合理的低温焊接技术及工艺措施。

二、低温焊接技术

为了实现施工的进度要求以及保证建筑钢结构施工的质量良好，我们需要对低温焊接技术进行严格的分析，并对工程中的焊接材料、规格、焊接位置等方面进行慎重考虑。

1、分析低温焊接技术

在低温焊接技术中，不同的预热温度会带来不同的焊接强度，尤

其在厚板焊接上，低温环境会对强度指标带来很大的影响。因此重视环境温度的提高以及准确的预热温度是尤为重要的；当然降低预热温度会在很大程度上减小焊缝的综合指标，其最大原因是因为过低的环境温度加大了焊缝冷却的速度；焊接热循环的传导方式使得20mm厚度的薄板比60mm的厚板受到低温环境的影响小；焊接质量并不是有环境温度唯一决定的。但是改变环境温度，尤其是改变母材本身的温度会直接影响低温焊接的成功率。

2、低温焊接理论分析

焊缝金属会受到建筑钢结构低温焊接的破坏性影响，其主要表现是使得焊缝金属出现裂纹，并使得工作状态容易发生脆断。而且温度的改变会在很大程度上影响脆断机理，其中包含着一定的客观规律。

第一，采用低温焊接的方式，其冷却速度比常温焊缝的快。冷却之后会直接影响二次结晶，出现淬硬组织，并提高了硬度，从而增大了冷裂纹的敏感性。

第二，如果结构的拘束度很大，则会产生很大的焊缝冷却速度，这会在很大程度上增加焊缝一次结晶的区域偏析。如果外加的拉应力作用较大，就会产生热裂纹，以焊缝中心处出现结晶裂纹的形式出现。

第三，增加了冷裂纹的延迟效应。在冷却焊缝金属的过程中，会大大降低游离氢的溶解速度，而一旦冷却的速度变快，就会发生冷裂纹的现象。延迟效应的增大会使得残留在金属中的氢含量增大，

二者的关系是以正比的形式存在。

第四，低温环境下容易发生脆断，尤其是快速加载焊缝时，会增大了工作的危险性。这时，临界转变温度会有一定程度的提高，并与拉应力以及焊接残余应力共同作用，降低结构的静荷载强度，这会使得远低于材料焊点的外力作用下发生脆断的可能性增大。

第五，预热效果变弱，在温度、预热时间相同的情况下，低温的效果会比常温的差，其焊接的层间温度较难得到保持。

因此从以上低温焊接理论中发现，冬季进行焊接工程的关键任务是尽量避免在三向应力同时存在的情况下，进行施焊，而且要尽一切可能提高焊接环境和结构构件的实际温度。

三、焊接工艺的选择

1、接头坡口形式:焊接接头开坡口主要是为了保证电弧能深入焊缝根部,使根部能够焊透。在选择坡口形式时应考虑保证焊缝焊透,坡口形状易加工,提高劳动效率,节省焊材,减小焊后变形的可能性等。因此,实际工程中应根据现实条件采用合理的坡口形式。本工程钢板主要采用单边坡口焊，t形接头采用k形坡口。

2、焊接材料:钢结构焊接接头的质量在很大程度上取决于所选用的焊接材料。焊接材料的选择必须根据母材的成分、性能、接头形式及质量要求综合考虑。焊接材料选择不当,熔敷金属中掺入合金元素,易使焊缝过渡区产生脆相或裂纹。因此,在超低温条件下焊接,在满足设计强度的要求下,优先采用屈服强度较低、冲击韧性好的低氢碱性或钛钙型焊条。在超低温环境下焊条还应进行烘焙。

3、焊接顺序:合理的焊接顺序能够有效地控制焊接变形。焊接顺序一般先焊缩量较大节点、后焊缩量较小、先单独后整体,分解拘束力的合理顺序,从根本上减少撕裂源。本工程由于十字形钢柱对接组合焊缝比较长,由两名焊工从中间同时向两端进行退焊，以防钢柱的扭曲变形。

四、焊接工艺在低温施工的防护以及注意的问题

1、防护措施

在冬天实施钢结构的焊接工艺过程中，需要注意一定的防护措施。一是要注意及时发放定做的“三防“焊接服装，而且要配备护膝，保暖的小棉袄、皮棉鞋、较薄的皮手套、防寒帽等；二是在有条件的操作面，要尽一切可能保证焊工是以坐姿的方式进行焊接，可以在最大程度上减小焊工的体能消耗。

2、钢结构低温施工下注意的问题

在冬季或是低温环境下施工时，要注意很多问题。

在制作或安装钢结构时，要严格按照钢结构冬季施工的相关规定进行施工；对钢构件进行正温制作，负温安装时，要充分考虑在不同那个的环境温度下设置构件的收缩量，并在施工过程中使用偏差调整的相关技术，保证施工合理、科学的进行；要对参加焊接负温钢结构的施工人员进行相关工艺的培训，保证考试合理，并取得相应的合格证；要对负温情况下使用的钢材及相关连接材料，附带质量证明书。保证钢材料符合产品标准；要在焊接前，对焊剂进行一定程度的烘烤，保证其含水量小于0.1%；

在组装构件时，要根据工艺的相关要求进行有内向外的扩展组拼，并要预留合理的焊接收缩值。而且要将50mm内存留的铁锈、毛刺、泥土、油污、冰雪等杂物清除，保证接缝处于干燥的程度，没有残留水分的存在；根据气温条件编制钢构件安装顺序图表，施工时严格按规定的顺序进行安装；负温安装的柱子、主梁立即进行矫正，位置校正正确立即永久固定，当天安装的构件要形成稳定的空间体系；季运输、堆放钢结构时采取防滑措施，构件堆放场地平整坚实无水坑，地面无结冰。同一型号构件叠放时，构件应保持水平，垫铁放在同一垂直线上，并防止构件溜滑；不合格的焊缝铲除重焊，按照在负温度下钢结构焊接工艺的规定进行施焊；使用钢索吊装钢构件时应加防滑隔垫，与构件同时起吊的节点板，安装人员需用的卡具等物用绳索绑扎牢固。

五、结束语

低温焊接时冬季钢结构施工的重要手段，在有些省市，其冬季的温度达到零下15摄氏度，而且持续的时间较久。为了满足冬季施工中的进度，要适时开展钢结构的冬季焊接施工。项目技术人员要充分考虑低温厚钢板的质量控制问题，通过分析实际情况，制定出科学、合理的技术控制措施及其焊接工艺，尽最大可能减少环境带来的不利因素。这样才能在最大程度上提高焊接的质量，并减少焊接的变形程度，从而达到施工的质量要求。在实际施工过程中，会存在许多影响焊接质量的因素，比如施工人员存在较弱的质量意识，没有一定的工作经验，存在不合格的材料、仪器、设备等，或