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摘要：随着社会经济的快速发展，钢结构在社会生活中得到了越来越广泛的应用，钢结构的发展丰富了钢结构的各类形式，并且发挥着日益重要的作用。钢材之所以可以组成一个比较完整的结构，主要是依靠焊接的方式。为了更好的保证钢材料的稳定性，运用合理的焊接技术是必要条件。随着计算机技术的快速发展，各类钢结构的安全性的加强更是离不开焊接技术。
关键词：钢结构；施工；机械焊接；工艺探讨
引言：
由于钢结构比较经济实用，应用于具体的工程的建设较为方便且跨度大，所以钢结构被逐渐广泛的应用于企业的厂房建筑之上。但钢结构的广泛应用在近年中带来的质量事故和安全隐患经常发生，这其中由于焊接不当而发生的情况占了很大的比例。钢材要想组成一个完整的钢结构，主要还是需要通过焊接的方式连接在一起。先进的焊接技术的应用不仅可以实现钢结构的完整，而且能够保证钢结构的安全稳定。
一、工艺技术要求
分段焊接时，应在分段四周及中间位置压铁，焊接应从中间向前后、左右展开，对称施焊，并注意先把所有焊缝的打底焊道焊接后再进行中间焊道和盖面焊道；腹板与顶底板的熔透角焊缝，离开后合拢口300mm范围内暂不焊接，先焊接熔透角焊缝箱体内部的角焊缝，然后外侧清根。由于工作量较大，为防止箱体产生扭曲变形，必须用角钢(主要是腹板上口之间)作斜撑临时加强。加强材间距不超过2000mm；施工现场合拢缝焊接原则：先焊接承受横向拉应力的施工顶板(或底板)的对接合拢焊缝。如对支座附近(主要是1／4跨度之间)合拢焊接顺序：先焊接顶板对接缝，再底板对接缝，后腹板对接缝，最后焊接腹板(包括其他纵向加强结构)与顶、底板的角焊缝。对于跨中段合拢接头(主要是1／4跨度之间)先焊接底板对接缝，再顶板对接缝，后腹板对接缝，最后焊接腹板(包括其他纵向加强结构)与顶、底板的角焊缝。
二、钢结构制作工艺分析
焊接连接组装的允许偏差如下：对口错边允许偏差为8／10，且不大于3.0mm (δ为板厚或型钢肢厚)，间隙允许偏差为±1.0mm，搭接长度允许偏差±5.0mm：板与板之间、板与型钢之间、型钢与型钢之间接触面的缝隙不得大于1.5mm；钢构件的组装顺序应根据结构型式、焊接方法和焊接工序等因素确定。在隐蔽部位应先焊接、先防腐涂装，并经检查合格后方可封闭(完全密封的构件内表面可不防腐涂装)；如果采用夹具组装时，拆除夹具时不得损伤母材，并对残留的焊疤修磨平整。有顶紧接触而的，紧贴面积不能少于75％。焊接材料的选择：手工焊接Q345B钢时，选用E5015焊条。自动焊接时，选用H08MnA型焊丝，并配以相应的焊剂；Q345B钢与Q235B钢的焊接按Q235B钢选用焊条。首次采用的钢材需进行焊接工艺评定。焊接工艺评定按JGJ81-91《钢结构焊接规程》和JB4708-92，JB／T4709-92《钢制压力容器焊接工艺评定》的规定进行。施焊前，焊工应复查焊件接头质量和焊区的处理情况。当不符合要求时，应经修整合格后方可施焊。当t≤14mm时，开单而“V”型6O0坡口；当t≥16mm时，开“X”型600不对称坡口；对接接头、T形接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及对接和角接组合焊缝，应在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口形式与焊接相同。焊接完毕后用气割切除引弧和引出板，并修磨平整。严禁用大锤硬行击落；焊条使用时应放入保温筒内，随用随取。在保温桶内存放时间不得超过4小时。烘干次数不宜超过二次。焊丝在使用前应清除铁锈和油渍等污物。焊接检查。焊接完毕后，焊工必须清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量，检查合格后在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印；无损检测。必须在焊缝外观检查质量合格后进行，根据设计要求，对需无损检测的焊缝，在焊缝冷却到环境温度24h后方可进行无损检测。
三、机械焊接技术简介
钢结构具有自重轻、建设周期短、适应性强、外形丰富、维护方便等优点，其应用范围广泛，在机械、石化、冶金、造船等领域都离不开钢结构的应用，这使得焊接技术的应用范围更加广泛。随着焊接技术和设备的发展，目前在钢结构的建设中主要的焊接技术可谓种类繁多，工艺或简单或复杂，但是都在不断地追求焊接技术的进步和焊接质量的提高。
（1）主要的机械焊接技术种类
根据具体焊接过程的不同，可以将焊接技术分为气保焊、压力焊、钎焊和手工电弧焊四大类。
①气保焊：气体保护焊的简称，主要是指在焊接器中装入氮气和氢气这两种气体，在焊接时利用焊接器喷嘴喷出这些气体，将周围的空气与焊接处隔离开以保证焊接效果的焊接方式。
②压力焊：这种焊接方式可以利用电阻、摩擦或者超声波等按压所产生的压力，使得焊接接头处的金属原子可以相互结合而完成焊接任务。目前钢结构中最常使用的压力焊就是电阻压力焊。
③钎焊：这是一种比较特殊的焊接技术，主要是把需要焊接的部分和钎料加热直至高于钎料的熔点、低于焊接材料的熔点后，利用钎料进行焊接的技术，这种技术可以有效地减少焊接时产生的裂缝，提高焊接的质量。
④手工电弧焊：这种方式由于使用起来简单方便，是目前小型钢结构焊接主要采用的技术种类，我们经常所看到的焊接方式就是手工电弧焊，焊接时我们可以看到焊接处迸溅的火花。
（2） 焊接技术的质量控制
焊接的质量问题至关重要，因为焊接技术关系到整个钢结构的安全性和稳定性，尤其是大型的钢结构中，焊接技术的质量要求更为严格。要保证焊接技术的质量，就要重点关注焊接接头处的焊接质量，因为接头处关系着两部分之间的联系，尤其是两种不同材料之间的焊接，实质上相当于两种不同金属材料重新融合的过程。焊接接头处是影响焊接质量的主要部位，因此在焊接时应该重点加强对接头处的质量控制，保证技术的规范性，采取一定的措施加强对焊接效果的检测，及时消除质量隐患，能够有效地提高焊接质量，保证钢构件的安全性。在焊接时，要保证技术操作的规范性，获得良好的焊接效果，要重点做好焊道的尺寸、强度、外观、漏水试验要求和焊接变形等工作。
焊接技术工人在进行焊接工作时，一定要熟悉焊接要求，根据焊接图谱进行焊接，要保证程序化的操作焊接技术，在焊接开始时，首先要检查焊接材料以及焊接接头处的材料表面情况，保证材料的光滑清洁卫生，以免影响焊接效果。在焊接时要遵照工艺图开展工作，同时要注意焊接后的材料的实用性，保证焊接处的圆滑过渡以及适当的余高，留下改进空间，保证不影响材料的使用。按规定，焊缝的余高应该在0.5～3.5mm之间。同时焊接完成后要进行质量检修，及时地处理不合格的构件，同时要限制返修的次数，因为反复焊接会影响焊接处金属的物理质量，影响材料性能的稳定性。
要想保证焊接的质量， 焊接工人熟练的技术和先进的焊接设备以及焊工高度的责任意识是关键。
四、焊接技术新工艺的发展
随着现代焊接工艺的发展和建筑钢结构新的技术要求，未来的焊接技术主要的发展趋势可以从两个方面进行具体分析：一是新技术的研发方面，主要是为了提高焊接的质量，扩大焊接技术的范围；二是要创新焊接工作的技术设备，将计算机人工智能技术引进焊接领域，提高焊接现代化水平。
（1）研发新的焊接反变形技术
实际生活中，由于焊接技术的限制和钢构件的使用环境所致，经常会出现焊接处变形的情况。这种情况限制了领域内技术的发展和业务的扩大。从实际情况来看，变形主要分为纵向、横向收缩变形、弯曲变形、角变形和波浪变形等，因此有必要研发焊接反变形技术。实际应用中主要是通过完善焊接工作各个环节以提高焊接质量的方法避免变形的程度。而对于新的反变形技术，虽然也有研究，但是成果并不丰富。目前反变形技术的一个创新是利用残余角变形的方法，主要的技术规范是在焊接开始前对焊接材料进行技术处理，施加弹性的反向变形，利用热弹塑性有限元法来模拟结构的焊接过程，确定焊接结构的弹性反变形规律：焊接前施加弹性反变形的结构在焊接后角变形趋于零，效果十分理想。
（2）低温焊接
焊接钢构件有时候也会出现断裂的问题，主要是由于低温造成的，尤其是当钢构件中存在缺口的时候，断裂发生的概率更大。科学研究焊结构件断裂的原因，结果表明低温焊接能够有效地减少断裂事件的发生。因为低温焊接比较重视焊接时对焊件的预热，并根据周围的环境温度进行调节预热与后热。同时也可以通过调整焊缝金属的微合金化的程度，同焊接规范相配合，使焊缝金属产生针状铁素体而获得理想的焊缝强韧性，从而取得焊接工艺评定试验的成功，确保工程实体质量。焊接工艺参数设定：冷却条件的改变影响相变，热影响区的组织取决于钢材的化学成分和焊接的冷却条件，同时也影响扩散氢的逸出和焊接应力的改变。焊接热影响区的冷裂纹大多数在马氏体内部产生，焊接区冷却速度过大易产生马氏体组织。在工程中应注意以下几条原则：（1）尽量减少焊接残余应力。（2）限制结构拘束度。焊缝所处的工况完全不同，焊缝中心产生偏析，低温焊接防治冷裂纹的同时，还须防范由于结构拘束度大，照搬工艺试验的结果很可能适得其反，甚至造成严重后果。（3）力图选用电加热。电加热可以使预热区域受热均匀，有效防止局部受热造成接头附加应力；升温速度均匀、可控，防止造成母材过热等现象，可达到母材充分均匀预热。（4）焊后处理措施：由于液-固态氢溶解度不同，在结晶温度下液态溶氢量是固态时的4倍以上，溶氢较多的半溶化晶界起了“通道”作用，氢很容易沿着该通道从焊缝——熔合区——热影响区扩散。（5）控制线能量。在低温施工中，控制AV≥0.6的前提下，采用控制不同焊接位置的AV，实现大电流，防止淬硬组织的产生。
结束语：
焊接工艺对于全部的钢结构的安全性和稳定性具有非常大的影响力，焊接的工艺以及质量问题都非常重要。随着钢结构在我国的应用范围的扩大，钢结构的质量问题会直接影响建筑物或其他东西的使用。因此，我们在努力进行机械焊接工艺的创新、革新的同时，还需要注意保证焊接过程的每一步都能够符合焊接工艺的标准要求，保证钢结构施工中机械焊接工艺的安全和先进性。
参考文献：
[1]潘海珍.浅谈焊接缺陷产生的原因预防及质量检验 2011.7
[2]高向润.大功率盘形激光焊飞溅特征分析 2013.5
[3]张辉.浅谈钢材焊接裂纹成因与防治措施 2015.9
论文作者:张耿杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/8
标签：钢结构论文; 焊接技术论文; 质量论文; 腹板论文; 技术论文; 焊接工艺论文; 底板论文; 《电力设备》2017年第35期论文;