浅谈建筑工程钢结构焊接施工技术

黄少娟

【摘要】随着近些年钢结构的应用越来越广泛，钢结构的施工工艺越来越重要。焊接作为钢结构的主要连接方式，钢结构焊接施工技术对建筑工程质量起着重要的作用。本文将就建筑工程钢结构的焊接工艺进行讨论，结合焊接参数，对焊接工艺进行评定，以保证焊接技术质量。另外，对低温焊接施工方面的工艺进行简单的叙述。

【关键词】建筑工程；钢结构；焊接施工；施工技术；低温焊接

一、建筑工程钢结构焊接

（一）钢结构焊接

钢材料焊接是指钢材通过加热或加压或两种并用，并且用或不用填充材料，形成熔融区域，熔池冷却凝固后形成材料间的结合的一种方法。焊接的能量主要来源有气体焰，电弧，激光，电子束等。

（二）钢材料焊接参数

在焊接过程中，选择合适的焊接工艺参数，对提高焊接质量和提高生产效率来说非常重要。焊接工艺参数是指在焊接过程中，为了保证焊接质量而选定的诸多物理量。具体来说，主要有焊接电流，焊接电压（一般用电弧长表示），焊接速度，电源种类极性，坡口形式等等。当然，对于不同的焊接方法，焊接参数是不同的。

1、焊接电源种类和极性的选择：焊接电源种类有交流和直流两种，电源的极性有正接和反接两种选择。正接是指钢材接电源的正极，焊条接电源的负极的接线方法，反接则正好相反。由于酸性焊条在使用过程中飞溅严重，噪声大，所以酸性焊条在使用直流电源时通常采用直流正接。

2、焊条直径主要是根据焊件厚度进行选择的。一般来说，焊件的厚度越大，选用的焊条直径就越粗，焊条直径与焊件要符合相关规定。

3、焊接电流，在焊接时选择焊接电流要考虑到很多因素，主要有焊条的直径，药皮的直径，钢材的厚度，接头的类型，焊接的位置，焊道的层次等。一般来说，有以下规律，焊条越粗，焊接电流越大；平焊时，选择的焊接电流较大；横焊，立焊，斜立焊操作时焊接电流比平焊时小10-20%，角焊电流比平焊电流稍大。打底及单面焊双面成型，使用的电流要小一些。碱性焊条选用的焊接电流比酸性焊条小10%左右。总之，电流过大过小都易产生焊接缺陷。电流过大时，焊条易发红，使药皮变质，而且易造成咬边、弧坑等到缺陷，同时还会使焊缝过热，促使晶粒粗大，从而降低焊接质量。

4、电弧电压，电弧电压，决定于弧长。电弧越长，电弧电压越高；反之，电弧电压越低。在焊接过程中，一般希望弧长始终保持一致，而且尽可能用短弧焊接。所谓短弧是指弧长焊条直径的0.5～1.0 倍，超过这个限度即为长弧。

5、焊接速度可以在保证焊缝所要求尺寸和质量的前提下，由操作者灵活掌握。焊接速度过慢，热影响区会变宽，晶粒粗大，变形也大；焊接速度过快，易造成未焊透，未熔合，焊缝成型不良好等缺陷。钢结构经常发生由于缺陷而引发的脆性断裂，产生严重的破坏后果。另外，在焊接过程中，要保证等速焊接，保证焊缝的厚度和宽度一致。

6、焊接角度的确定，要根据焊件的厚度确定焊接角度，通常，焊接角度包括两个，一个是焊条和焊接前进方向的角度，一般情况下，两者之间的夹角在65-75 度之间；第二是焊条与焊接左右的夹角，这个要依据焊件厚度确定，当焊件厚度整体相等时，焊条与焊件左右夹角均为45 度，当焊件的厚度不均时，焊条与较厚焊件一侧的夹角要大于焊条与较薄一侧的夹角。

二、钢结构的焊接施工技术

（一）焊接施工流程

施焊人员必须要熟悉图纸，做好焊接工艺技术交底，确保施焊人员执证上岗，明确焊工的焊接任务，然后进行现场验电，预热，后热温度试验确定等作业准备。

然后选择合适的焊接工艺以及合适的焊接参数，并通过焊接实验验证。焊接工作开始，对焊口进行清理，检查坡口等是否符合要求，检查定位焊是否牢固，焊缝周围是否有油污和锈污。对焊材进行预热和保温，然后按照既定的焊接参数进行焊接，焊接完成后，对焊缝周围进行清渣处理，做好焊后保温工作，焊接完成。

（二）焊材的选择和与钢材的匹配

与钢材的规定最低标准相比，焊材的金属强度，坚韧性，可塑性都要明显高于钢材本身，而且，在焊接接头的地方，各种基本性能指標都要与钢材规定的最低标准等同或比之更高；要保证焊缝的可塑性，钢材较厚时，要根据厚度选择合适的焊材；选择合适韧性的焊材，韧性好的焊材可以提高焊缝和热影响区的韧性，使之能够满足钢结构的受力要求。

（三）焊接质量控制

1、对输入的热和焊接冷却速度进行控制：通过控制焊接电压，焊接电流，接速度以及熔融金属的冷却速度等来对焊接质量进行控制。

2、控制焊缝内元素组成进行控制：选择高质量的焊材，操作人员高超的操作手法和技巧，保证焊缝外观质量。

3、选择能量密度高的，输入热量低的焊接方法，对焊接应力与变形进行控制。

4、从钢材料的出发，考量各项技能的标准要求，选择合适的焊材以及评估焊接质量的试验方法，得出适合生产的焊接工艺，在焊接时，注意层间温度的控制，防止出现焊接接头弱化的现象。总之，尽量在最低成本的原则下，完成高质量的焊接任务。

5、焊工须持双证上岗，即安全上岗证、焊工合格证。且具有相应的施焊资历。

三、低温焊接的施工工艺

（一）焊材的选择

在低温环境下进行焊接操作时，尽量选用氢含量较低的焊材，为了保证焊接质量，在进行焊接之前，对焊材进行烘干，采取保温措施。

（二）焊前的保护措施

在焊接操作的地方建构相应的保护房，使之形成相对密闭的空间。如果条件有限，可以采取其他措施来防止热量散失。在进行气体保护焊接时，对相应的气瓶也要采取一定保温措施。

（三）低温条件下的焊接质量的控制

低温条件下的焊接预热温度高于常温条件下的焊接预热，并且预热的区域范围要大，一般情况下，焊接点的周围的预热范围是钢板厚度的二倍以上；另外，焊接层的温度要高于预热温度，或者是不低于20 摄氏度，两者不一致时，选择较高的温度；选择合适的焊接方法，使用窄摆幅，多层多道焊，对层间温度进行严格控制；焊接完成后，要及时对焊接部位进行保温，要有利于氢气的散出，并且防止冷却速度过快而引起冷裂纹。

四、钢板较厚时的焊接工艺

在大型的建筑钢结构工程中，钢结构一般选用中厚钢板。厚钢板在焊接时重点要对因焊接产生的裂纹和变形进行控制，所以，在实际焊接时应该注意以下几点：1）合适的坡口形式，尽量选用双x 和双u 坡口，在只能进行单面焊接条件下，在保证焊透的基础上，选用角度小的，坡口间隙窄的，这样一来，可以减小焊接收缩量，减少拘束应力，提高焊接质量；2）进行合理的预热和层间温度控制；3）层间和焊后的焊接应力消除；4）焊接后的缓冷、保温处理。

总结：

随着现代社会的进步和科学技术的不断创新发展，建筑工程中钢结构的焊接工艺与技术也在不断地完善和推陈出新，新的焊接技术的创造和应用，使得建筑钢结构焊接施工越来越简单和快捷，使得钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛。在这种情况下，加强钢结构施工及焊接技术的研究和优化，是提高钢结构施工质量，保证整个工程质量的重要措施。

参考文献：

[1] GB50661-2011 钢结构焊接规范[S]

[2] 姜焕中.电弧焊及电渣焊[M].机械工业出版社.2010（08）