××（××學院××班××號）
摘要：在建築工程中，鋼結構的主要連線方式就通過焊接來完成 ，焊接技術在建築工程中發揮著重要的作用。然而在鋼結構的焊接過程中，由於焊接區域的區域性收縮和應力作用將產生焊接變形，焊接變形會影響鋼結構的尺寸精度、安裝要求和施工進度。
基於焊接技術的重要性 ，本文主要闡述了高強鋼焊接、低溫焊接、厚鋼板焊接和h型鋼焊接施工方面的主要工藝以及焊接變形的原因、控制方法和減小焊接應力的一些措施。
關鍵詞：鋼結構；焊接工藝；變形矯正
0 前言
隨著社會的進步和科學技術不斷創新 ，不論是在物理、化學、冶金 ，還是在電子、計算機等領域 ，新技術、新裝置、新材料不斷被發現和使用 ，作為主要的鋼結構連線技術——焊接技術 ，在我國的建築鋼結構建設過程中發揮著不可替代的作用。根據相關的資料顯示 ，在建築領域一半以上的鋼結構在使用前都需要進行必要的焊接處理加工 ，由此可見 ，為了實現鋼結構技術在建築領域的快速發展 ，以及鋼結構在建築方面的質量保證 ，不斷提高鋼結構的焊接水平，防止或減少焊接變形就顯得尤為重要。本文主要結合實際操作過程 ，對鋼結構焊接工藝及變形矯正進行詳細的論述。
1 鋼結構焊接工藝
1.1 高強鋼焊接的施工工藝
1.1.1 焊接材料的選擇及匹配
（1）強匹配。強節點弱桿件 ，即與母材規定的最低標準相比 ，焊接材料熔敷金屬在強度、韌性、塑性等方面要明顯高於標準 ；並且焊接接頭位置的各種基本的效能指標至少要與母材料規定的最低標準相匹配；
（2）焊縫的塑性。在進行厚板焊接時 ，應該根據厚度效應後的強度來選擇適當的焊材 ，通常當節點的拘束度比較大的時候 ，可以在 1/4 板厚以後選擇強度稍低的焊材 ；
（3）滿足衝擊韌性的要求。對焊材韌性的選擇是一項非常重要的工作 ，好韌性的焊材能夠使焊縫以及熱影響區的韌性滿足鋼結構的規定標準。比如在焊接無裂紋鋼種的時候 ，可以選取低 h 或者超低 h 的焊接材料 ，同時 ，在鋼板厚度低於 50mm 或者溫度在 0℃以上的時候 ，可以不對鋼結構進行預熱。
這一方法的明顯優勢就是它的力學指標突出 ，尤其是在區強比的衝擊效能方面更顯優越。
1.1.2 高強鋼焊接效能的評價方法
現階段 ，建築施工主要採取的評價方法有 ：碳鋼量計算評定法 ；熱影響區最高硬度試驗評定法 ；插銷試驗臨界斷裂應力評定法。
1.1.3 確定最低預熱溫度的常用方法
（1）通過裂紋實驗來進行控制 ，即通過進行斜 y 坡口試樣抗裂方面的試驗對最低的預熱溫度進行確認 ；
（2）通過硬度控制預熱溫度 ，通常採用的方法是根據一定碳含量的鋼材 ，其不同板厚 t形接頭角焊縫熱影響區硬度達到 350hv 對應的冷卻速度（540℃時），查表確定焊接線能量 ；
（3）根據裂紋敏感指數、板厚範圍、拘束度等級、熔敷金屬擴散氫含量確定最低預熱溫度；
（4）根據接頭熱輸入、冷卻時間和鋼材的特定曲線來確定最低預熱溫度。
1.1.4 對焊接質量的控制方法
（1）對熱輸入以及冷卻速度進行控制。此方法主要是通過對焊接時的電壓、電流以及焊接時的焊接速度和熔敷金屬在800℃~500℃區間內的冷卻時間的控制，進而完成焊接質量的控制 ；
（2）對焊縫中各種元素的質量百分比進行必要的控制，主要是指碳、硫、磷、氫、氧等。為了達到這一目的 ，除了要選擇質量優越的低氫焊接材料外 ，還要求操作人員擁有較好的操作手法 ，從而對熔池金屬進行很好的保護 ；
（3）應力與變形控制。選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法，如氣體保護焊 ；用小線能量，多層多道焊接 ；減小焊接坡口的角度和間隙 ，減少熔敷金屬填充量 ；採用對稱坡口 ，對稱、輪流施焊 ；長焊縫應分段退焊或多人同時施焊 ；用跳焊法避免變形和應力集中。
在進行高強鋼的焊接作業時 ，應從鋼材料自身的強化機理以及供貨時的所處特徵出發 ，全面考察各項效能的指標要求 ，從而選擇適合的焊材以及評價焊接質量的試驗方法。最後得到適合於生產的焊接工藝 ，起到相應的指導生產的要求。在進行這一鋼材的焊接時 ，為了避免其產生冷裂現象 ，應該注意採取相應的措施。
同時為了出現接頭弱化的現象 ，焊接時應該對層間溫度以及焊接線能量進行較為嚴格的篩選和控制。總的原則還是應該在較低的成本下 ，盡可能完成高質量的焊接任務。
1.2 低溫焊接時的施工工藝
1.2.1 焊接材料的選取
由於是在低溫環境中進行焊接作業 ，所以為了更好的完成焊接任務 ，應該盡量選取氫含量較低的焊接材料 ，並且對焊接材料進行必要的烘焙以及保溫措施。
1.2.2 焊接前的防護措施
為了達到儘量減少熱量的損失 ，可以在進行焊接作業的地方構建相應的保護房 ，從而形成相對密閉的空間。如果條件不允許構建防護房 ，也可以採取其他一些措施來起到防護熱量損失的作用。在進行一些氣體保護焊接操作時 ，氣瓶也要進行必要的保溫措施。
1.2.3 對焊接質量的控制
（1）預熱和層間溫度。相比較於常溫條件下的焊接預熱 ，低溫焊接時的預熱溫度要稍高 ，並且需要預熱的區域範圍較大 ，通常情況下是焊接點周圍大於等於兩倍鋼厚度的範圍 ，並且這一範圍不小於 100mm。焊接層的溫度通常要高於預熱溫度 ，或者是不低於相應規定中的最低溫度 20℃，二者之間取較高溫度者 ；
（2）採用合理的焊接方法。盡量使用窄擺幅 ，多層多道焊 ，嚴格控制層間溫度；
（3）焊接後熱及保溫。焊接後及時對焊接接頭進行後熱保溫處理。利於擴散氫氣的逸出 ，防止因冷速過快而引起的冷裂紋 ，同時適當的後熱溫度還可以適當降低預熱溫度。
1.3 厚鋼板焊接技術
1.3.1建築鋼結構中厚鋼板得到最大的使用 ，大量鋼結構工程採用厚鋼板 ，促進了厚鋼板焊接技術的發展 ，同時也豐富了建築用鋼的範圍。
1.3.2厚鋼板焊接的關鍵是防止由於焊接而產生的裂紋和減少變形 ，應主要考慮以下幾點 ：
（1）選用合理的坡口形式。如盡量選用雙 u 或 x 坡口 ，如果只能單面焊接 ，應在保證焊透的前提下 ，採用小角度、窄間隙坡口 ，以減小焊接收縮、提高工作效率、降低焊接殘餘應力 ；
（2）合理的預熱和層間溫度 ；
（3）後熱和保溫處理。
1.4 h型鋼焊接工藝
1.4.1施工準備和程式
（1）h型鋼製作應按規定的程式進行。
（2）h型鋼組焊前，應做好技術準備和機具裝置準備。在圖紙會審後，對相同材質、規格、型號、長度的 h 型鋼進行歸類，統計數量，畫出各種形式的標準圖，標明鑽孔位置，筋板位置，進行技術交底。
（3）所有鋼材和焊材均應有質量證明書，並應符合設計要求，否則必須經過檢驗，合格後方可使用。
（4）製作場地應鋪設平整且具有一定剛度的平台，平台用12mm以上厚度的鋼板鋪設。鋼材調直後，進行號料切割。號料所用的量具應與檢查安裝時所用量具統一校對。
號料時應預留出焊接收縮量及切割、刨邊和銑平的加工量。
（5）號料時應註明其型號、長度、編號等。同時可以採用預先製作的樣板進行號料，這樣既快又省事。製作樣板的允許偏差和號料的允許偏差應符合表1的規定。
表1 樣板與好料的允許偏差（mm）
（6）切割前應將鋼材表面切割區的鐵鏽、油汙等清理乾淨，切割後清除熔渣和飛濺物。用半自動切割機進行。切割時採用留點形式，每切割1.
5m 左右留一點不切，每切割一條縫大約留2~3點，待鋼板完全冷卻後，再切割所留的點，這樣可防止鋼板的變形。切割的允許偏差應符合表2的規定。
（7）加強筋板等用機械剪下的零部件，其厚度宜小於12.0mm，剪下面應平整。機械剪下的允許偏差值應符合表2的規定。
表2 切割與機械剪下的允許偏差（mm）
表中t： 切割面厚度
（8）碳素結構鋼在環境溫度低於-16℃，低合金結構鋼在環境溫度低於-12℃時，不得進行冷矯正和冷彎曲。進行熱矯正時，加熱溫度應根據鋼材效能選定，但不得超過 900℃。低合金結構在加熱矯正後應緩慢冷卻。
1.4.2 h型的裝配和焊接
（1）h型鋼製作時，翼板和腹板可沿長度方向拼接，鋼板拼接角度為45°。翼板和腹板的拼接縫應錯開一定距離，大於200mm以上。拼接縫應焊透，厚度超過8mm 以上的板均要加工坡口，其坡口形式為 v形，55°~65°，間隙2.
0mm，鈍邊 2.0mm。
（2）h型鋼拼接時，厚度方向的錯邊量為t/10且不大於3.0mm，寬度方向的錯邊量腹板不應大於1.0mm，翼板不應大於2.0mm。
（3）鋼板拼接前要檢查坡口尺寸是否正確，並將坡口焊縫兩側各30~50mm範圍內的鐵鏽、毛刺、汙垢、冰雪等清理乾淨。拼接縫兩頭搭上引弧板，引弧板的材質、厚度及坡口與母材相同，長度不小於100mm，引出焊縫長度：埋弧焊時應大於50mm，焊條電弧焊時應大於20mm。
焊接完畢應採用氣割切除引弧板，並修磨平整，不得用鎚擊落。
（4） 拼接縫的焊接可用焊條電弧焊，其焊接工藝引數見表3。
表3 鋼板拼接焊工藝引數
（5）拼焊應在h型鋼組裝前進行，構件的組裝應在部件組裝、焊接、矯正後進行。
（6）h型鋼的組對在平台上進行。焊接時如果放置不平，增加了焊後扭曲變形的可能性。因此焊前要認真檢查組對質量，平台使用前要將鐵鏽、毛刺等打磨乾淨。
（7）拼接時用焊條電弧焊點焊定位，定位焊縫高度不宜超過設計焊縫厚度的2/3，且不應大於8mm，焊縫長度不宜小於25mm。點焊縫應在焊道內進行，並由持合格證的焊工按正式焊接工藝進行點焊。
（8）h型鋼在焊接過程中由於受到電弧區域性不均勻加熱而產生變形和內應力，造成幾何尺寸和形狀的變化，降低了構件的承載能力和使用壽命。因此必須採取合理的焊接方法、焊接程式、焊接引數和技術措施防止和減少焊接變形和內應力，確保焊接質量。組焊時可製作如圖 1 所示的剛性壓緊裝置，以防止h 型鋼焊接後有較大變形。
h 型鋼腹板要與圓鋼對正，壓緊翼板並使翼板有2~3mm 的反變形。焊接時由兩名焊工從 h型鋼兩側同一頭以相同的焊接引數進行焊接。
（9）為了限制、縮小焊接熱場，壓緊裝置也可在冷卻水中冷卻。為確保焊接質量，加快工程進度，焊接時可採用氣保護半自動弧焊法。這種焊接方法，焊接效率高，是一般焊條電弧焊的 2~3 倍，成本低，質量高，電弧穩定，變形小。
鋼結構焊接工藝評定
焊接工藝 根據建設部建標 號文的要求，規程編制組經廣泛調查研究，認真總結實踐經驗，參考有關國際標準和國外先進標準，並在廣泛徵求意見的基礎上，對 建築鋼結構焊接規程進行了全面修訂，制定了本規程。本規程的主要技術內容是 1 工程概況 2焊接工藝 3焊接質量檢查 1工程概況 2焊接工藝 2.一般規定 2....
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鋼結構焊接變形的控制與矯正
一 前言 鋼結構離不開焊接，焊接必然產生一定量的焊接變形，焊接變形的控制與矯正尤為重要，其焊接的質量和生產效率直接影響到鋼結構的建造週期和使用壽命。二 焊接變形產生的原因 電弧焊是乙個不均勻的快速加熱和冷卻的過程，焊接過程中及焊後，焊接構件都將產生變形。影響焊接變形最根本的因素是焊接過程中的熱變形和...