建筑钢结构高强钢高效焊接技术分析李金峰

建筑钢结构高强钢高效焊接技术分析李金峰

李金峰

河南宝基建筑工程有限公司河南平顶山467000

摘要：随着经济技术的发展，我国各行各业都在蓬勃发展，与此同时，焊接技术也被广泛应用在众多行业中，包括航天领域，以及电子领域，还有桥梁领域，此外还包括建筑领域等等。在众多领域中焊接技术在建筑钢结构中的应用最为普遍和深入。焊接技术作为建筑钢结构安装与生产制造环节的重要技术手段，在建筑钢结构发展中也起着非常重要的作用。基于此，本文对建筑钢结构高强钢高效焊接技术进行了简单的分析。

关键词：焊接技术、建筑领域、钢结构、高效焊接

我国是世界上第一大钢铁生产国和消费国，现阶段焊接结构用钢量占钢材消耗总量的60％以上。由于传统钢结构焊接产业属于高能耗、高消耗、高污染的行业，消耗了大量的电能和焊接材料，严重污染环境并危害焊接操作人员的身心健康，因此，如何实现钢铁行业的绿色焊接就成为实现焊接产业自身良性、健康及可持续发展的重要目标。随着以节能减排为宗旨的绿色焊接制造技术的不断发展，减轻装备质量、实现结构轻量化已经逐渐成为航空航天及交通运输领域的重要发展方向。铝合金、镁合金、钛合金等作为工艺制造领域中较轻的金属材料，因其能显著降低结构质量而不断得到广泛应用。焊接技术作为装备制造领域的共性技术，已经成为影响轻合金在航空航天、轨道交通装备制造领域应用的关键技术之一。随着这些领域装备零件体积的增大、结构的复杂化以及服役需求的不断提升，提高轻合金的焊接制造效率，降低焊接能耗，减少焊接污染，促进轻合金同种、异种材料的连接，实现轻合金关键结构的高性能绿色焊接制造已经成为轻合金焊接制造发展的重要方向和迫切需求。

一：建筑钢结构高强钢高效焊接技术应用要点

1.控制好使用环境要求和使用条件

根据环境因素分析，焊接作业中的环境要求和使用条件都分为室内和室外，但是对于设备的使用以及建构筑物来说，环境要求及使用条件就包含较大差异。对于钢结构建构筑物来说，由于其荷载通常包括静载、疲劳荷载，其中疲劳荷载又大多是高周疲劳，所以技术通常在自然环境条件下实现应用；对于压力容器来说，其荷载包含高压荷载、中压荷载、低压荷载以及疲劳荷载，而疲劳荷载又大多是低周疲劳，所以技术在实际应用中，其环境及使用条件通常是高温或者低温的自然环境条件。

2.选择正确的焊接工艺形式、材料和工序

在焊接接头坡口形式的选择上，为了使电弧能够充分深入焊透至焊缝的根部，需要在接头上开一个坡口，在选择坡口的形状时，应选择易加工的坡口形式，并且保证焊缝能被完全焊透，从而达到降低焊接成本和减少焊后变形可能性的效果。在选择焊接用材料时，应当充分考虑到母材的具体化学成分、物理力学性能、接头的形式等因素。如果没有正确选用焊接用材料，就会很容易使焊缝的过渡区产生脆裂现象。因此，进行超低温焊接时，应在保证设计强度的前提下，尽量选用低氢碱性或者钛钙型的焊条，因为其屈服强度比较低、冲击韧性比较好；同时对焊条进行预加热，从而提升焊条的抗疲劳强度。

3.高效焊接技术的保障设备引进

对于高效焊接技术而言，最为重要的是保障措施。因此，要做好相关措施的引进工作。具体而言，在未来发展过程中需要引进薄板压力架，与此同时，还应该引进狮子焊接中心，进而提高高效焊接的硬件水平。调查显示，部分企业和公司仅重视高效焊接技术的引进学习，而忽视了相关保障设备的引进，引发了严重的后果。为保证引进的设备能够在最大限度上发挥作用，在引进前期要做好准备工作，尤其是基础设施的建设工作。

二：高效焊接技术的种类

随着焊接技术的发展，高效焊接技术众多，常见的有机器人焊接技术，以及免清根焊接技术、窄间隙焊接技术、双私埋弧焊技术等等，本文主要对前三种高效焊接技术进行介绍和分析。

1.机器人焊接技术

针对该技术应该有务实的期待，不可对其做出过高要求。与工程机械以及船舶等制造业相比，钢结构的标准化要求较低，钢结构生产制作的产品以非标产品为主，因此，这要求焊接机器人技术的智能程度达到一定水平，但是，从现有技术和资金角度分析，难以达到既定要求，即无法实现机械手臂完全替代人工进行焊接作业。本文所提到的机器人焊接技术，是指由机器人代替人工完成简单、重复、高强度、缺乏技术含量的焊接操作。现阶段，钢结构中使用的焊接机器人已经初步具有编程能力，可以完成定制化构件的焊接要求。除此以外，随着传感技术、大数据技术、以及电弧跟踪技术的发展，未来焊接机器人有望具备无限接近人类思维以及判定的能力，从而在焊接作业中更加智能化。

2.免清根焊接技术

从本质上而言，免清根很技术是借助大幅电流，实现高热能的输入，从而扩大熔深，最终实现正面打底焊接缝根部的熔透，并且能够减少反面清根的步骤。这一步骤的减少，一方面，能够提升焊接的效率，另一方面，能够减少焊接过程中产生的粉尘污染，降低噪音污染，免清根焊接技术具该广泛的推广使用。需要注意的是，因为在焊接过程中扩大电流，不可避免的会带来热输入问题，鉴于此，在使用该焊接技术时，要做好热输入的控制工作，降低对母材性能的影响。

3.窄间隙焊接技术

所谓窄间隙焊接，就是在角度为1-5度的坡口，完成厚板与超厚板两者的焊接，从而将复杂的焊接工序简略化。窄间隙焊接技术具有独特优势，包括焊缝收缩量小，以及焊接残余应力低等优势。但是，该技术也具有一定局限性，因为坡口宽度小，所以在焊接过程中容易出现脱渣性差，以及焊接收缩变形的情况，最终导致无法焊接结果，鉴于此，在使用该技术时，要严格依据构件的刚度，以及构件的尺寸数据，选用适合的焊枪，使用合理的焊丝数、焊丝直径等等。

三：建筑钢结构高强钢高效焊接技术发展方向

1.设备的发展

高强钢高效焊接技术发展中，设备属于重要影响因素，在焊接智能化、自动化发展过程中，需要对焊接相关设备加大创新和研究力度。设备发展中，有两个影响因素，即技术与价格。与技术因素相比，价格因素比较简单，并且在工作环境与条件逐渐完善，人力资源成本逐渐增加过程中，价格因素会逐渐从障碍因素转为动力因素。但是技术因素具有较大复杂性，除了智能化、自动化技术自身存在的复杂性，其与目前制造施工规范、设计体系、习惯性生产方式以及型钢生产水平等都存在较大关系。所以，要促进建筑钢结构高强钢高效焊接技术发展，并实现自动化、智能化生产，需要及时升级与优化既有制造与设计体系，从以往粗放式焊接管理模式向精细化方向发展。

2.强化建筑钢结构焊接技术人员专业技能

在建筑钢结构施工数量增多，钢结构焊接技术迎来新的发展契机的背景下，从事建筑行业施工作业人员的技术水平也逐渐成为制约钢结构行业稳续发展的重要因素之一。钢结构焊接作业属于高技术工种之一，需要严格的管理操作制度加以保障，但当前我国基于建筑钢结构焊接技术人员的资质评定未成系统，在认证相应的施工作业资格时不够严格，缺乏统一专业的划分，与新时期建筑钢结构行业的发展及钢结构焊接市场的人才需求不相匹配。为此，强化建筑钢结构焊接技术人员队伍的统一考试及资格认证体系建设极为重要。

结束语

高强钢目前在我国抗震烈度要求高、大跨度承接、大型场馆转换、超高层建筑、高层建筑等钢结构建筑中，均有广泛应用，尤其在超高层、高层建筑结构避难层设计与施工中，普遍运用该材料。相比普通低合金钢材料，高强钢焊接性要求更高一些。本文对钢结构高效焊接技术进行分析论述，以期能够为焊接技术的应用发展做出贡献，能够为高效焊接技术的应用提供帮助。

参考文献：

[1]刚皓天，刘国华，王新贵.破解建筑钢结构焊接变形的技术探讨[J].装饰装修天地，2019，（1）：77.

[2]朱跃磊.建筑钢结构焊接技术发展现状和趋势概论[J].建筑与装饰，2018，（12）：160+163.