焊接技术在建筑钢结构施工中的运用探析

焊接技术在建筑钢结构施工中的运用探析

毛东东

南通长江设备安装工程有限公司

摘要：本论文针对建筑结构施工中焊接技术的重要性和应用进行了深入研究和分析。首先，对焊接技术的基础知识进行了概述，包括焊接方法及其分类以及建筑钢结构中常用的焊接技术。其次，探讨了在建筑钢结构施工中焊接工艺的准备工作和流程，以及焊接过程中可能出现的问题及其解决方案。最后，重点关注了焊接质量管控的要点，包括焊接形变的控制、残余应力的消除和焊接接头质量的管控。通过本论文的研究，可以为建筑结构施工专业工程师提供指导和参考，提高焊接工作的质量和效率，确保建筑结构施工的顺利进行。

关键词：建筑钢结构；施工工艺；焊接；建设施工

引言

焊接技术在建筑结构施工中扮演着至关重要的角色，对于确保建筑物的结构强度、稳定性和安全性起着不可替代的作用。随着建筑工程的不断发展和完善，对焊接技术的要求也越来越高。因此，深入研究和探讨焊接技术在建筑结构施工中的应用和影响因素，对于提高建筑工程质量、提升工程施工效率具有重要意义。本论文旨在系统分析建筑钢结构施工中焊接技术的关键问题和解决方案，以及焊接质量管控的重要要点，为工程师提供实用的指导和支持。通过对焊接技术的深入研究，可以更好地应对建筑结构施工中的挑战，确保工程质量和安全性。

1焊接技术基础

1.1焊接技术概述

焊接技术是一种常用的金属连接方法，通过热量的作用使两个或多个金属部件永久连接在一起。这种技术广泛应用于制造业、建筑业、汽车制造以及航空航天等领域。焊接技术的发展为各行业提供了高效、经济且可靠的连接解决方案，成为现代工业生产不可或缺的一部分。

1.2焊接方法及其分类

焊接方法根据热源类型、填充材料、保护气体等因素进行分类。主要的焊接方法包括电弧焊、气体焊、激光焊、等离子弧焊等。这些方法根据其操作方式、应用场景和焊接位置的不同，进一步细分为手工焊接、自动焊接、半自动焊接、全自动焊接等多种类型。每种焊接方法都有其特定的优势和适用范围，在不同的场景下选择合适的焊接方法至关重要。

1.3建筑钢结构中的常用焊接技术

在建筑领域，钢结构的连接常常采用焊接技术。常见的焊接方法包括手工电弧焊、埋弧焊和气保焊等。这些技术在连接钢结构、焊接构件和修补工作中发挥着重要作用，能够确保建筑结构的稳固和安全。例如，在大型建筑项目中，焊接技术被广泛应用于连接梁、柱、框架等结构组件，为建筑的稳定性和持久性提供了可靠的支持[1]。

2建筑钢结构施工中的焊接工艺

2.1钢结构施工中的焊接准备

在进行钢结构施工的焊接前，必须做好充分的准备工作以确保工作顺利进行并保证焊接质量。首先，要准备所需的材料和设备，确保其质量完好，并根据具体情况选择适宜的焊接场地并设置好安全防护措施。在准备工作完成后，需要制定合适的焊接工艺，包括焊接方法、顺序和预热温度等，并确定参与焊接工作的合格人员。通过准备工作可以有效提高焊接工作的效率和质量，降低事故风险，确保钢结构施工的顺利进行。

2.2焊接工艺流程

焊接工艺流程是焊接过程中必不可少的指导步骤，它直接影响着焊接质量和效率。这个流程涵盖了从准备工作到最终处理的全过程。首先，准备工作包括准备所需的设备和材料，以及检查环境的安全性。然后是清洁和准备接头，确保焊接表面的清洁度。接下来，根据需要进行预热，提高焊接接头的质量。接着进行焊接操作，根据焊接工艺要求选择合适的方法和参数进行焊接。在焊接完成后，进行检查和修正，确保焊接质量符合要求。最后，进行必要的后续处理，如清理焊渣和表面打磨。整个过程需要精心执行，确保每个环节都符合标准和规范，从而保证焊接工作的顺利进行和最终质量的可靠保证。

3建筑钢结构焊接影响因素及焊接质量管控

3.1焊接存在问题

在大型建筑的焊接技术过程中，常常会出现一些焊接质量问题。常见的问题包括：

咬边，这指焊缝边缘处的母材被过度熔化，形成了凹陷或缺口，在焊缝与母材的交界处出现明显的凹痕。根部收缩，是焊缝根部由于金属冷却收缩形成的间隙或缺陷。焊瘤，指焊接金属熔化后流出熔池，堆积在焊缝表面，形成突起的多余焊料。孔穴，是焊缝金属中由于气体未能完全逸出而形成的空洞，通常在焊缝内部或表面可见。焊缝不饱满，指焊缝金属未能充分填充焊接接头，形成凹陷或填充不足的现象。隐蔽焊缝漏焊，指在焊接过程中某些焊缝部位未被完全焊接，通常发生在难以观察的区域。

上述焊接问题如图3-1所示。

图3-1焊接问题

3.2原因分析及解决方案

3.2.1咬边

咬边的成因包括焊接电流过高导致母材过度熔化、焊接速度过快使焊接金属未能充分填充焊缝边缘，以及焊条角度不正确导致电弧集中在母材边缘。解决方案是调整焊接电流，使用适当的电流值避免母材过度熔化；控制焊接速度，确保焊接速度适中使熔融金属有足够时间填充焊缝边缘；以及正确使用焊条角度，确保焊条与工件之间的角度正确，避免电弧集中在母材边缘。

3.2.2根部收缩

根部收缩的成因包括焊接电流不合适导致熔深不足或过大、根部预热不足使金属冷却收缩时形成间隙，以及焊接工艺不合理未能考虑根部收缩。解决方案是控制焊接电流，确保电流值合适保证焊接根部充分熔合；充分预热根部，在焊接前对根部进行适当预热减少冷却收缩；以及优化焊接工艺，根据实际情况设计合理的焊接工艺确保根部焊接质量。

3.2.3焊瘤

焊瘤的成因包括焊接电流过大导致过多熔融金属溢出、焊接速度过慢使熔融金属堆积在焊缝表面，以及焊条角度不正确导致熔融金属流动不均。解决方案是调整焊接电流，使用适当的电流避免金属过度熔化；控制焊接速度，保持适中的焊接速度防止熔融金属堆积；以及正确掌握焊条角度，确保焊条与工件之间的角度正确，保证熔融金属均匀流动。

3.2.4孔穴

孔穴的成因包括焊接区域清洁度不够导致油污、锈蚀等杂质生成气体，焊接材料或保护气体中含有杂质在焊接过程中释放气体，以及焊接参数设置不当导致气体逸出不充分。解决方案是清洁焊接区域，在焊接前彻底清洁焊接区域去除油污和锈蚀；使用高质量的焊接材料和保护气体，确保材料和气体纯净无杂质；以及合理设置焊接参数，确保适当的电流、电压和焊接速度使气体充分逸出。

3.2.5焊缝不饱满

焊缝不饱满的成因包括焊接电流过低导致熔深不足、焊接速度过快使焊缝未能充分填充，以及焊条直径选择不当导致焊接填充量不足。解决方案是调整焊接电流，使用适当的电流确保熔深足够；控制焊接速度，保持适中的焊接速度使焊缝充分填充；以及选择合适的焊条直径，根据焊缝尺寸选择适当直径的焊条确保填充量足够。

3.2.6隐蔽焊缝漏焊

隐蔽焊缝漏焊的成因包括焊接工艺不当未能覆盖所有焊接区域、施工操作不仔细导致焊接过程中未全面检查焊缝，以及焊接区域光线不足导致漏焊。解决方案是制定详细的焊接工艺，确保所有焊接区域都能被覆盖避免漏焊；进行充分检查，在施工前和过程中仔细检查焊缝确保无漏焊；以及提供良好的工作照明确保焊接区域光线充足使操作人员能清晰看到焊缝。

3.3焊接质量管控要点

3.3.1焊接形变的控制

在焊接过程中，热量会导致工件发生形变，从而影响焊接接头的质量和几何尺寸[2]。为了控制这种焊接形变，可以采取以下措施：首先，使用适当的焊接序列和焊接顺序，控制热输入的分布，避免局部过热。其次，在焊接前对工件进行预制加工，提前修正形状，以减少焊接过程中产生的形变。另外，可以使用焊接夹具和临时支撑来固定和稳定工件，防止其在焊接过程中发生位移或变形。

对于对称材料如T形结构或容易翻转的工件焊接时，可以采用双面对称焊接方法，以平衡单侧产生的内应力。对于厚度较大的钢材焊接，可以使用双边轮流循环多次焊接的方法，从而减少单次焊接所产生的内应力。

3.3.2焊接后残余应力的消除

焊接完成后，通常会在焊接接头中残留一定的应力。为了消除这些残余应力，可采取以下方法：进行热处理，如后焊热处理或退火处理，以减轻残余应力的影响；采用机械方法，如敲击或振动，释放残余应力，使其得以缓解；采用局部加热或冷却的方式，改变工件温度分布，减少残余应力的产生。

3.3.3焊接接头质量管控

当涉及不同类型的接头时，焊接接头质量管控需要针对每种接头类型进行特定的处理。

常见的角接接头、十字接头和T形接头一般采用全熔透的对接和角接组合的焊接方法，焊接时要注意接头厚度与坡口深度的关系。

对于全熔透双边坡口焊缝，可以存在不等厚的坡口深度部分，但必须确保接头厚度的1/4不小于坡口深度较浅的部分。对于部分熔透的焊接方法，必须根据设计要求控制有效焊缝的厚度和长度。在焊接角接头和T形接头时，加强角焊缝脚尺寸应保持在10mm以内，且应为接头中最薄板厚度的1/4[3]。这些措施能够有效控制焊接接头的质量，确保结构的稳定性和安全性。

4结语

本论文对建筑结构施工中焊接技术进行了全面而深入的探讨和分析，深入剖析了焊接技术在建筑领域中的重要性和应用。通过对焊接技术的基础知识、常用方法及其分类、施工工艺流程以及焊接质量管控要点的阐述，为建筑结构施工专业工程师提供了丰富的理论知识和实用指导。同时，通过对焊接过程中可能出现的问题及其解决方案的分析，进一步加强了对焊接工作的质量管控和风险管理。希望本论文能够为建筑工程领域的从业者提供实用的参考和借鉴，为建筑结构施工的安全、高效和质量可控提供有力支持。

参考文献

[1]边伟超.建筑钢结构焊接施工技术分析[J].中国建筑金属结构,2022,(06):38-40.

[2]张天伟.金属材料焊接主要缺陷分析及控制策略[J].锻压装备与制造技术,2023,58(04):142-144..

[3]鲁伟.建筑钢结构焊接影响因素及焊接质量管控[J].工程机械与维修,2023,(04):278-280.

1