中冶天工集团天津有限公司金属结构工程分公司天津300352
摘要：钢结构不仅具有质量轻强度高特征，同时又有运输施工方便、较好的塑性等优点。所以钢结构在现代建筑行业中具有重要作用。基于此，本文简述了影响钢结构焊接施工质量的因素，对钢结构焊接施工技术及其质量控制进行了论述分析。
关键词：钢结构焊接；施工质量；影响因素；施工技术；控制
一、钢结构焊接施工质量的影响因素
影响钢结构焊接施工质量的因素主要有：作业环境风大；温度和湿度变化大，甚至有雨雪威胁，低温焊接施工等；焊接工作量大，焊接返修困难；辅助作业工作量大；焊接自由空间受到限制；与其它工种配合交叉作业量大；焊接裂缝倾向较严重，部分厚板结构有层状的撕裂倾向；焊接变形量大。
二、钢结构焊接施工技术要点的分析
1、高强钢焊接技术要点分析。（1）合理选择焊材：第一、强匹配。强节点弱杆件：焊接材料熔敷金属的强度、塑性、冲击韧性高于母材标准规定的最低值。焊接接头（焊缝及热影响区）各项性能全面要求达到母材标准规定的最低值。第二、兼顾焊缝塑性。厚板焊接时按厚度效应后的强度选配焊材，节点拘束度大时可在1/4板厚以下配用低强焊材。第三、满足冲击韧性要求。必需重点选择焊材的韧性，使焊缝及热影响区韧性达到钢材的规范要求。（2）焊接质量控制。第一、控制热输入与冷却速度。控制焊接电流、电压、焊接速度以及熔敷金属800℃～500℃区间的冷却时间。第二、控制焊缝中碳/硫/磷/氮/氢/氧的质量百分比。选用优质碱性低氢焊材，采用良好的操作手法充分维护熔池金属。对于高强钢的焊接，应根据钢材自身的强化机理和供货状态，综合考虑其性能要求，合理选择焊接材料和试验方法对其焊接性做出评价，制定合理的焊接工艺，以指导实际焊接生产。
2、低温焊接施工技术要点分析。（1）合理选择焊材。低温环境应尽量选择低氢或超低氢焊材，对焊材严格执行烘焙和保温措施。焊前防护，焊接作业区域搭防护棚，使焊接区域形成相对封闭的空间，减少热量的损失，若无条件搭设防护棚，应该采取其他有效措施对焊接区域进行防护；气体保护焊时，焊接气瓶也应采取相应措施进行保温。（2）焊接质量控制。第一、预热与层间温度。低温环境下的预热温度应稍高于常温下的焊接预热温度，加热区域为构件焊接区各方向大于或等于二倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，焊接层间温度不低于预热温度或标准。第二、加大定位焊时的热输入。适当加大定位焊的热输入，增大焊缝截面和长度，并采用与正式焊接相同的预热条件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧时弧坑一定要填满，可以有效减少由于定位焊接引起的收缩裂纹。第三、采用合理的焊接方法。尽量使用摆幅，多层多道焊，严格控制层间温度。第四、焊接后热及保温。焊接后及时对焊接接头进行后热保温处理，利于扩散氢气的逸出，防止因冷速过快而引起的冷裂纹，同时适当的后热温度还可以适当降低预热温度。
3、厚钢板焊接技术。钢结构中厚钢板得到大量的使用，促进了厚钢板焊接技术的发展，同时也丰富了建筑用钢的范围。厚钢板焊接的关键是防止由于焊接而产生的裂纹和减少变形，应主要考虑：选用合理的坡口形式。如尽量选用双U或X坡口，如果只能单面焊接，应在保证焊透的前提下，采用小角度、窄间隙坡口，以减小焊接收缩量、提高工作效率、降低焊接剩余应力。合理的预热和层间温度。
三、钢结构焊接施工质量控制的分析
以下结合某钢结构工程为例进行分析说明，某钢结构工程钢板厚度大、焊接难度大、焊接质量要求高。按照设计，现场安装柱与柱之间的对接为全熔透焊，钢梁与钢柱牛腿上、下翼缘为全熔透焊，钢梁腹板大部分为高强螺栓连接，双剪连接板与钢柱为角焊缝。
1.焊接顺序。根据某工程平面和立面形状，结构形式等组织施工。当安装完成三个及以上单元的校正和高强螺栓的终拧后，选择四面都有焊接梁的柱子作为基准柱，并安排其四侧都有抗弯焊接的梁、然后向四周扩展施焊。采取结构对称、节点对称和全方位对称焊接的原则。（1）栓-焊混合节点中，设计要求梁的腹板上的高强度螺栓先初拧70%后→焊接梁的下、上翼缘板→终拧梁腹板上的高强度螺栓至100%施工扭矩值。（2）柱—梁节点上对称的两根梁应同时施焊，而一根梁的两端不得同时施焊作业。（3）柱—柱节点焊接时，箱形柱的对称两面应由两名焊工相对依次逆时针焊接。（4）梁的焊接应先焊下翼缘，后焊上翼缘，以减少角变形。
2、确定焊接参数。选定工艺后，焊接QC小组在项目组的带动下通过工艺评定，编制出一整套切实可行的适用某工程特点的CO气体保护半自动焊接方法及参数。首先确定攻关目标，用ABC法找出影响质量的原因.并进行系列分析，针对这些问题找出相应的对策措施；建立了有效的质量保证体系，制定完善的工艺指导书。经过反复试验，确定了运用于横焊、平焊、立焊、斜立焊的丁艺参数；通过对焊丝的伸出长度、焊缝层问清理，焊枪施焊角度反复摸索，形成了一整套的操作要领；为使焊接环境处于相对稳定状态，加强了施丁防护措施和辅助措施。经过项目组和焊接QC小组全体人员的不懈努力，很好地解决了CO气体保护焊应用在超厚件立向、斜立向接头上的焊接工艺问题。
3、确定焊接工艺。某工程钢结构焊接施工难度较大，不仅钢板厚，而且由于结构为双曲面，设计中采用了大量的斜撑及斜柱，造成立焊、斜立焊较多，此类结构不仅处于结构的重要部位，而且大多处于外向、斜向，安全操作与施工防护都比较困难。尤其是紧迫的工期与较大的焊接工程量之间的矛盾，我们采用CO气体保护半自动焊应用于立焊、斜立焊和俯角焊的工艺，从根本上解决手工电弧焊速度慢影响进度的问题，满足了焊接施工的需要。
4、焊接施工中的质量控制。（1）焊前准备。将焊缝区域50mm范围内氧化皮、油漆、水、污物等清理干净，要求露出金属光泽。焊条、焊剂应按说明烘焙。焊机电流调整应符合施工工艺。焊接工程师与焊接工人应熟悉该焊接技术要求及焊接工艺，并将不符合要求的构件拒绝焊接，返工处理。整个工程焊接全过程应在焊接工程师监管下进行。（2）焊接工艺要点。始焊时应在引弧板上引弧。焊接过程中引弧应在焊缝坡口内进行。收弧时将弧坑填满，避免弧坑裂纹的出现。任何时候不得在母材上随便引弧。（3）对接焊缝。对接焊缝一般要求不低于二级，按两面焊接进行。当一面焊接结束，另一面焊接前应彻底清除焊渣，防止夹渣、未熔透缺陷发生。（4）贴脚焊缝。贴脚焊缝首先应保证焊脚尺寸，并使焊缝圆滑过度。焊缝在端部转角处应有良好的包角焊，包角焊高度应为1.2倍的焊脚尺寸，其长度应距端部10mm以上。（5）焊接变形的预防。下料前应留焊接余量。装配前将零部件矫正，保证安装的公差要求。装配时应在胎具上进行，并需要安装夹具。按焊接工艺要求，采用热量对称分布方式进行施焊。（6）焊缝清理。焊接完毕，应进行焊渣清理，打掉药皮，仔细检查焊缝外观，合格后提交检验，合格焊缝打上焊工与检验员钢印。
结束语
综上所述，合理运用钢结构焊接施工技术能够有效地控制钢结构的焊接变形，以达到确保钢结构工程质量的目的。但由于受到材料、结构以及焊接施工现场环境等因素等影响，需要结合实际，严格控制钢结构焊接施工质量。
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