鋼結構焊接施工應注意的問題

鋼結構逐漸擺脫了其造價昂貴的缺點，在工程中的應用越來越廣泛。焊接鋼結構以其構造簡單、加工方便、易于自動化施工，不削弱桿件截面，可節約鋼材等優點，得到了廣泛的應用。在焊接鋼結構應用中也出現了一些問題在焊接鋼結構的施工中應當引起注意。

一、焊接對鋼材性能的要求

某工程鋼結構φ1020×12鋼管，焊接后沿徑向產生開裂，裂紋長約1000mm，最寬處約20mm。

由于碳是影響鋼材可焊性的重要元素，焊接鋼結構用鋼材應保證碳(C)的極限含量，宜采用牌號Q235中B、C、D等級的碳素結構鋼和牌號Q345中B、C、D等級的低合金結構鋼。對構件節點約束較強，以及板厚等于或大于50mm，并承受沿板厚方向拉力作用的焊接鋼結構，應對板厚方向的斷面收縮率加以控制。上述質量問題后經查明，該鋼管的牌號為Q235A級，含碳量0.22%，焊接性能不良，焊接后的殘余應力造成開裂。

二、焊接材料與母材的匹配

雖然焊接材料的選擇是設計人員的責任。但是由于種種原因，部分設計人員并沒有重視此類問題，導致現場焊接出現問題。焊接材料與母材匹配的原則是“不同強度等級母材選型;鑄鋼件與鋼材焊接時，焊接材料按鋼材選型。原因是焊接材料的強度普遍要求高于母材，材料連接處的焊接材料的強度不應與母材強度相差過大。

三、焊接對作業環境的要求

鋼材焊接對環境的要求非常嚴格，如果在不良環境中施焊，就會產生焊接質量問題。因此對鋼結構有三不焊的要求，即四級以上大風天不焊，雨天不焊，低溫不焊。這類天氣，焊接后焊縫材料降溫迅速，易造成焊接處產生較大殘余應力或變形，甚至產生裂紋。

四、對焊接連接制作組裝的要求

為了保證焊接質量，對焊接連接的制作組裝要求，必須符合《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205—2001附錄C·0·2條的規定。達不到規定要求時，應更換或修理。

五、要重視焊接工藝評定

由于鋼結構工程中的焊接節點和焊接接頭，不可能進行現場實物取樣檢驗，而探傷只能確定焊縫的幾何缺陷，無法確定接頭的理化性能。為保證工程焊接質量，必須在構件制作和結構安裝前，由施工單位對其首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法、焊后熱處理等進行焊接工藝評定，并根據焊接工藝評定的結果制定相應的施工焊接工藝規范。

六、要重視焊前及焊接過程的控制和焊后處理

焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻過程。在施焊時，焊件上產生不均勻的溫度場，焊縫及附近溫度高，達1600℃以上，其鄰近的區域則溫度急劇下降。不均勻的溫度場產生不均勻的膨脹。高溫處的鋼材膨脹最大，由于受到兩側溫度較低，膨脹較小的鋼材的限制，產生熱狀態塑性壓縮。在焊縫冷卻之后，會產生殘余應力或變形。另外，實際焊接接頭中，有的焊件不能自由伸縮。施焊時膨脹受到阻礙，焊縫冷卻后便產生了約束應力。

焊接殘余應力和變形的存在，會降低結構鋼度，對壓桿穩定產生不利影響，在低溫下使裂縫發展，加速構件的脆性破壞，并對疲勞強度不利。

為了減少產生焊接殘余應力和變形，在施焊前可以采用預設反變形，預熱等措施進行預防;在焊接過程中采用合理的施焊次序，如鋼板對接時采用分段退焊，厚焊縫采用分層焊，工字形截面按對角跳焊等;焊后可采用消氫處理或焊后熱處理等方式消除應力、矯正變形。