关于建筑钢结构高强钢高效焊接技术的分析

关于建筑钢结构高强钢高效焊接技术的分析

李惠

山东华兴钢构有限公司 山东滨州 256500

摘要：在我国许多大型建筑钢结构中，如住宅、办公楼等，高强钢得到了广泛的应用，极大地促进了建筑业的发展。为了充分发挥高强钢自身的重要作用和优势，相关工作人员在工作中要严格控制各项细节，焊接操作要非常严格和规范，不仅要保证高强钢的焊接质量，还要保证高强钢的施工质量和安全整个建筑结构。因此，深入研究高强度钢的焊接结束及其在现代建筑工程中的全面应用，突破现有焊接难点，采用标准焊接材料，是当前创新过程中的重中之重。

关键词：建筑钢结构；高强钢；高效焊接技术；分析

导言：随着经济的发展和建筑钢结构技术的进步，采用高强度等级的高强度钢已成为必然趋势。作为建筑钢结构制造和安装的主要手段，焊接技术无疑将起到关键作用。目前，在可预见的将来，建筑钢结构焊接技术水平、存在的主要质量问题和发展方向值得关注和探讨。

1高强钢焊接特点与难点

目前，高强钢广泛应用于高层、超高层钢结构、大型体育场转换结构、大跨度结构和高地震烈度钢结构中。特别是在高层和超高层建筑中，高强钢得到了广泛的应用。此外，钢的可焊性高于普通低合金钢。

在高强度钢焊接应用过程中，需要面对和克服的主要焊接技术难点有：

高强度钢的焊接性影响

（1）焊接过程中粗晶区的脆化。在焊接接头中，晶粒脆化对接头性能有很大影响。因此，预防和控制焊接接头中的临界粗精热脆化、多层焊接中的临界粗精热脆化、亚临界粗精热脆化和亚临界粗精热脆化是非常重要的。（2）热影响区晶粒长大趋势。对于高强度钢，焊接过程中热影响区晶粒长大趋势严重。这些问题不仅会引起焊接热影响区的脆化，还会引起焊接热影响区的软化，对焊接结构造成危害。

1.2高强钢焊接需要注意的问题

(1)减少热循环次数。主要通过在钢结构的下料切割工艺中采用新技术、减少或取消碳弧气刨以及采用“不清根”焊接技术等三项举措来达到。(2)高强度钢预热温度的科学测定。高强度钢的预热温度不能一概而论，钢材及其规格不同，采用的方法不同，可以得到理想的效果。然而，确定高强度钢预热温度的常规工艺路线必须遵循焊接应用理论，必须进行新钢的焊接性试验；同时，建议采用国际公认的shcct图和显微金相组织进行判断和分析。（3）高强度钢能缩短焊接粗、细热的保持时间。高强度钢焊接不应摆动，采用“多层多道错位焊技术”获得高质量的焊接接头。（4）采用小热量输入、大熔深的焊接方法，减少了微合金元素的烧损，提高了粗、细焊缝的热熔深。

2高强钢高效焊接对焊接材料的需求

与低合金钢相比，高强度钢在结构使用上有许多优点，但对焊接材料的使用要求比低合金钢更高。高强度钢焊接材料基本为eR50级和eR55级。对于强度等级较高的高强度钢，当焊接材料符合强度比时，选择的强度比将得到加强。如:在屈强比≥0.85的高强钢的焊接中,为防止抗拉强度>800MPa的调质钢焊接冷裂纹,要采取相应的预热和后热措施,选用低氢型和超低氢型焊接材料,由于钢材和焊材研究进程不同步,抗拉强度在800MPa以上的钢种,不得考虑选择低强匹配的焊材。

3建筑钢结构高强钢高效焊接技术应用要点

3.1控制好使用环境要求和使用条件

根据对环境因素的分析，将焊接作业的环境要求和使用条件分为室内和室外，但对于设备和建筑物的使用，其环境要求和使用条件存在较大差异。对于钢结构建筑，荷载通常包括静载和疲劳荷载，疲劳荷载多为高周疲劳，因此该技术通常应用于自然环境中；对于压力容器，荷载包括高压荷载、中压荷载、低压荷载和疲劳荷载，而疲劳载荷多为低周疲劳，因此该技术在实际应用中，其环境和使用条件通常是自然环境条件下的高温或低温。

在分别比较疲劳载荷时，不能直接说低周疲劳和高周疲劳哪个使用环境较差，只能比较各自的特性。但对低温、高温、高压的要求只与压力容器有关，甚至能及时承受数百兆帕的压力。与静载荷和常温状态相比，-100℃以下的低温状态或几十℃以上甚至600℃以上的高温状态对焊接质量提出了更高的要求，对焊接工艺参数的设置和焊接材料的选择提出了更高的要求。

3.2把握焊接工艺方法

在建筑钢结构高强度高效焊接技术的实际应用中，常用的焊接方法主要有钎焊、熔焊和压力焊三种，分为20多种焊接方法。根据钢结构焊接规范的有关规定，建筑钢结构高强度钢的适宜焊接方法有电渣焊、埋弧焊、电弧焊、气体立焊、气体保护焊、螺柱焊、自保护焊等。，并且多种焊接方法可以结合实际情况。这些方法都是熔焊类型。通过进一步的对比分析，可以看出，建筑钢结构的高强钢焊接方法具有耐久性高、效率高、焊接设备经济性强、操作灵活等特点。

经过一系列分析，在建筑钢结构高强度钢的焊接作业中，焊接材料需要具有良好的焊接性，相应的被焊接结构的工作条件和焊接环境相对宽松，所采用的焊接工艺和方法相对简单易行操作性强，焊接工艺操作性一般较高。

3.3合理选择焊接材料

与低合金钢相比，高强度钢在结构使用上具有更多的优势，但对焊接材料的使用要求更为严格。在高强度钢高效焊接技术的实际应用中，焊接材料大多为er55级和er50级。如果所用的高强度钢具有较高的强度等级，则在焊接材料与强度比一致的情况下，应适当增加所选的强度比。如焊接用高强度钢的屈服强度比不小于0.85，为避免焊接中出现抗拉强度大于800MPa的调质钢冷裂纹，应采取适当的后加热和预热措施，同时选用超低氢型和低氢型焊接材料。由于焊接材料与钢材的研究过程不同，当焊接钢材的抗拉强度大于800MPa时，所选用的焊接材料不能考虑低强度匹配类型。在今后高强度钢焊接材料的研究和开发中，有必要重点研究高强度钢的焊接金属合金化，即通过焊接材料将所需的合金元素转移到焊接金属上。

4建筑钢结构高强钢高效焊接技术发展方向

4.1焊接从业人员

焊接从业人员的发展主要分为三类：质检员、操作人员和技术人员。为适应当前市场对人才的需求，促进高强度钢焊接技术的发展，相关从业人员必须加强专业能力和技术操作方面的专业培训和教育，并具有相关资质或证书方可上岗，尤其是非破坏性的关键工种，如检验员和焊工。

在大方向上，要突破教育限制，修订相关教育标准，建立健全职业教育体系，增强在校学生的专业能力和实践能力，提高教育要求，从源头上切实改进高强度钢的焊接工艺。

4.2设备的发展

随着高强度钢焊接技术的发展，设备的开发必须同步进行。目前，焊接智能化、自动化的发展趋势越来越广泛。焊接相关设备的研究和创新也必须提上议事日程。目前，影响装备发展的因素有两个，即价格和技术。价格因素相对简单，随着工作环境和工作条件的改善以及人力资源成本的逐步增加，价格因素将逐渐成为一个驱动因素。但目前，技术因素还不能很快克服。除了智能化和自动化技术的创新复杂性外，中国目前的建筑规范、设计制度、生产习惯和生产水平一直制约着设备的发展。因此，要真正创新和发展装备，就必须从多方面入手，改变以往粗放式的管理模式，在生产的同时完善生产优化设计体系。

结束语

高地震烈度、大跨度、大型场馆改造、超高层建筑、高层建筑等建筑工程，是高强度钢应用最广泛的场所，特别是在超高层建筑、高层建筑和避难层的设计中。由于高强度钢的特点，它将比普通低合金钢具有优势，当然，对焊接工艺的要求也会更高。要充分发挥高强度钢的最大优势，必须克服高强度钢焊接技术的困难，突破目前的困难。相关工作和研究人员也应加强这项技术的研究和创新。

参考文献

[1]段斌,周云芳.建筑钢结构高强钢焊接技术及焊接质量问题分析[J].焊接技术,2017,45(09):151-155.

[2]杨政.高强钢高效焊接与切割技术在建筑钢结构中的运用[J].金属加工(热加工),2019(20):13-14.