建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施

建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施

田男男

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摘要：经济的发展，社会的进步带动了建筑业的发展，当前，建筑钢结构的焊接很容易受到钢材料结构、元素含量、拉伸应力等影响，出现各种类型的裂纹，这些裂纹的出现并不是不可避免的，因此在钢结构焊接阶段，需要焊接人员合理地控制施工工艺，根据施工要求选择恰当的材料，按照相关的焊接顺序进行，同时还应当加强对施工过程的质量控制，能够有效地降低施工的难度，避免焊接缺陷的发生，以此来提高钢结构的焊接质量。

关键词：建筑;钢结构;焊接裂纹;产生机理;防治措施

引言

装配式钢结构也被称为集成钢结构，是一种由多个模块组成并集绿色规划设计、绿色建筑材料、绿色现场施工等于一体的新型结构体系。其施工过程是先在工厂中对不同模块构件进行标准化加工制作，然后将各个制作完成的模块统一运送到施工现场，最后利用高强螺栓将不同的模块进行快速拼接装配，形成一个整体结构。

1钢结构的施工特点

钢结构的施工特点主要涉及到以下方面具体内容：首先是使用预应力技术。在当前建筑施工行业中预应力技术有着非常广泛的应用，而在大跨度复杂钢结构中预应力技术的优点非常显著，通过对预应力技术进行合理地应用可以有效地创新建筑结构。在实际的施工过程中，在建筑主结构承受较重的荷载之前，需要选择相反的预应力对钢结构的整体硬度进行提升，可以有效延长建筑的实际使用寿命。其次是构件施工工作难度较大。大规模复杂钢结构主要指的是跨度比较大，实际的工程量也非常多，在施工的过程中，建筑结构也是非常复杂的建筑项目，要想保证施工工作的顺利进行，提高施工质量，就必须使用足够数量的构件。但是由于建筑施工要求以及实际的建筑项目的不同所以需要使用构件的形式、尺寸大小也有着明显的区别，这样一来在进行施工放样工作的过程中工作人员的难度就会大大增加，在建筑施工过程中还需要选择特殊的建筑材料。所以为了进一步提高整体施工质量，需要对相关的施工材料进行严格的监测和审核。

2焊接后产生变形的原因

焊接时焊缝和焊缝附近受热区的金属发生膨胀，由于四周较冷的金属阻止这种膨胀，在焊接区域内就产生压缩应力和塑性收缩变形，产生了不同程度的横向和纵向收缩。由于这两个方向的收缩，造成了焊接结构的变形。焊接时的实际情况是这种收缩也不是自由的，它受到焊件其他部分的一定阻碍。结果在产生一定收缩或缩短变形的同时还产生一定的焊接残余应力。火焰矫正就是利用这种规律矫正钢结构变形的。

3建筑钢结构焊接裂纹的防治措施

3.1焊接变形的控制

首先是合理的焊接方法。选择合理的焊接方法对控制焊接变形有着直接的影响，就能量密度来说，选用能量密度较高的焊接方法可有效减少焊接变形。当焊接热输入较小时，其引起的焊接变形可得到一定的控制，但焊接热输入过小将导致焊接效率的降低。为减小因焊接温度场引起的变形，可选择跳焊或者逐步退焊的方式进行。其次是刚性固定法。在焊接前对结构进行固定，增大其在焊接时的刚度，减小其焊接变形量。该方法对刚度较小的构件效果较为显著，随着刚度的增加效果逐渐降低，特别是对于弯曲变形，而对于产生的角变形和波浪变形较为有效。虽然刚性固定法增加了焊接时构件的刚度减小焊接变形，但同时却也增加了焊接应力。然后是反变形法。构件在焊接中将产生弯曲变形、角变形或波浪变形等形式，反变形法即在焊接前将构件装配成与焊接变形相反的预先变形，焊接变形的大小刚好与预先变形一致，通过焊接使得焊接后的构件达到正常状态。该方法在实际运用中存在较大的困难，难以控制预先变形与焊接变形一致，焊接完成后始终存在一定的变形。最后是散热法。散热法是在焊接部位放置铜垫板或用水冷却焊接部位背面，把焊接部位的热量迅速散去，使得焊缝区域受热面积得以缩减，以达到减小焊接变形的目的。但该方法不适用于具有淬火倾向的材料，在将热量迅速散去过程中焊缝易产生裂纹，降低焊缝的承载能力。

3.2钢结构工程的焊接技术分析

目前在焊接施工操作展开之前，焊接施工人员要注重对焊接位置规范化清洁，对坡口以及周边锈迹、脏污位置进行清理，保障焊接操作能满足规定要求。在施工操作中为了能保障钢结构温度满足焊接基本要求，在焊接活动开展前要注重对焊接位置进行预热操作，对具体预热温度实施检查，确保焊接位置温度更为合理。在实际焊接过程中要注重对焊接位置平整度进行控制，不能出现较为严重的缺口。在焊接中出现缺口问题要能及时中断焊接，对钢结构采取保温处理操作。在重新焊接中要注重展开规范化预热，在大风、暴雨、暴雪、低温等极端环境中中断焊接操作。

3.3明确焊接施工的难点，选择恰当的施工工艺

在建筑钢结构焊接的过程中，焊接人员需要明确焊接施工的难点，选择恰当的施工工艺，才能防止焊接点纹的出现。首先必须要选择合适的焊接电流，各项工艺校正之后进行焊接，能够有效地避免焊接位置出现偏差。其次需要控制好焊接参数，根据所选择的焊接材料选择恰当的施工工艺。需要注意的是焊接接头具有较大的刚性约束力，导致在焊接过程中产生了三向应力的出现的裂纹，因此在焊接的过程中，应当严格地把控施工材料的选择，降低裂缝发生的可能性。

3.4冷裂纹的防治措施

在钢结构的焊接施工中，随着含碳量和强度的增加，冷裂纹出线的概率也会增加，因此为了防止冷裂纹的产生，需要合理的选择材料，确保材料具有良好的抗冷裂性、含碳量较低。在焊接的过程中，需要严格地控制氢的来源，冷却过程中，控制氢含量对钢结构的影响。在选择焊条时，尽可能地选择碱性焊条，确保金属中的含氢量较低，具有较高的塑性，同时还需要保证焊接接头无杂质，无水分。

3.5丁字梁焊后变形的矫正

丁字梁由于焊接产生的变形有角变形、上拱、旁弯等，矫正可用压力机，调直机来完成也可以用火焰矫正。现将三种变形的火焰矫正介绍如下：角变形的矫正：先在两道焊缝的背面，用烤矩沿着与焊缝相对应的位置加热一道（厚板应加热两道），加热线不能太宽，应小于两道焊脚总宽，加热的深度不能超过板厚，冷却后角变形即可消失。上拱的矫正：矫正上拱变形是在立板上采用三角形加热方式，三角形加热位置应根据变形情况来确定。如果第一次加热后还有上拱，再进行第二次加热，加热位置选在第一次加热位置之间避免重复在原处加热。旁弯的矫正：加热位置选在水平板背面外凸的一侧，一般采用三角形加热，当旁弯矫正后，很可能又引起上拱变形，因此在掌握变形规律后可在矫正上拱时有意过量，既略有下翘，那么旁弯矫正引起的上拱与下翘抵消，就可以简化矫正工作。

结语

总而言之，采取有效的控制方法，对钢结构整体稳定及安全性有着重要的意义，使钢结构的抗压、抗弯、抗扭性能得到充分的发挥，避免因焊缝的断裂造成结构的整体破坏。

参考文献

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