摘 要：钢结构是建筑工程中的常见结构形式，焊接属于重要施工环节，焊接工艺水平将直接关联于钢结构的稳定性，进而影响建筑的整体品质，足以见得合理焊接的重要性。为此，文章首先阐述钢结构焊接的工艺要点，再结合建筑工程实例，提出钢结构焊接施工工艺的主要流程，探讨常见问题以及技术突破要点，及常见质量问题的控制措施，以期在实际工程操作中可以提供相应的理论借鉴与指导.。
关键词：建筑钢结构；焊接工艺；问题分析；作业要点
施工中,多方面因素均可能对钢结构工程焊接质量造成影响,很多问题也可能随之出现,如焊接变形控制、焊接接头质量、焊后应力消除等方面。为尽可能提升钢结构工程焊接质量,文中围绕钢结构工程焊接质量控制要点开展具体研究的原因所在。
1.钢结构焊接工艺要点
钢结构焊接是一项质量要求高、精度高的工作，需要准确把握焊接工艺要点，具体有：
（1）严格控制热输入和冷却速度，加强对焊接电流、焊接电压等关键参数的监测以及动态化调节，保证焊接效果。
（2）准确监测焊缝，明确其中碳、硫、磷、氮、氢、氧的质量比重，判断是否满足要求。
（3）焊接时加强对变形与应力的监测与控制。乌鞘岭隧道
（4）在焊接方法的选择方面，优先考虑高能量密度、低热量输出的方法，焊缝长度较大时，采取多人分段有序焊接的方法。高强钢焊接环节，需要密切关注钢材的特性，据此挑选最具可行性的焊接材料。
（5）规范焊接，焊接后安排质量检验。
2.工程概况
侨乡文化馆主体结构外立面为阶梯形往上渐收，内部二层以上设四方锥体结构。工程平面尺寸61.2m×61.2m，总建筑面积8952.31㎡，地上部分建筑总高29.85m，下有半地下室，埋深3.9m，内部为金字塔式48米跨大空间。
图1 侨乡文化馆主体结构
2.1钢结构焊接的施工流程
按照“钢柱→主梁（斜撑）→次梁”的基本流程有序施工。待钢柱安装到位后，开始安装主钢梁和斜撑，由此类构件共同构成主体框架结构。以串吊的方法组织吊装作业，提高效率。钢结构施工中，以安装为主线，结合实际施工进度适时安排测量校正、焊接等相关工作，构成流水化作业模式，有条不紊地将各项工作有效落实到位。施工流程，如图2所示。
斑玉螺图2 钢结构焊接施工流程
2.2焊接方法及焊接准备
工程采用焊条电弧焊和CO2半自动保护焊,CO2半自动保护焊用于柱梁刚接、柱柱对接,焊条电弧焊用于焊接其他焊缝。为保证焊接质量,在焊前准备环节投入了大量精力,包括开展针 对性的安全和技术交底,且正式焊接在焊接工艺评定合格后开展。采用350~380℃,1.5~2h的保温时间对低氢型焊条进行烘干处理,处理后在110~120℃的保温箱中保温,随用随取,如大气中放置烘干后的低氢型焊条4h以上,需重新烘干,焊条最多烘干2次,且不得使用受潮的焊条、锈蚀的焊丝、焊芯生锈或药皮脱落的变质焊条。焊前还需要将坡口及坡口两侧各20mm范围内的锈、净油清除,且采用与打底焊相同的定位焊焊接方法,需按照正式焊接要求进行,以此完成牢固可靠的定位焊,且不得出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷。焊接前,还需要对组装质量进行复查,焊接部位清理情况和定位焊质量需得到保障,否则需开展针对性修正。如现场有8m∕s以上的风速,焊条电弧焊应采取防风措施,如2m/s以上的风速,气体保护电弧焊也应采取防风措施。
2.3焊接工艺要点
为控制焊接质量,工程严格编制了焊接工艺流程图。在钢结构焊接施工中,对于分节安装的钢柱,许多小型框架结构会在安装过程中形成,为减少结构因焊缝收缩出现的破坏,采用由内向外的焊接顺序,以此保证存在始终自由进行的焊缝收缩变形,现场焊接需在流水段内钢柱及框架梁安装、矫正、固定完毕后开展。以H型钢与H型钢栓焊对接为例,采用焊条电弧焊和熔
化极气体保护焊,焊接需要首先初拧腹板高强螺栓扭矩,随后焊接翼缘板,基于冷却后的翼缘板焊缝,终拧腹板高强螺栓。焊接翼缘板1名焊工负责同1个接头焊接,应先后焊接下翼缘板、上翼缘板,如2名焊工负责同1个接头焊接,则应对称施焊,采用多层多道焊。箱形矩形柱对接采用的焊接方法包括药芯焊丝电弧焊、焊条电弧焊和熔化极气体保护焊,焊接过程要整体对称施焊,2名焊工同时负责每个焊口的对称施焊。腹板对接焊缝需首先进行焊接,随后采用包角围焊进行翼缘板对接焊缝焊接,需保证焊接接头错开,同样采用多层多道焊,每2层间焊道接头应相互错开30~50mm,2名焊工焊接的每层需错开焊道接头。为保证钢结构焊接质量,对雨天及大风天中焊接进行了针对性防护,以此规避焊缝温度骤降、焊接材料受潮等问题,如在专用的棚内放置气瓶、焊丝、焊机。为保证高空焊接的顺利开展,还针对性设置了图3所示的防风设施,如果这种防风棚不便搭设,则采用压型板制成的小挡板封闭焊口。
图3 高空焊接防风措施（单位：mm）
此外,在焊缝返修方面也投入了大量精力,如采用铲凿、钻、砂轮打磨等方法去除气孔、夹渣、焊瘤等缺陷,采用补焊处理咬边、弧坑不满、局部缺陷、尺寸不足,辅以针对性的焊接检验,钢结构焊接质量最终得到了较好保障,后续施工也得以顺利推进,因此,该工程的钢结构焊接质量控制具有较高借鉴价值。
3.钢结构工程焊接质量控制要点
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3.1焊接变形控制要点
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多进制相移键控钢结构工程焊接质量需重点关注焊接变形控制,需要采用能够减小构件变形和收缩最小的焊接工艺,同时严格控制焊接顺序。在应用十字接头、T形接头、对接接头时,对于较易翻转或具备有利放置条件的构件,可开展双面对称焊接,对于属于对称截面的构件,焊接可围绕对称于构件中性轴开展。如存在对称于连接杆件的构件节点,对称焊接可围绕节点轴线对称轴开展。对于非对称双面坡口焊缝,焊接施工需严格按照一定顺序开展,如板材的厚度较厚,轮流对称焊接需循环多次。对于较长的钢结构焊缝,应优先采用多人对称焊接法、跳焊法、分段
退焊法等焊接方法。在构件焊接过程中,为实现收缩和变形的有效控制,还可以采用预置反变形法或开展预留焊,反变形量和收缩余量可基于针对性的试验或计算确定。在装配焊接构件的过程中,焊接应按照从大到小的接头收缩量顺序开展,接头拘束可得到有效控制。
3.2焊后应力消除要点
钢结构工程焊接质量控制离不开高水平的焊后应力消除工艺的支持,如存在明确的施工要求需要进行焊后应力消除,接头承受拉应力部分需首先确定,同时还需要关注焊缝较密集的构件或节点,一般采用疲劳验算方法,应力消除基于整体退火或局部退火的工艺实现,如基于加热炉进行整体退火,采用电加热器进行局部退火。如存在结构稳定尺寸,可采用振动法消除应力。在基于局部退火的应力消除实践中,需严格遵循相关技术标准,如采用配备温度自动控制仪的加热设备,并保证加热设备满足使用要求的控温、测温、加热性能。还需要控制每道焊缝侧面的加热板宽度,该宽度至少为200mm,且至少为3倍钢板厚度。如构件未开展加热处理,保温措施的针对性选用也不容忽视。如消除焊后应力采用振动法,需基于行业标准控制工艺参数和技术应用。钢结构工程多采用锤击法消除中间焊层应力,使用小型振动工具或圆头小锤进行锤击,需避开焊缝坡口边缘的母材、盖面焊缝、根部焊缝等部位。
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