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摘要:自从焊接钢结构得到推广以来,就不断出现焊接钢结构的破坏事故。如某赛马场钢结构罩棚坍塌事故,事故部分原因就是由于连接部位焊缝出现裂缝。大部分钢结构是十分重要的承重受力结构,破坏事故会造成人身和财产的重大损失,因此必须重视焊接质量。
关键词:建筑钢结构;焊接缺陷;防治措施
1对于钢结构工程的特征分析
1.1钢结构具有极高的可变性
钢结构的施工质量可以一定程度决定着整体性的工程质量,因此,钢结构工程的施工质量将会随着时间的推移而不断地变化,进而出现新的问题,极大的影响工程的治理和施工效率,比如,在对裂缝进行焊接的过程中,就极易出现缝隙过宽的问题,可见,焊接缝也会随着工程施工的时间演变而逐渐变化,还会导致裂缝逐渐拓宽,给钢结构的稳定性和安全性造成威胁。
1.2钢结构质量较为复杂
和传统的钢结构工程相比较,当前的钢结构工程受到的影响因素较多,也较为繁杂,同时出现的问题也较为多样化,极易致使钢结构出现质量问题,对其进行检修时,还会难以对具体的原因进行定位,最终为后期的施工进度带来阻碍。一般情况下,引发钢结构工程质量问题的原因较多,可能由于材料的选择不科学,无法满足实际的施工需求,还可能是冷热环境所导致的,或如上述所述,在实际的钢结构工程落实的过程中,极易出现焊接裂缝,如未对其良好的解决,将会使钢结构施工手段更具繁杂性。
1.3引发的质量问题较为严重
实际的钢结构施工中,工程质量将会决定着后期的建筑项目的进度和施工效率,因此,钢结构工程出现质量问题,将会延长施工周期,还会间接地增加施工单位的施工成本,此外,还会给有关施工人员造成人身威胁。
2焊接缺陷成因及防治措施
某工程钢柱、钢梁采用工厂加工,现场安装的施工方法,对于厚板焊接容易出现板材层状撕裂、整体变形(如挠曲、扭曲变形)、接头应力集中、焊缝产生裂纹及夹渣等质量问题,对钢结构安全使用产生较大影响。
2.1设计措施
在钢结构深化设计阶段,为减少厚板焊接易产生的质量问题,从焊接节点设计到构件制作与工地安装焊接构造设计进行精心设计,并与钢结构设计单位进行详细沟通。
(1)焊接节点设计。在T形、十字形及角接接头设计中,当翼缘板厚度不小于20mm时,为避免或减少使母材板厚方向承受较大的焊接收缩应力,宜采取相关的节点构造设计。
(2)构件制作与工地安装焊接构造设计。要求焊缝与母材等强的对接接头,其纵横两方向的对接焊缝,宜采用T形交叉;交叉点的距离不宜小于200mm,且拼接料的长度和宽度不宜小于300mm;焊接箱形组合梁、柱的纵向焊接缝,宜采用全焊接透或部分焊透的对接焊缝;要求全焊透时,应采用衬垫单面焊;只承受静荷载的焊接组合H形梁、柱的纵向连接焊缝,当腹板厚度大于25mm时,宜采用全焊透焊缝或部分焊透焊缝;箱型柱与隔板的焊接,应采用全焊透焊缝;对无法进行电弧焊接的焊缝,宜采用电渣焊接,且焊缝宜对称布置。
2.2层状撕裂控制措施
采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接。采用低强度焊条在坡口内母材板面上先堆焊塑性过渡层。采用低氢型、超低氢型焊条或气体保护电弧焊施焊。提高预热温度施焊。
2.3焊接裂纹预防措施
加强焊缝坡口的清洁工作,清除一切有害物质;加强焊前预热温度的控制;焊前对坡口根部进行烘烤,去除一切水分、潮气,降低焊缝中氢含量。严格控制熔合比:在保证材料可以焊接完全的情况下,严格控制钢材的母材融化金属在全部焊接缝中所占的比例,从而减少母材当中有害物质对焊接缝性能的相关影响。严格控制线能量:根据三维导热条件下的T8/5与焊接线能量的计算公式,对箱形构件角部和埋弧焊的加热热效率,计算出线能量最佳范围为13812J/cm2-40492J/cm2。在实际焊接过程中,取计算线能量的中间范围值,焊接线能量应控制在23-37KJ/cm2的最佳范围内。从而达到控制焊接线能量的输入,达到控制厚板焊接质量之目的。
2.4焊接变形控制措施
2.4.1焊接节点的构造控制
在进行正式焊接作业前,先要构建好焊接节点,在设计焊接节点的过程中需要牢记以下几点:(1)要构造合理的焊接节点,首先要保证焊缝的长度适中,控制好焊缝的数量。如果在焊接过程中所利用的焊缝长度过长,数量也多,就容易出现钢结构变形的现象,所以要根据实际情形判断焊缝最适合的长度和数量,做好准备工作,分析所要达到的标准焊缝情况,最大程度防止结构变形情况发生;(2)焊缝大小和长度确定的同时,也要注意其坡口的尺寸和所需的形态要合适,否则将降低钢结构在使用过程中的可承载能力,如果被利用在建筑物的关键位置,对整个建筑物的安全会造成隐患。此外还减少了焊接时焊缝的截面积,降低钢结构变形的风险;(3)在对钢结构进行焊接的时候,在钢结构的表面设计焊接节点要保持对称性。
2.4.2钢结构建筑焊接工艺的改进
在焊接变形的改善中,钢结构焊接工艺的改进作用非常重要,主要在以下几个方面进行具体操作:(1)注重焊接顺序,相关人员应严格依照有关规定和要求在钢结构的组装和焊接过程中对所选择的焊接顺序进行操作,从而使相应的自重压力承受情况得以确保,使构件组装的要求和标准更好的得到满足。另外,在钢结构焊接过程中,可以一次性完成小型构件的焊接,然后再选择合适的焊接顺序进行组装,在对较大的钢结构焊接与组装时,一定要完成小构件焊接,然后再进行相应的组装和焊接工作。零部件型号的选择一定要符合相关规定和要求,这主要是为防止部件组装过程中产生变形的状况,同时,在组装时对外力强制性拼接也应尽可能避免过度。最后,为了防止因热量不均造成的焊接变形,在构件焊接和组装过程中要使焊接接头的热量均匀性和温度适当性尽可能保持;(2)反变形工作要做好。在焊接过程中,人们常采用反变形的方式进一步弥补因热胀冷缩而出现的变形问题,这主要是因为在钢结构的焊接工艺过程中,焊缝会发生一定的收缩反应,因为冷却后的收缩原理,使得构件原有的尺寸大小在一定程度上减少了。
2.5钢结构现场安装环节的质量把控
①对于安装施工准备。现场准备和技术准备是对钢结构工程落实的重要内容。现场准备一般指的是对建筑材料、建筑设备和建筑材料等予以切实的协调和配置,有效提高施工现场内各类资源的使用率,为后期施工的顺利进行奠定良好的基础。而技术准备则指的是施工单位的资源和图像等数据予以搜集,优化工程设计图纸内容,对施工任务予以细分,而后促使钢结构工程施工更具科学性和高效性。②钢梁吊装环节。对钢梁吊装时,则要确保施工人员佩戴安全防护措施,避免发生人身事故,此外,还要确保吊装顺序的合理性,而后的施工顺序则要严格依照图纸来落实。③固定和连接环节,钢结构工程施工时,还要尽可能应用高强度的焊接方式对梁、柱等进行连接,本着先栓后焊的理念,杜绝钢材料出现变形问题。
3结束语
总而言之,通过对影响钢结构焊接的各种因素的掌握,制定了专项措施,从原材料到现场焊接各个过程预防焊接缺陷的发生。对钢结构工程各种焊接缺陷坚决杜绝,并避免其他钢结构焊接缺陷的产生,确保了焊接工程的施工质量。
参考文献
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[2]朱海滨.焊接缺陷对结构强度的影响[J].科技创新与应用,2016,(26):112.