建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施

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  摘要: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;裂纹
  引言
  钢结构焊接施工中,涉及到的要求比较严格,要结合不同的钢结构施工操作环节,在焊接操作的质量控制上加强重。钢结构工程的类型多样,施工要求标准都有着不同,焊接操作作为施工中的必要操作部门,焊件加工质量就关乎着钢结构工程的质量,要充分注重在焊接施工中能严格按照要求执行,保障各环节的施工工作良好落实。
  1建筑钢结构焊接裂纹的特征及产生机理
  1.1热裂纹
  在较高的温度条件下,建筑钢结构焊接容易出现热裂纹,在焊接的过程中,焊缝受到温度的影响,发生了结晶反应,再加上金属本身的拉伸应力的影响,导致热裂纹呈现出来不同的形态,通过分析这些形态,又可以将其划分为不同的种类。由于高温和拉伸应力的影响,在焊接的过程中受热不均匀,导致受热面出现了失衡的现象,这一现象导致焊缝处发生了结晶,这一结晶受到金属杂质和拉伸应力的影响,出现了多边化的裂纹。凝固裂纹指的是在金属焊接操作中金属凝固,后期出现了脆性温度,这个温度导致焊缝出现凝固裂纹。
  1.2冷裂纹
  建筑钢结构的焊接所选用的工具存在一定的拘束度,在焊接的过程中,这一特点会对金属的结构造成一定的影响,施加不同类型的力,这些力相互作用,影响金属内部的结构,在焊接结束金属冷却后,金属的结构也变形结束,从而在焊接的热影响区域出现了一些裂纹。此外接头的含氢量会大量地融入到熔池内。焊接结束后金属进行冷却,其中包含的氢会溢出,但是由于冷却速度过快,导致金属内部的结构中存储了一部分氢气,冷却凝固并不完全,严重影响了钢结构的稳定性,从而出现了冷裂纹。
  1.3层状撕裂
  层状撕裂的位置形态的特点包括:一是层状撕裂会沿着焊接热影响区域进行分布,主要是由于这一区域具有较长的拉伸应力,非金属交杂物分布进行扩散成为出现的层状撕裂。第二起裂点一般出现在焊缝的根部或者焊趾处,所形成的裂缝,平行于钢板表面呈现出階梯状。
  2钢结构焊接中的问题
  2.1焊接局部变形问题
  钢结构工程焊接操作中,出现局部的变形问题是比较常见的,这一焊接问题发生和构件质量有着紧密联系,如构件自身的刚性相对比较下,这就会在焊接过程中出现收缩的质量问题。而焊接人员在操作的时候没有集中注意力,应力释放过程中存在着不均的问题,对焊接放置没有达到相应水平,这就容易出现焊接质量问题。
  2.2焊接侧弯扭曲问题
  焊接操作中发生侧弯扭曲的质量问题也比较突出,主要是在实际的焊接操作中加工构件进行组装过程中,间隙的设置没有达到均匀的要求,组装构件的时候平台没有搭设到位,运输中起吊点没有准确造成了侧弯。扭曲的问题会造成焊接变形质量问题,主要是由于间隙没有达到均匀性,节点角钢进行拼接的时候没有达到严密性,这就必然会影响焊接的最终质量。焊接的时候构件翻身加工的时候缺乏加固处理,也容易发生侧弯扭曲的质量问题。
  3建筑钢结构焊接裂纹的防治措施
  3.1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。
  3.2热裂纹的防治措施
  做好热裂纹的防治工作,可以才从材料的选择入手,控制材料中的各类含量,其中碳的含量越低越好。控制好母材中所含有的杂质元素量,规范施工工艺,减少焊接热用。还需要注重材料具有良好的结构性能,在焊接的过程中,这些特点能够有效的杜绝内部因素的影响,防止热裂纹的产生。针对失塑裂纹需要提高金属材料的塑,性缩小脆性温度的区间,能够有效地避免热裂纹的出现。
  3.3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。
  3.4层状撕裂的解决途径
  之所以说层状撕裂具有一定的隐匿性是因为层状撕裂属于内部裂缝,无法从外部看出裂缝,也无法通过专业检测技术检测到层状撕裂,这就加大了修复难度。因此需要积极预防层状撕裂的产生,提高建筑质量。首先,需要选择优质钢材,同时要保证钢材的抗裂性能可以满足需求。其次,在进行结构节点的设计工作时需要格外注意接头形式的选择,还要合理设计坡口形状,从而减小接头的拘束应力和拉伸应力。
  3.5做好焊接的质量控制工作
  在焊接结束后,为了提高焊件的质量,应当加强对钢结构焊件的质量检查工作,这样能够在第一时间内避免焊后开裂的情况,减少冷裂纹等的出现。针对出现裂纹的工件应当及时分析其中存在的问题,修改焊接方案,及时止损。在焊接的过程中也应当加强质量控制,确保施工人员严格地按照相关的流程进行操作,确保焊接的规范性。
  结束语
  总而言之,在焊接过程中,由于各个裂纹所产生的机理并不相同,因此需要焊接人员严格把控施工重点、焊接特点以及在焊接过程中的影响因素。选择适当的焊接工艺,从而能够有效地防止焊接裂纹出现。监管人员需要做好焊接过程的质量控制工作,保障建筑钢结构焊接质量,提高建筑工程整体质量。
  参考文献:
  [1]胡美玉.建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施[J].四川水泥,2016(8):284.
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