王波

摘要：焊接时构件钢结构的主要连接方法，如今物理、化学、冶金、计算机等不断发展，使得出现了许多新工艺、新设备、新材料。这些技术内容在我国的钢结构建设中发挥了非常重大的作用。因此本文通过研究低温环境下的钢结构焊接技术，提出焊接时的注意问题，要严格按照相关工艺进行施工。并对低温环境下不同的焊接工艺内容进行了一番介绍。

关键词：钢结构;低温焊接;技术措施

前  言

由于低温环境下，钢材容易发生脆断现象，会加快焊缝、母材热影响区的冷却速度，从而产生淬硬组织，增大了脆性。这使得建筑钢结构中常用的低合金钢（如Q345）的危害性加大。提高焊接水平能够在很大程度上保证钢结构技术快速发展，并对建筑钢结构的施工质量给予有力的保证。低温环境对钢结构的焊缝有很大的危害作用，我们要采取科学、合理的低温焊接技术及工艺措施。

一、低温焊接技术

为了实现施工的进度要求以及保证建筑钢结构施工的质量良好，我们需要对低温焊接技术进行严格的分析，并对工程中的焊接材料、规格、焊接位置等方面进行慎重考虑。

1.分析低温焊接技术

在低温焊接技术中，不同的预热温度会带来不同的焊接强度，尤其在厚板焊接上，低温环境会对强度指标带来很大的影响。因此重视环境温度的提高以及准确的预热温度是尤为重要的;当然降低预热温度会在很大程度上减小焊缝的综合指标，其最大原因是因为过低的环境温度加大了焊缝冷却的速度;焊接热循环的传导方式使得20mm厚度的薄板比60mm的厚板受到低温环境的影响小;焊接质量并不是有环境温度唯一决定的。但是改变环境温度，尤其是改变母材本身的温度会直接影响低温焊接的成功率。

2.低温焊接理论分析

焊缝金属会受到建筑钢结构低温焊接的破坏性影响，其主要表现是使得焊缝金属出现裂纹，并使得工作状态容易发生脆断。而且温度的改变会在很大程度上影响脆断机理，其中包含着一定的客观规律。

第一，采用低温焊接的方式，其冷却速度比常温焊缝的快。冷却之后会直接影响二次结晶，出现淬硬组织，并提高了硬度，从而增大了冷裂纹的敏感性。第二，如果结构的拘束度很大，则会产生很大的焊缝冷却速度，这会在很大程度上增加焊缝一次结晶的区域偏析。如果外加的拉应力作用较大，就会产生热裂纹，以焊缝中心处出现结晶裂纹的形式出现。第三，增加了冷裂纹的延迟效应。在冷却焊缝金属的过程中，会大大降低游离氢的溶解速度，而一旦冷却的速度变快，就会发生冷裂纹的现象。延迟效应的增大会使得残留在金属中的氢含量增大，二者的关系是以正比的形式存在。第四，低温环境下容易发生脆断，尤其是快速加载焊缝时，会增大了工作的危险性。这时，临界转变温度会有一定程度的提高，并与拉应力以及焊接残余应力共同作用，降低结构的静荷载强度，这会使得远低于材料焊点的外力作用下发生脆断的可能性增大。

三、焊接工艺的选择

1.接头坡口形式

焊接接头开坡口主要是为了保证电弧能深入焊缝根部，使根部能够焊透。在选择坡口形式时应考虑保证焊缝焊透，坡口形状易加工，提高劳动效率，节省焊材，减小焊后变形的可能性等。因此，实际工程中应根据现实条件采用合理的坡口形式。本工程钢板主要采用单边坡口焊，T形接头采用K形坡口。

2.焊接材料

钢结构焊接接头的质量在很大程度上取决于所选用的焊接材料。焊接材料的选择必须根据母材的成分、性能、接头形式及质量要求综合考虑。焊接材料选择不当，熔敷金属中掺入合金元素，易使焊缝过渡区产生脆相或裂纹。因此，在超低温条件下焊接，在满足设计强度的要求下，优先采用屈服强度较低、冲击韧性好的低氢碱性或钛钙型焊条。在超低温环境下焊条还应进行烘焙。

3.焊接顺序

合理的焊接顺序能够有效地控制焊接变形。焊接顺序一般先焊缩量较大节点、后焊缩量较小、先单独后整体，分解拘束力的合理顺序，从根本上减少撕裂源。本工程由于十字形钢柱对接组合焊缝比较长，由两名焊工从中间同时向两端进行退焊，以防钢柱的扭曲变形。

四、焊接工艺在低温施工的防护以及注意的问题

1.防护措施

在冬天实施钢结构的焊接工艺过程中，需要注意一定的防护措施。一是要注意及时发放定做的“三防“焊接服装，而且要配备护膝，保暖的小棉袄、皮棉鞋、较薄的皮手套、防寒帽等;二是在有条件的操作面，要尽一切可能保证焊工是以坐姿的方式进行焊接，可以在最大程度上减小焊工的体能消耗。

2.钢结构低温施工下注意的问题

在冬季或是低温环境下施工时，要注意很多问题。

在制作或安装钢结构时，要严格按照钢结构冬季施工的相关规定进行施工;对钢构件进行正温制作，负温安装时，要充分考虑在不同那个的环境温度下设置构件的收缩量，并在施工过程中使用偏差调整的相关技术，保证施工合理、科学的进行;要对参加焊接负温钢结构的施工人员进行相关工艺的培训，保证考试合理，并取得相应的合格证;要对负温情况下使用的钢材及相关连接材料，附带质量证明书。保证钢材料符合产品标准;要在焊接前，对焊剂进行一定程度的烘烤，保证其含水量小于0.1%。

在组装构件时，要根据工艺的相关要求进行有内向外的扩展组拼，并要预留合理的焊接收缩值。而且要将50mm内存留的铁锈、毛刺、泥土、油污、冰雪等杂物清除，保证接缝处于干燥的程度，没有残留水分的存在;根据气温条件编制钢构件安装顺序图表，施工时严格按规定的顺序进行安装;负温安装的柱子、主梁立即进行矫正，位置校正正确立即永久固定，当天安装的构件要形成稳定的空间体系;季运输、堆放钢结构时采取防滑措施，构件堆放场地平整坚实无水坑，地面无结冰。同一型号构件叠放时，构件应保持水平，垫铁放在同一垂直线上，并防止构件溜滑;不合格的焊缝铲除重焊，按照在负温度下钢结构焊接工艺的规定进行施焊;使用钢索吊装钢构件时应加防滑隔垫，与构件同时起吊的节点板，安装人员需用的卡具等物用绳索绑扎牢固。

五、结束语

低温焊接时冬季钢结构施工的重要手段，在有些省市，其冬季的温度达到零下15摄氏度，而且持续的时间较久。为了满足冬季施工中的进度，要适时开展钢结构的冬季焊接施工。项目技术人员要充分考虑低温厚钢板的质量控制问题，通过分析實际情况，制定出科学、合理的技术控制措施及其焊接工艺，尽最大可能减少环境带来的不利因素。这样才能在最大程度上提高焊接的质量，并减少焊接的变形程度，从而达到施工的质量要求。在实际施工过程中，会存在许多影响焊接质量的因素，比如施工人员存在较弱的质量意识，没有一定的工作经验，存在不合格的材料、仪器、设备等，或是项目管理不到位等。但是技术在工程实践中是不段进步的，我们要不断克服低温环境中存在的问题，做到具体问题具体分析，这样才能保证工程质量趋于完美。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准.钢结构工程施工质量验收规范.GB50205-2001.

[2]中华人民共和国国家标准.建筑钢结构焊接技术规范.JBJ81-2000.