建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施

2020-11-26李泽艳赵小玲

商品与质量 2020年49期

李泽艳赵小玲

青海西矿杭萧钢构有限公司青海西宁 810021

当前，经济的全面建设及发展，提升了人们的整体生活水平，进而对建筑行业提出的要求越来越高。其中，钢结构属于建筑工程框架当中使用最广泛的一种基础结构，直接影响着建筑物的质量。为确保人们住行的安全性，对钢结构的焊接裂纹认真探究有着非常重要的现实意义。

1 建筑钢结构焊接裂纹的特征及产生机理

1.1 热裂纹

热裂纹主要产生在高温环境中，在焊缝凝固时，相线附近的高温区沿着奥氏体晶界开裂，造成明显的裂纹。在焊接完成后，其裂纹立刻出现，并且常见于焊缝的中心位置，沿着焊缝的长度方向呈现纵向分布[1]。经过分析发现，产生该情况的原因在于焊接熔池中存在的低熔点杂质，受其熔点因素的影响造成结晶的凝固时间缩短，整体的塑性与强度降低，因此当外界的结构约束力增大时，将造成焊缝位置的金属凝固收缩呈现出不均匀，最终产生开裂情况，同时造成明显的氧化特征，降低整体质量。

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，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阶梯状。

2 焊接裂纹的控制措施

2.1 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[2]。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。

2.2 合理进行焊前预热与焊后热处理

通过合理的预热与热处理可以有效地降低焊接后其位置的冷却速度，达到延长冷却时间的目的，进而促使其氢可以得到充分的释放，降低焊缝中的氢含量，避免出现材料的硬化与冷裂现象，提升整体的焊接质量。通常情况下，现阶段的板厚度越厚，其预热的温度越高，当气温较低时可以根据实际情况适当提升温度，以保证其焊接质量与效果。以实际情况为基础，根据现阶段的实际情况开展预热，促使其存在的氢充分溢出，进而在一定程度上促使其残余应力降低，保证材料的淬硬性更合理。灵活根据要求利用焊后热处理的优势促使温度得到弥补，解决现阶段存在的预热温度不足情况，营造良好的焊接环境，同时促使当前的预热温度稳定降低，但应保证焊后热处理温度在合理的范围，避免出现温度过高情况，通常情况下需要低于材料的脆性温度，最佳范围为200-250℃。

2.3 调整焊接工艺参数

在焊接的过程中，焊接工艺参数也是影响焊接效果的重要参数。如果焊接工艺参数处于不平衡状态，数值增长过快都会产生焊接裂纹。采用热量集中的焊接方式，可以加速焊接速度，同时还可以预防形成粗大的柱状晶体，有效改善了裂纹问题。而采用比较小的电流焊接的方式，其焊接速度会相对比较慢，但是也能减少熔池过热的现象，可以大大减少裂纹的产生。对于这一类焊接情况，就必须根据铝合金的形状以及焊接工艺来调整其焊接参数以及焊接方式，保证焊品的美观性和完整性。其次，焊接工艺对于材料的要求也比较高，在焊接之前首先要对表面进行处理，保证其焊接表面的平整，如果有杂物也会使材料产生裂缝，降低焊接质量。

2.4 优化焊缝设计创新现有的次序

现阶段由于熔深较大，造成对接焊缝抗裂性较差，可以根据实际情况，进行处理，将现阶段的原来的钢板坡口转化，转变为不对称的X 型坡口，以满足当前的焊接需求。通过该方式的处理，可以有效地降低侧焊缝的熔敷金属量，对封底焊道的焊肉厚度合理控制，以此来保证其焊接质量，提升焊接效果。在焊接过程中，还应根据要求保证其施焊次序合理，符合实际的焊接要求，从根本上降低现阶段存在的焊接变形与焊接残余应力，减少约束应力产生的影响，降低出现裂纹的几率，满足现阶段的发展需求[3]。如针对几个构件的焊接连接，应注意焊缝的集中问题，避免出现焊缝三向相交情况，以保证其焊接质量。尽量保证焊缝位置的对称性，利用对称布置保证其焊接效果。做好焊缝尺寸的控制，其尺寸不宜过大，方便工作人员开展操作，既能避免出现仰焊情况，全方面提升焊接质量。与此同时，在焊接过程中还应合理提升其焊接工艺顺序，优化现有的焊接技术，充分发挥出技术的优势，从多个角度创新，解决当前焊接过程中存在的不足，探索全新的技术优势，打造优质的焊接环境，降低产生裂纹的几率，满足实际的焊接要求。