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新技术在国内建筑钢结构焊接中的应用

2022-07-14李辉

魅力中国 2022年3期
关键词:焊缝裂纹钢结构

李辉

(菏泽城建工程发展集团有限公司,山东 菏泽 274000)

引言:建筑结构基本都会涉及钢结构,这是由于钢结构能够在短时间内快速构建、钢结构较轻的重量不会对建筑造成负担、钢结构后期维修护理相对方便、钢结构抵抗振动的能力较强等。建筑工程是现代工程施工中非常重要的模块,对于城市发展和建设具有非常积极的作用,而在实际施工过程中,传统的混凝土建筑模块已经无法满足现代建筑工程的需求,相关专家提出应用钢结构对建筑工程进行施工,也能够提升房屋建筑工程的整体稳定性和抗震能力,也是目前建筑工程发展的新方向。但是,在实际使用过程中,依然存在很多管理方面的问题,比如施工管理制度落后、模式陈旧,监管不到位,施工人员态度不认真、行为不规范等问题,都会影响到钢结构焊接质量,所以,做好施工现场的有效把控,明确钢结构裂缝产生机理,才能对症下药,全面做好相应控制工作。在社会经济发展的推动下,国内建筑钢结构焊接的工艺要求也在逐步提升,厚板结构和箱型结构的应用范围在逐步扩增,其对应的焊接技术使用频率也在急剧上升,所以对于新技术的应用表现出强烈的需求。

一、分析建筑钢结构的特点

建筑工程中应用钢结构是一种建筑流行趋势,钢结构作为现如今建筑工程中的一种重要方式,钢结构和传统混凝土结构对比存在以下方面优点:一是建筑钢结构的材质比较轻和强度较高。钢结构是一种金属结构,其表面硬度比传统的混凝土结构要高,所以其自身强度也相对比较高。另外,纯钢结构施工中,可以提前预制钢材,并且运输方便。二是建筑钢结构的载荷能力相对比较高。在建筑工程施工中,建筑物的载荷能力非常关键,直接关系到建筑的整体稳定性。而与传统混凝土结构相比,建筑钢结构自身的密度更高,所以韧性更好,可以有效地提高建筑结构整体的荷载能力和抗震能力。三是建筑钢结构制造更加简单,并且精度较高,钢结构在施工制造的过程中,可以应用现代化机械设备来进行精密制造,进而保证建筑钢结构的整体精度,同时和传统建筑结构对比,钢结构施工影响因素比较少,结构是更加稳定。

二、分析建筑钢结构施工技术

(一)分析施工前的准备工作

一是准备施工技术资料和施工图纸,在实际进行施工的过程中,严格根据设计图纸进行施工,保证整个结构满足建筑需要,其中包括对钢架的三维图纸规划等。二是准备钢结构施工技术交底和钢结构材料,比如在实际施工中根据工程抗震能力需求选择符合工程需求的钢材料,并做好材料采购、材料验收以及材料应用等相关工作,确保钢结构施工更加合理。三是做好施工组织安排工作,落实好施工相关政策,确保钢结构施工技术应用更加合理,最大程度上提升钢结构的施工应用效果。

(二)建筑钢结构施工技术应用注意事项

一是钢结构制造施工环节。钢结构制作包括放样和号料以及切割等等,高强度螺栓摩擦连接面的处理,抗滑移系数需要满足设计要求,制作质量检验合格之后进行除锈和涂装工作,一般情况下安装焊缝处留有三十毫米到五十毫米不进行涂装。二是钢结构施工的过程中,需要有效的控制钢结构的焊接工艺,确保施工更加合理。焊工必须经考试合格并取得合格证书,且必须在其考试合格项目及其有效期内施焊。焊缝施焊后须在工艺规定的焊缝附近及部位打上焊工钢印。焊接材料与母材应匹配,全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷检测,当超声波探伤不能对缺陷作出判断时,应采用射线探伤进行复测。三是在钢结构施工过程中,对钢结构运输进行控制,根据钢构件的长度和重量选用车辆。钢构件在车辆上的支点、两端伸出的长度及绑扎方法均应保证构件不产生变形以及不损伤涂层。四是对土木建筑工程进行安装施工管控,最大程度上提升钢结构的施工效果。钢结构安装要按施工组织设计进行,安装程序须保证结构的稳定性和永久不变形。在进行柱安装的过程中,每一节柱的定位轴线要从地面控制轴线直接的引上,钢结构的柱以及梁和屋架等主要构件安装完成后,要立即进行校正和固定。五是在钢结构施工的时候,还需要做好钢结构材料的防火和防锈工作,保证钢材料应用更加合理,最大程度上实现钢结构的综合应用及控制,提高施工技术整体效果。

三、分析建筑钢结构焊接产业发展的问题

(一)由于钢结构焊接所应用技术的自动化程度较低

当今在我国经济快速发展的过程中,建筑工程技术要求也随之提升,大型建筑结构对焊接技术的应用程度也随之加深,然而焊接技术被广泛的应用到其中,在这种发展的驱动下,传统手动焊接技术并不能够满足现如今建筑工程的实际需要,不仅焊接效率相对较低,同时焊接产品的质量也无法得到保障,从而严重的影响建筑钢结构焊接产业的发展以及创新。但经过市场调研发现,国内大部分建筑企业仍然采用自动化程度相对较低的器械和技术,来完成钢结构焊接任务,其焊接品质与手工焊接并无明显差异,所以说国内建筑钢结构焊接所应用技术的自动化程度低。社会的发展推动着科学技术的进步,对应的人才引进成本也在提升,所以建筑企业面临着转型与革新的抉择,如果不能及时紧跟市场趋势提升技术的自动化程度,其整体发展情况必然会受到直接影响。

(二)由于我国建筑钢结构裂纹处理技术存在落后

由于建筑钢结构焊接过程中要将温度达到一定的高度,而焊接工艺完成后钢结构温度会逐渐的恢复常态,这中间所产生的巨大温度差影响难以被完全消除,因此建筑钢结构在进行焊接中容易出现裂纹,通常情况下裂纹只会在钢结构焊接缝隙内部,但是不排除其周边受到热度影响而导致裂纹范围扩增。裂纹的呈现方式主要包括以下形态:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹、热影响区域裂纹。因为焊缝裂纹是没办法完全规避和消除的,而建筑企业没有根据实际情况去引进新技术,就会无形中拉大与行业和市场的差距,久而久之就会限制企业的发展前景。

(三)由于建筑钢结构焊接技术对于厚板和长焊缝处理能力不足

由于建筑钢结构焊接工艺是涉及钢结构建筑所必须要应用的一种技术,那么基本焊缝衔接技术并不会存在明显的差异,决定企业的竞争力度关键便在于对其厚板焊接水准和长焊缝的焊接水平,由于这将会直接关系到钢结构工程最终品质和钢结构工程成本的控制。厚板之间的对接和T 型焊缝的缝角熔融,相对普通形态裂缝来说焊接工艺复杂程度呈叠加状态,而国内建筑钢结构焊接产业却没有针对相关问题及时引进新技术,致使工艺的不成熟与低效率,对于行业发展有极其不利的影响。

四、分析新技术在国内建筑钢结构焊接中的应用

(一)分析新技术在我国建筑钢结构焊接方法中的应用

结合现如今我国建筑钢结构焊接方法中的新技术应用情况来进行分析,通过合理的应用二氧化碳作为保护气体进行焊接的技术已经是逐渐取代了传统手工电弧焊焊接,通过合理的应用二氧化碳作为保护气体进行焊接的新技术,可以在保证焊接品质的基础上提高焊接的效率,使其建筑钢结构焊接工程的整体进度得到有序的进行,通过应用二氧化碳作为保护气体进行焊接的新技术,其中有两种必不可少的焊丝,一种是实体焊芯的焊丝,另一种是药体焊芯的焊丝。以混合气体作为保护气的焊接方式,与以实体焊芯作为焊丝的焊接方式,二者之间存在不同程度的熔融过渡,具体包括以电路短路形式进行过渡、以熔滴方式进行过渡、以脉冲电流为中介进行过渡、以喷射状态进行过渡等。对于这四种过渡方式来说,以喷射状态进行过渡对焊接钢结构的形变影响程度最低,而且其通过电流最小,但是其焊接效率相对来说比较低,根据电路短路的方式进行过度对焊接钢结构变形的影响程度比较大,其中通过的电流最大,但是同样的焊接效率将会得到相应的提升。

(二)分析新技术在我国钢结构焊接设备中的应用

在实际进行钢结构焊接中,根据新技术作为支撑的焊接方法是需要通过专业的设备才可以进行应用,因此焊接设备所涉及的技术需要随着焊接方法的创新进行更新,结合相关调查可以发现,我国建筑钢结构焊接产业中加工设备性能普遍要好于国外相同类型的设备,特别是电焊机新技术的含量是无法比拟的。同时埋弧焊机、MAG 焊机以及MIG 焊机等常用的焊接设备,对于现代化科学技术和电子信息技术应用程度都在加深。国内建筑钢结构焊接产业的未来发展目标是更加方便控制、更加节约能源、更加高品质高效率。总的来说国内市场的电焊机可操作空间逐渐加大,设备的质量在提升,尤其是在逆变电源逐渐推广到建筑行业的基础上,为焊接设备新技术应用提供更加宽广的途径。从新技术在国内钢结构焊接设备中的具体应用现状来分析,可以顺向进行或逆向进行的双向谐振电路已经作为新技术被应用到焊接设备中,如果电流达到了临界值或者是电压达到了临界值的情况下,那么将会自动切换焊接设备开关,避免电力资源出现消耗,并且也能够保证焊接设备应用的更加安全可靠。

(三)分析新技术在钢结构焊接技术中的应用

1.分析新技术在低温焊接技术中应用。

由于我国建筑钢结构焊接工艺一直都是存在冬季低温状态下难以进行施工的问题,然而普通的技术改进也是无法完全避免低温环境带来的影响,因此在低温焊接技术中应用新技术十分重要。首先是需要选择合适的焊接材料,通常情况下氢元素的含量较低材料更加适合钢结构焊接技术衔接,但是还需要对其焊接材料进行有效的保温。其次在进行焊接前必须进行有效的预处理,避免材料在焊接过程由于热量过度丢失而降低性能,还可以搭建防护空间提升预处理的效果。再次需要在确定焊接位置时输入一定量的热量,对焊接部位进行提前预热,适当延长焊缝的长度和适当拓宽焊缝的宽度,预热技术可以有效避免缩裂纹的出现,尤其是在厚度较大和较高强度的材料焊接过程中。最后钢结构完成焊接还需要一定时间的保温,避免钢结构焊缝出现较大的过冷度,进而产生裂纹,同时还需要给予焊接材料中氢元素更加有利的条件进行逸散。

2.分析新技术在厚钢板结构焊接技术中应用。

伴随着我国建筑水平的不断提高,钢结构建筑所使用的钢板厚度也是随之增大,因此厚钢板焊接技术的水平也会关系到建筑的整体品质,厚钢板使用不仅可以拓宽钢结构应用范围,也可以带动厚钢板焊接技术快速发展。首先是需要设定合适的坡口形态,方便厚钢板之间焊接或厚钢板和其他结构焊接,一般情况下可以选择X 型坡口或双U 型的坡口,如果只是单面的焊接能够降低坡口的坡度,达到有效控制焊接残余应力的效果。其次应该合理控制不同层面厚钢板之间的间距,维持其预热温度的持续性作用。最后厚钢板焊接结束后依然要采取新技术进行保温处理。

(四)分析新技术在钢结构焊接检测中应用

在检测钢结构品质过程中,其技术形式是多样的,较为常用的是钢结构焊接无损检测技术、钢结构焊接外观检测技术以及钢结构焊接破坏性检测技术等,其中无损检测技术的效果相对显著,并且几乎不会破坏钢结构的焊接结果,其对新技术的应用程度相对较深。主要是通过应用电磁波和超声波等对钢结构焊接的品质进行检测。

总结:综上所述,建筑工程结构施工技术非常关键,一定程度上关系到施工效果。在实际钢结构施工过程中,要把控各项施工要点内容,提升建筑工程钢结构的施工效果。同时在建筑工程施工技术中,钢结构技术比较常见,应用范围相对广泛,因为其自身带有较高的经济性、环保性和高效性等优点,受到整个行业的关注和青睐,将其应用到建筑工程中。但是我国建筑钢结构焊接产业发展现状中存在一些突出问题,表现为钢结构焊接所应用技术的自动化程度低、钢结构焊接裂纹处理技术的落后、钢结构焊接技术对于厚板和长裂缝的处理能力不足等。经过不断的发展与改革,新技术在国内建筑钢结构焊接方法、焊接设备、焊接技术、焊接检测技术中的具体应用都得到长足发展,有效推动国内建筑钢结构焊接产业的发展。与此同时也能够不断强化各个施工节点的连接性能,强化结构整体强度和安全性,从而保证建筑工程整体施工质量,促进行业施工技术得到有效升级与发展。

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