鋼結(jié)構(gòu)逐漸擺脫了其造價(jià)昂貴的缺點(diǎn)，在工程中的應(yīng)用越來越廣泛。焊接鋼結(jié)構(gòu)以其構(gòu)造簡單、加工方便、易于自動(dòng)化施工，不削弱桿件截面，可節(jié)約鋼材等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。在焊接鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中也出現(xiàn)了一些問題在焊接鋼結(jié)構(gòu)的施工中應(yīng)當(dāng)引起注意。

一、焊接對鋼材性能的要求

某工程鋼結(jié)構(gòu)φ1020×12鋼管，焊接后沿徑向產(chǎn)生開裂，裂紋長約1000mm，最寬處約20mm。

由于碳是影響鋼材可焊性的重要元素，焊接鋼結(jié)構(gòu)用鋼材應(yīng)保證碳(C)的極限含量，宜采用牌號(hào)Q235中B、C、D等級(jí)的碳素結(jié)構(gòu)鋼和牌號(hào)Q345中B、C、D等級(jí)的低合金結(jié)構(gòu)鋼。對構(gòu)件節(jié)點(diǎn)約束較強(qiáng)，以及板厚等于或大于50mm，并承受沿板厚方向拉力作用的焊接鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)對板厚方向的斷面收縮率加以控制。上述質(zhì)量問題后經(jīng)查明，該鋼管的牌號(hào)為Q235A級(jí)，含碳量0.22%，焊接性能不良，焊接后的殘余應(yīng)力造成開裂。

二、焊接材料與母材的匹配

雖然焊接材料的選擇是設(shè)計(jì)人員的責(zé)任。但是由于種種原因，部分設(shè)計(jì)人員并沒有重視此類問題，導(dǎo)致現(xiàn)場焊接出現(xiàn)問題。焊接材料與母材匹配的原則是“不同強(qiáng)度等級(jí)母材選型;鑄鋼件與鋼材焊接時(shí)，焊接材料按鋼材選型。原因是焊接材料的強(qiáng)度普遍要求高于母材，材料連接處的焊接材料的強(qiáng)度不應(yīng)與母材強(qiáng)度相差過大。

三、焊接對作業(yè)環(huán)境的要求

鋼材焊接對環(huán)境的要求非常嚴(yán)格，如果在不良環(huán)境中施焊，就會(huì)產(chǎn)生焊接質(zhì)量問題。因此對鋼結(jié)構(gòu)有三不焊的要求，即四級(jí)以上大風(fēng)天不焊，雨天不焊，低溫不焊。這類天氣，焊接后焊縫材料降溫迅速，易造成焊接處產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力或變形，甚至產(chǎn)生裂紋。

四、對焊接連接制作組裝的要求

為了保證焊接質(zhì)量，對焊接連接的制作組裝要求，必須符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205—2001附錄C·0·2條的規(guī)定。達(dá)不到規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)更換或修理。

五、要重視焊接工藝評定

由于鋼結(jié)構(gòu)工程中的焊接節(jié)點(diǎn)和焊接接頭，不可能進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)物取樣檢驗(yàn)，而探傷只能確定焊縫的幾何缺陷，無法確定接頭的理化性能。為保證工程焊接質(zhì)量，必須在構(gòu)件制作和結(jié)構(gòu)安裝前，由施工單位對其首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法、焊后熱處理等進(jìn)行焊接工藝評定，并根據(jù)焊接工藝評定的結(jié)果制定相應(yīng)的施工焊接工藝規(guī)范。

六、要重視焊前及焊接過程的控制和焊后處理

焊接過程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過程。在施焊時(shí)，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場，焊縫及附近溫度高，達(dá)1600℃以上，其鄰近的區(qū)域則溫度急劇下降。不均勻的溫度場產(chǎn)生不均勻的膨脹。高溫處的鋼材膨脹最大，由于受到兩側(cè)溫度較低，膨脹較小的鋼材的限制，產(chǎn)生熱狀態(tài)塑性壓縮。在焊縫冷卻之后，會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力或變形。另外，實(shí)際焊接接頭中，有的焊件不能自由伸縮。施焊時(shí)膨脹受到阻礙，焊縫冷卻后便產(chǎn)生了約束應(yīng)力。

焊接殘余應(yīng)力和變形的存在，會(huì)降低結(jié)構(gòu)鋼度，對壓桿穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，在低溫下使裂縫發(fā)展，加速構(gòu)件的脆性破壞，并對疲勞強(qiáng)度不利。

為了減少產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和變形，在施焊前可以采用預(yù)設(shè)反變形，預(yù)熱等措施進(jìn)行預(yù)防;在焊接過程中采用合理的施焊次序，如鋼板對接時(shí)采用分段退焊，厚焊縫采用分層焊，工字形截面按對角跳焊等;焊后可采用消氫處理或焊后熱處理等方式消除應(yīng)力、矯正變形。