关键词:建筑钢结构;焊接工艺;性能分析
引言:当前,随着社会经济的快速发展,我国建筑事业进程逐渐加快,钢结构产生的作用越来越高,加大对这一结构的研究力度,已经成为了相关单位和人员的首要工作。对钢结构进行应用的时候,要明确注意钢结构的焊接工艺,在提升焊接工艺的基础上,将钢结构性能全面发挥出来。所以,相关人员必须加大对钢结构工艺的研究力度,掌握好焊接工艺的关键点。
1在建筑钢结构中焊合起到的重要性
(1)在进行钢结构建筑施工期间,选择的连接方式主要是以工艺为主,有效合理的应用焊接工艺,不仅可以提升工作效率,与此同时,还可以保证建筑整体质量。在这一过程中,如果焊接工作实施的不合理,或者是焊接没有起到实质性作用,那么必定会对整项工程产生不利的影响,导致工程隐患的发生。
(2)现阶段,钢结构的连接方式以焊接为主,焊接在钢结构中具有较好的性能,灵活性高。对于建筑人员而言,可以拓展自身想象力,在这一基础上来制定相关的方案。
(3)焊接在建筑钢结构中产生的作用是十分重要的,首先,焊接明确
要求具备一定的理论性和实践性,并且在使用焊接种类的时候,不同的操作人员起到的效果是不同的。在具体工作期间,建筑连接工作一般处于环境较为复杂的区域内,这就明确要求连接点要具备良好的抗震性能和连接功能,在减少消耗量的基础上来实现一定的视觉效果。要想保证焊接在建筑钢结构的质量,那么构建健全的质量管理体系,合理使用焊接技术是很重要的。
2建筑用高性能钢的特点
建筑用钢结构自身需要具备良好的加工以及力学性能,衡量钢材性能的主要指标是断面收缩率以及可焊性、强度等,因此,为了提升建筑结构的安全性,在选择材料的时候,需要从综合性进行考虑。从钢结构焊接标准规范可以看出,随着碳当量的增加,钢材强度也会随之上升,这一现象的出现,会在一定程度上增加焊接的难度。
3建筑钢结构的焊接工艺要点和性能分析
3.1选用原则
在建筑用钢结构中,需要根据实际要求来合理选择钢材,按照钢结构焊接规范内容,经过严格审核之后,才可以将钢材应用到工程中去,并且在这一过程中,少不了良好焊接工艺的辅助。对于钢材焊接性能的技术材料而言,可以使用厂家或者是试验的方式来获取,生产厂家比较了解钢材性能,因此,可以直接向生产厂家获取。另外一点,可以让具备检测资质的第三方机构来测试钢材整体性能。
3.2焊接工艺
对于不同材质的钢结构而言,使用的焊接工艺也是不一样的,并且不一样的焊接工艺产生的作用是不同的。首先,从高强度焊接工艺运行原理分析,在焊材中,要重视焊材的匹配性,焊接材料金属强度以及冲击韧性都必须高于母材规定的标准值,与此同时,在焊缝接头位置处,焊缝以及热影响区的各个指标要求都必须和母材标准最低值相符合。另外,高强钢焊接结束的评价方式包含多种,分别为碳当量计算评定法、热映去最高硬度十元评定法等,上述两种方式是经常使用的一种方式,其产生作用大,效果极高。并且,合理的焊接工会手法是焊接工艺能否起到作用的关键,在对焊接质量进行控制的时候,要严格控制输出以及冷却速度,使得速度在规定时间段内。
3.3焊接要点
(1)合理选用焊接材料
与普通钢结构焊接相比,高性能钢焊接材料的选用上具有特殊性。首先考虑等强匹配性,由于焊接材料与母材的强度及韧性等均不同,需依据母材的性能进行合理匹配焊接材料的性能,做到焊接金属的性能需不小于母材的性能下限,如焊缝及热影响区等焊接接头性能等;其次,应充分注意焊缝的塑性,由于实际生产中钢材存在一定的厚度效应,在焊缝材料的选用上需予以全面的考虑,并在厚度效应的基础上进行焊接材料的选用,特别地,节点拘束度较大时可优先选用低强度焊接材料;再次,还应注意冲击韧性要求,冲击韧性是钢材焊接材料的重要性能,为使得焊缝的韧性满足钢结构设计准则,需对于焊接材料中硫、氧以及碳氢等元素予以精准控制,如低氢类焊料适用于无裂纹钢材的焊接;在0度之上,钢板厚度不超过50mm时可免去预热阶段,并获得较优的冲击性能。
(2)根据实际情况来选择焊接方式
焊接方法对于建筑钢结构焊接性能的提升起到了决定性意义,因此,需要从具体需求以及机构特征来选择,在工业或者民用钢结构中,当静荷载和动荷载同时作用的时候,超出3mm之后的钢结构焊接,可以选择组合形式,比如将埋弧焊、焊丝自保护焊以及电渣焊等相互结合到一起。针对结构性能较高的钢结构焊接来讲,所需的焊接热输入量不可以过低,这一中类型的焊接方法,可以首先选择焊条电弧焊、气体保护焊等。与此同时,经过相关实验结果可以看出,高强钢焊接热输入量不可以低于40kJ/cm。在以上讲述的各种焊接方式中,热输入量分别是12-16、11-17、20-27。所以,一般来说,埋弧焊以及气电立焊等最大热输出量必须高于50ki/cm以上。针对高性能钢材而言,要想获取高效率的焊缝金属性能,那么首先要做的便是全面控制焊接整体的热输入连,尤其是对于D型或者E型钢材而言,尽可能避免出现较高的焊接热量,以免对焊缝接头韧性产生不利的影响。当前,控制焊接热输出量的方式便是严格控制单道焊缝宽度,使用不同类型的焊接方法,单道焊缝宽度控制也是不
一致的。比如,焊条电弧焊的宽度,要低于5倍焊条直径,气保焊宽度不可以超出20mm,在这一过程中,不要使用双丝焊型的埋弧焊。
(3)对于焊接质量的控制
在最低预热温度控制过程中,首先,实施裂纹试验,根据实际情况确定出裂纹指数、预热温度以及板厚约束度等,全面的控制这一时间段。要想实现对焊接质量的准确控制,可以使用控制热输入以及冷却液速度、应力和变形材料等。再者,进行低温焊接的过程中,尽可能从氢含量较低的焊接材料入手,并且做好保温处理工作,焊接期间尽量避免出现热损失现象。对于厚板块而言,要使用合理的坡口类型、城建温度以及保温等对策来防止焊接发生变形情况。最后,进行高强钢焊接的时候,从钢材质的强化机理考虑,并且在遵循相应指标要求的基础上合理选择钢材以及完善的焊接工艺,以此保证整个焊接过程的质量。
4实验测量以及结果论述
在实验工作中,主要是选择钢结构板材为厚度13mm的405/q235r复合板,在405钢化学成分中,碳、锰以及硫等元素分别占据0.07,1.07,0.021,其中抗拉强度以及屈服强度主要为400MPa、315MPa、34%。
焊接工艺使用E5015型焊丝的焊条电弧焊,焊材分别使用ER309L以及A302以比较其焊接质量存在的差异性,接头的拉伸力学性能使用CMT5105型电子万能拉伸机实施测试工作,以此获取不同程度的抗拉强度、屈服强度以及断后伸长率数值,使用相机以及电子显微镜观察焊缝的断口形貌以及宏观形貌,金相试样由C2003A金相显微镜进行分析和检测。
对母材以及两焊接接头实施常温力学性能测试工作,两者的抗拉强度以及断后伸长率都和母材相接近,并且断裂位置距离融合区域距离较远,可以明确查看出基层和覆盖组织以及放大之后的韧窝组织,两类焊接接头在母材区、过渡层区的硬度变化趋势明显是一样的。
5结束语
在实施工作期间,工作人员要加大对建筑钢结构焊接工艺以及性能的重视力度,通过使用合理的对策来提升焊接质量,使其在建筑中发挥出重要的价值。
参考文献:
[1]韩延辉,田成福,张莉莉.建筑钢结构的焊接工艺及其性能研究[J].铸造技术,2017.
[2]毛勇敢.建筑钢结构的焊接工艺及其性能研究[J].科学技术创新,2017.