建筑钢结构高性能钢焊接技术的探讨.docx

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建筑钢结构高性能钢焊接技术的探讨

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摘要：介绍了高性能钢材的界定和建筑用钢的特性指标、高性能钢的应用现状和发展趋势。针对建筑钢结构行业的特点，论述了高性能钢材的焊接技术，提出了高性能钢材的选用与检验、试验;热切割与热矫正;尤其是焊接方法的选择、焊接材料的匹配与焊接工艺评定的正确方法与指导原则。

关键词：钢结构;高性能钢;焊接材料

引言

现在我国的建筑行业的钢结构采用的强度一般在195~460MPa之间。随着社会的发展以及科学技术的进步，建筑行业的钢结构有着朝向超高强与超低强的两个方向发展的大趋势。超高强的钢结构可以减少部分的用钢量，使得建筑所用的钢结构构件的尺寸变小。超低强钢则主要在抗震方面作为建筑的关键节点，充分发挥其韧性大、塑性好的优势，利用塑性变形的方法吸收地震对建筑产生的冲击，以实现对建筑整体结构的保护。目前，我国在建筑钢结构的许多技术领域中，已经处于世界领先水平。现如今，高性能钢结构建筑在我国随处可见，高层楼房建筑，工业厂房，公共建筑以及桥梁建筑都普遍采用高性能钢结构，但是，建筑高性能钢结构在应用上也存在着很多问题，需要我们注意并解决高性能钢焊接技术存在的诸多难题。高性能钢焊接技术的水平也直接影响着建筑钢结构的质量，因此，研究建筑高性能钢结构焊接技术的发展现状和发展趋势，对于提高高性能钢结构焊接技术有着重要的意义。

1建筑用高性能钢的特点

衡量结构用钢材性能的主要指标有:屈服强度(ＲeH、ＲeL)、抗拉强度(Ｒm)、屈强比(ＲeL/Ｒm)、延伸率(A)、断面收缩率(Z)、冲击韧性(AKV)、可焊性。通常希望得到综合性能良好的钢材，如强度高、韧塑性好、可焊性好等。随着强度增高，钢材的碳当量会增加，可焊性变差，焊接难度加大。这一点从《钢结构焊接规范》GB50661－2011第三章表3．0．1钢结构工程焊接难度等级可以看出(见表1)。当钢材强度大于420MPa或碳当量大于0．5时，钢材可焊性变差，在钢结构焊接规范中将其归入难焊等级。对于有抗震要求的结构用钢材，还需关注其屈强比和韧、塑性指标。在国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011－2010中明确规定钢结构的钢材应符合下例规定:(1)钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0．85。(2)钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不小于20%。(3)钢材应有良好的焊接性和冲击韧性。随着钢材强度的增加，不仅塑性、韧性、可焊性降低，屈强比的劣化更加明显，当为了获得较好的综合性能而采用TMCP钢时，屈强比的变化更加显著。

表1钢结构工程焊接难度等级

2高性能钢的焊接技术

2.1高性能钢的选用原则

根据国标《钢结构焊接规范》GB50661－2011第4．0．3条的要求“选用的钢材应具备完善的焊接性资料、指导性焊接工艺、热加工和热处理工艺参数、相应钢材的焊接接头性能数据等资料;新材料应经专家论证、评审和焊接工艺评定合格后，方可在工程中采用”。在此所涉及的高性能钢及配套焊接材料无论是屈服强度大于460MPa或是低于175MPa均在此列，因此在工程正式采用前应具备相关的技术资料。上述技术资料的获取主要有两种渠道:一是生产厂家提供;二是应由具有资质与能力的第三方进行相关的试验验证。无论采用何种方法，所提供的技术资料中至少应包括如下试验项目的结果:钢材的检验;焊接材料性能检验;焊接冷裂纹敏感性试验;碳当量;焊接连续冷却组织转变图(CCT图);热影响区最高硬度试验;斜Y坡口(小铁研)焊接裂纹试验;焊接冷裂纹插销试验;钢板热切割试验;热矫正试验;时效敏感性试验;焊接工艺评定。

2.2高性能钢焊接技术注意事项

在运用建筑钢结构高性能钢高效焊接技术期间，还需要注意以下七个方面：①建筑钢结构高性能钢焊接难点就是碳当量较高以及厚板会导致冷裂缝现象的出现，所以在厚板焊接过程中需要进行预热、焊接缝保温及后热等处理。在钢结构焊接规章制度中也有着相应的标准与需求；②高性能钢焊接期间，需要确保定位焊接距离、引出板与引弧板的实际材料及长度等满足相关标准需求。而厚板焊接时应科学运用多道多层焊接方法，并针对焊接缝宽度与深度比、温度等进行科学控制；③由于电渣焊焊缝强度经常会不符合相关标准，对于高性能钢的使用会造成严重影响，因此需要选择科学合理的焊接材料，进行全面的技术评估，确保技术的使用具有较强科学性；④慎重处理返修焊缝与临时焊缝，保证返修规定与返修次数标准全面落实，其中返修焊缝需要进行磁粉探伤与超声探伤检测，确保焊缝符合施工标准；⑤为了促进焊接效率快速提升，需要使用双丝、三丝埋弧自动焊技术，在焊接效率不断提高的基础上，通过后焊接对前焊接存在的回火功能，充分促进焊接缝韧性快速提升；⑥通常情况下，高性能钢构件都有着较大规模，针对其