建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋產(chǎn)生機(jī)理探究
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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑領(lǐng)域的發(fā)展速度也愈加飛速，此二者之間呈現(xiàn)著相互促進(jìn)的態(tài)勢，由此一來也就為建筑業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造出了較為優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。在現(xiàn)階段的發(fā)展中，焊接技術(shù)開始頻繁的應(yīng)用到工程的建設(shè)中，為了進(jìn)一步提升工程施工質(zhì)量，要特別注意優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)，認(rèn)識(shí)焊接工程的重要性，不斷提升焊接質(zhì)量和整體技術(shù)水平，為建筑業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)；焊接裂紋；產(chǎn)生機(jī)理；防治措施
0引言
在建筑工程整個(gè)施工環(huán)節(jié)中，鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)屬于主體施工環(huán)節(jié)內(nèi)容，占有重要地位，在實(shí)際操作中，造成鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題的原因存在多樣性發(fā)展特點(diǎn)，最常見的就是響應(yīng)的焊接問題，包括焊接工藝、焊接水平、焊接設(shè)備、環(huán)境控制等，所以，想要做好焊接工作的質(zhì)量和安全控制工作顯得尤為重要。但是，在實(shí)際使用過程中，依然存在很多管理方面的問題，比如施工管理制度落后、模式陳舊，監(jiān)管不到位，施工人員態(tài)度不認(rèn)真、行為不規(guī)范等問題，都會(huì)影響到鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，所以，做好施工現(xiàn)場的有效把控，明確鋼結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生機(jī)理，才能對癥下藥，全面做好相應(yīng)控制工作。
1建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理分析
1.1冷裂紋的產(chǎn)生機(jī)理
建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因是多種多樣的，其中冷裂縫和熱裂縫屬于比較典型且常見的裂縫種類，冷裂紋的出現(xiàn)一般常見于多層焊接施工階段，處于焊縫位置中，因?yàn)檫M(jìn)行多層焊接操作的時(shí)候，對鋼結(jié)構(gòu)自身溫度的要求較為嚴(yán)重，如果不能有效掌握好溫度變化，就會(huì)對整體結(jié)構(gòu)造成一定的毀損，進(jìn)而引發(fā)裂紋情況的出現(xiàn)。進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的過程中，最容易受到影響的位置就是焊接接頭處，因?yàn)闀?huì)大面積受到淬硬組織的作用力，建筑結(jié)構(gòu)本身或多或少會(huì)產(chǎn)生一些變化，此時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氫分子的產(chǎn)生異常運(yùn)動(dòng)，最后全部集中到建筑鋼結(jié)構(gòu)受損處的位置上，隨著實(shí)踐的推移完成冷卻和沉淀，最后出現(xiàn)冷裂紋，會(huì)對鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性造成不利影響。
1.2熱裂紋的產(chǎn)生機(jī)理
進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程的施工，因?yàn)闀?huì)受到高溫的影響，焊縫金屬在凝固的過程中，如果內(nèi)部溫度比較高，很容易產(chǎn)生熱裂紋問題也就是說，熱裂縫的本質(zhì)是晶間斷裂。究其發(fā)生的根本原因主要體現(xiàn)在，鋼結(jié)構(gòu)焊接操作中，因?yàn)檎w受熱情況不均勻、或者字啊冷卻和凝固的過程中，產(chǎn)生的拉力本身與實(shí)際應(yīng)存在的應(yīng)力之間存在較大差距，導(dǎo)致在結(jié)晶的過程中出現(xiàn)和摻雜了很多雜質(zhì)，使得結(jié)晶的金屬純度大打折扣，當(dāng)結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)積累到一定的量，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種“晶界薄膜”。存在于鋼結(jié)構(gòu)表層的薄弱位置，進(jìn)而出現(xiàn)熱裂紋。
1.3再熱裂紋和層狀撕裂裂紋的產(chǎn)生機(jī)理
當(dāng)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工作完成之后，此時(shí)容易受到環(huán)境因素的影響作用，比如溫濕度的影響，隨著溫度的不斷發(fā)展變化，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)容容易發(fā)生形變問題，進(jìn)而導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)，與此同時(shí)，還需要重點(diǎn)做好結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力的控制，如果鋼結(jié)構(gòu)焊接材料和焊縫位置的合金元素超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生過大的應(yīng)力，在高度條件下，會(huì)再次形成熱裂紋。除此之外，建筑鋼結(jié)構(gòu)在所用物質(zhì)在進(jìn)行輸送的時(shí)候，一般都會(huì)產(chǎn)生一些雜質(zhì)，當(dāng)雜質(zhì)數(shù)量增多，就會(huì)形成一種分層狀態(tài)，加上應(yīng)力的作用，此時(shí)就形成了階梯狀裂紋。
2建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋防治措施
2.1焊接材料的有效控制
隨時(shí)社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，越老越多的專業(yè)人士逐漸意識(shí)并發(fā)展建筑鋼結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)，逐漸大量應(yīng)用到廠房、橋梁、建筑項(xiàng)目中去，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)本身帶有極強(qiáng)的穩(wěn)定性、安全性、高效性等特點(diǎn)，得到業(yè)內(nèi)人士的普遍認(rèn)可和推廣應(yīng)用。早在上個(gè)世紀(jì)40年代焊條電弧焊就已經(jīng)在建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行推廣和應(yīng)用，隨著新技術(shù)和新材料的不斷涌現(xiàn)，氣體保護(hù)焊接等技術(shù)收到普遍歡迎，從此焊接技術(shù)走向了另一個(gè)發(fā)展高度，在提升焊接效率、保證焊接質(zhì)量的有同時(shí)，還有效縮短了施工工期，節(jié)省施工成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益發(fā)展的統(tǒng)一性。因?yàn)榻ㄖ摻Y(jié)構(gòu)的焊接作業(yè)，具有很多技術(shù)類型，應(yīng)用不同焊接技術(shù)的時(shí)候，所需要的材料和存在較大差異性，此時(shí)，需要我們的相關(guān)工作人員從實(shí)際角度出發(fā)，結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場具體焊接情況，選擇合理的焊接材料，實(shí)現(xiàn)焊接工藝的整體優(yōu)化和布局，滿足建筑結(jié)構(gòu)整體性和安全性發(fā)展要點(diǎn)，不斷提升施工效率，達(dá)到預(yù)期效果。需要注意的是，需要在焊接的時(shí)候，有效選擇與鋼結(jié)構(gòu)所匹配的焊接材料，在強(qiáng)度和韌性方面做好綜合試驗(yàn)檢測工作，以此不斷提升施工效果。
2.2焊接工藝
整體而言，鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝主要由兩部分組成，分別是內(nèi)部焊接與現(xiàn)場焊接。而在實(shí)際施工過程中，這兩種焊機(jī)技術(shù)的操作要求也是不一樣的：對于工地內(nèi)部焊接技術(shù)來講，它主要是通過使用機(jī)器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的焊接操作，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件和主體之間的有效焊接；對于焊接縫隙的保護(hù)也是尤為重要的一點(diǎn)內(nèi)容，必須要做好一級(jí)角焊縫的有效處理工作，優(yōu)化焊接工藝技術(shù)，提前做好預(yù)熱，以便進(jìn)行后續(xù)工作；另外，還需要做好對外界環(huán)境的控制工作，保證溫度、濕度滿足焊接要求，同時(shí)做好保溫、防風(fēng)等基礎(chǔ)性工作，盡量降低構(gòu)件安裝和焊接誤差比，減少質(zhì)量問題的出現(xiàn)。就現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)整體施工情況而言，鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)開始被廣泛的應(yīng)用于施工之中，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)本身的適應(yīng)性較強(qiáng)，對于周邊環(huán)境也沒有太高的要求，所以開始成為建筑工程建設(shè)的重要組成部分。為了確保其能夠發(fā)揮出根本作用，需要確保焊接材料的質(zhì)量，保證材料整體性能滿足發(fā)展要求，如此才能保證建筑施工質(zhì)量。在施工焊接過程中，最常應(yīng)用到的鋼結(jié)構(gòu)焊接材料是超低氫焊材，但在實(shí)際工作中必須要做好溫度保持工作，像是搭建防護(hù)棚，有效抵御冷控制，有效降低焊接過程中出現(xiàn)的熱量損失，此時(shí)，我們需要應(yīng)用氣體保護(hù)焊技術(shù)，對儲(chǔ)氣瓶做好保溫防護(hù)措施，降低裂縫現(xiàn)象發(fā)生的概率。
2.3控制焊接施工作業(yè)條件
通過多次的調(diào)查和實(shí)踐表明，在鋼結(jié)構(gòu)焊接施工過程中，會(huì)對其造成影響的因素有很多，其中外界因素主要包括風(fēng)力因素以及外部環(huán)境，所以，想要有效完成鋼結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)，需要不斷優(yōu)化施工條件，降低環(huán)境因素的影響作用。第一，對焊接環(huán)境溫度情況的人把控。焊接時(shí)，如果周圍溫度過低，需要以正常焊接溫度為依據(jù)，對溫度數(shù)值進(jìn)行合理調(diào)整，與設(shè)備操作參數(shù)相一致，同時(shí)對需要使用的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱處理，保證設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如此才能進(jìn)行下一步的焊接施工。另外，以前做好焊接方法和焊接位置的確定，選取合適的焊接材料，待達(dá)到焊接作業(yè)要求時(shí)，再進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接施工。第二，控制空氣濕度，盡可能的將區(qū)域濕度控制在90以內(nèi)，如果待焊設(shè)備的發(fā)層比較潮濕，此時(shí)需要提前做好祛除濕熱的準(zhǔn)備工作，保證焊接構(gòu)件表面的干燥性，如此才不會(huì)影響焊接效果。在處理濕熱問題的時(shí)候，需要與施工情況相結(jié)合，明確施工現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)和焊接構(gòu)件的具體特征和自身屬性，進(jìn)而做好優(yōu)化控制工作；第三，合理控制施工現(xiàn)場風(fēng)力情況。其主要控制原理是在原有的風(fēng)力條件下，保障風(fēng)速的穩(wěn)定性，保證焊接條件的穩(wěn)定性。
2.4層狀撕裂的解決途徑
層狀撕裂是焊接裂紋的一種表現(xiàn)形式，其本身具有一定的隱匿性，也就是說，從外部無法捕捉到裂紋的存在，泛屬于內(nèi)部裂縫。正是由于其本身特性，給工作人員造成了一定困擾，為了有效的改善這一問題，需要通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)的選擇以及節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。其一是優(yōu)化對于結(jié)構(gòu)的選擇，保證鋼結(jié)構(gòu)材料本身性能以及抗裂性能夠符合要求；其二，要優(yōu)化結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，選擇出最為合適的設(shè)計(jì)形式，減少外力對于鋼結(jié)構(gòu)的作用，進(jìn)而降低層狀撕裂的發(fā)生概率。2.5提升焊接的質(zhì)量在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，焊接裂紋現(xiàn)在較為常見，為了減少這種情況的出現(xiàn)，需要以實(shí)際為基礎(chǔ)，逐步提升焊接質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)焊接工作的優(yōu)化更新。因此，在焊接過程中，為了降低裂紋現(xiàn)象的發(fā)生概率，必須要對裂紋狀況有一個(gè)大致的了解，并且根據(jù)實(shí)際情況著重找出其中存在的問題重點(diǎn)，由此來實(shí)現(xiàn)對于焊接工作的改良。這樣一來也就加大了工作人員的工作壓力，在工作過程中需要其按照標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)焊接工作的優(yōu)化，減少裂紋現(xiàn)象的出現(xiàn)。
3建筑工程鋼體結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢
3.1焊接數(shù)量和規(guī)模不斷地增大
建筑業(yè)不僅關(guān)系到國計(jì)民生，同時(shí)也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)在發(fā)展過程中的重要組成部分，對我國綜合國力的發(fā)展而言也是會(huì)起到一定作用的。隨著建筑水平的不斷提升，焊接技術(shù)憑借其自身優(yōu)勢開始在建筑工程中被廣泛應(yīng)用，而且總體來看發(fā)展勢頭良好，對于建筑所起到的作用逐漸增大。由此一來，為了確保建筑工程的穩(wěn)定性，相關(guān)單位必須要重視起焊接技術(shù)，在原有基礎(chǔ)之上對其加以創(chuàng)新改良。就我國對于焊接工藝的優(yōu)化情況來看，其在使用過程中還存在一些問題有待改善，尤其是在焊接規(guī)模與數(shù)量都不斷增加的現(xiàn)代，需要技術(shù)人員采用合理的手段來實(shí)現(xiàn)焊接的優(yōu)化，由此來進(jìn)一步提升焊接質(zhì)量。
3.2創(chuàng)新建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接
建筑鋼結(jié)構(gòu)本身屬于一種新型的建筑體系，在實(shí)際使用過程中具備著良好的抗震性能。而且這類新型技術(shù)符合生態(tài)發(fā)展的需求，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)本身具備環(huán)保性，對于現(xiàn)代化建筑而言是一項(xiàng)必不可少的構(gòu)成要點(diǎn)，也會(huì)在一定程度上促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。故此，在這種大環(huán)境的影響之下，建筑行業(yè)想要是該結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮出其作用，必須要從實(shí)際出發(fā)，不斷對鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)加以完善，進(jìn)而從根本上提升焊接水平。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展變革，原有的人工焊接以及切割技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)智能化，這樣的轉(zhuǎn)變不僅能夠減少工作人員的工作壓力，還能夠提升其安全性，有助于促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展。
3.3利用自動(dòng)焊接技術(shù)能力
在時(shí)代的發(fā)展之下，我國科學(xué)技術(shù)水平有了顯著提升，對于各行各業(yè)而言都是一個(gè)比較大的突破，對于建筑業(yè)更是如此，直接帶動(dòng)了行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展水平。至于鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)也逐漸開始具備了自動(dòng)焊接能力，由此一來，也就推動(dòng)了焊接工作的高效發(fā)展，對于工作質(zhì)量也會(huì)有所助益，不僅如此，還能夠在提升鋼體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)鋼體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，對于建筑業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展而言尤為重要。
4結(jié)束語
綜上所述，在社會(huì)的不斷發(fā)展變革之下，建筑業(yè)本身迎來了比較好的發(fā)展契機(jī)，在這種大環(huán)境之下，對于建筑業(yè)也就提出了更高的要求，因?yàn)橹挥凶龅礁?，才能夠被時(shí)代所接納。至于建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)作為建筑工程的重要架構(gòu)，相關(guān)單位就必須要對其予以足夠的重視，當(dāng)然這也是現(xiàn)代建筑工程的主要需求所在。故此，本文也對此做出了相應(yīng)探究，重點(diǎn)分析了當(dāng)期階段鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理，并且提出了相應(yīng)的防治方案，以此來實(shí)現(xiàn)焊接技術(shù)的優(yōu)化，通過不斷優(yōu)化施工理念，降低安全事故，提升鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，進(jìn)而滿足現(xiàn)代建筑行業(yè)的需求。
作者:李乃元 單位:青島市黃島區(qū)建筑工程管理服務(wù)中心
