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摘要：文章在结合相关文献研究以及某虚拟工程例子背景下，主要就钢结构高强钢高效焊接展开分析，以供广大同行参考。
关键词：钢结构；高强钢；高效；分析
1 工程概况
某会堂式项目长105.95 m，宽44 m，设计楼高12.5m，为一层大跨度框架组合结构，其整体结构由混凝土结构、钢结构及型钢混凝土结构组成。工程结构安全等级一级，抗震设防烈度六度，抗震构造措施提高一级。从主体来看，较典型的有H型、箱型以及U型与箱型组合结构等。钢材是本工程的重要材料，主要采用型号为Q345B的高强度低合金优质结构钢，其厚度介于25～34 mm。
2 高强钢焊接特点与难点
2.1 高强钢的焊接性影响
第一，粗晶区的脆化。在接头焊接作业时，极容易出现晶粒脆化现象，从而给接头性能带来不良影响。基于此，需重点关注接头焊接质量，避免临界热影响区等相关部位的脆化问题。第二，热影响区晶粒长大倾向。受高强钢材料特性的影响，在焊接过程中极容易出现晶粒长大倾向现象，主要集中在热影响区，当出现此问题后将加剧热影响区的脆化程度，同时还会使其发生软化，难以确保焊接结构的稳定性。
2.2 焊接工艺确定
根据工程实际情况，钢材截面尺寸相对较大，并设置较深的坡口，同时钢板厚度较大，在焊接作业时伴随有明显的应力，极容易引发应力变形现象。对此，需充分考虑多种焊接温度施工状况，探寻在不同条件下焊接工艺的应用效果。具体至本工程中，采取的是横焊与平焊的方式，施工中遵循多层多道焊接的原则。钢板厚度相对较大，经焊接作业后易形成宽度较大的焊缝，相较之下以始端、终端两部分的焊缝长度最大，在缺乏合理技术措施的情况下，将在面层与根部差产生明显的温差现象。对此，在负温度情况下，结束焊接作业后需要展开自检。关于后热温度的检测，此处采取的是温测仪检测的方式，以便获得较为准确的检测结果。
2.3 高强钢高效焊接对焊接材料的需求
尽管高强钢的整体性能较好，但相比于低合金钢而言，更要注重焊接材料的选择，现阶段以ER50与ER55级材料为宜。部分情况下，高强钢的强度等级相对更高，需确保焊材强度，同时要适当加大强度配比。例如：若高强钢屈强比≥0.85，在对此类材料焊接时以低氢型焊接材料为宜，且为了避免钢材与焊材焊接不同步的问题，所用钢材的抗拉强度也是重要的考虑因素，当达到800 MPa时不允许使用低强匹配焊材。而在后续高强钢焊接材料研发工作中，主要突破方向便是高强钢焊缝金属合金化，将焊接材料作为过渡途径，实现合金元素的有效转移，使其进入到焊缝金属内。
2.4 工程焊接难点
在本工程中，钢结构拼装焊接组合的形式较为简单，焊接结构主要分为3类，即对接、角接以及二者组合的方式。因钢板厚度较大，采用低合金高强度的优质结构钢，屈服强度为390 MPa。考虑到厚板钢的结构特点，焊接时需注重如下3点：1)焊前避免热影响区出现脆化现象；2)焊中避免出现晶粒脆化、冷裂纹、母材层状撕裂现象；3)确保厚板焊接稳定性，避免出现变形。
3 厚板高强钢焊接技术
3.1 焊接坡口设置
考虑到厚板高强钢焊接施工难度较高、工程量较大，若设置为窄深型小坡口，将会明显降低焊缝成形系数，不利于一次结晶，且部分区域易出现偏析现象，若施工时材料存在明显的拘束应力，受焊接高温的影响还容易产生裂纹。对此，采用大坡口焊接方式时，能明显提升焊接量，且在焊缝处的残余应力也相对较高，精准控制钢结构初始应力，从而降低施工效率。经上述分析，为了确保焊接质量与效率，最终采用坡口角度适中的形式，并使用CO2气体保护焊，可确保焊接质量，提高施工效率。
3.2 焊前预热
针对母材采取预热措施，完成钢材的焊接作业后，可达到短时间快速冷却的效果，有效控制淬硬倾向，使得焊接残余应力处于较低水平，此举也是避免冷裂纹的重要途径。
3.3 焊接
第一，板材正反面需得到有效处理，对该处打底焊，此项作业时需调节好焊丝位置，应与坡口中心保持相对齐的状态，此处对于焊缝的形成系数提出较高要求，以1.3～2为宜，满足此条件后，存在于熔池中的杂物能够完全浮现至表面。第二，遵循多层多道焊的原则，除了经过打底焊处理的区域，其余的焊道分布都要具有一致性，在坡口两边依次交替排列，严格控制焊接线的能量，较为可行的是薄层焊的方式，此举可避免母材边缘咬边现象。
3.4 焊接缺陷的修复
第一，针对焊接作业中产生的裂缝，修复作业时较为可行的有PT或MT法，首先要分析裂缝的形态，明确其长度与走向，在此基础上补焊。第二，若焊缝尺寸无法满足设计要求，或经过焊接处理后出现过度咬边现象，均要进一步补焊。第三，若出现未焊透或是含有气孔的现象，需通过炭刨刨除。第四，焊缝过分溢出时，需使用砂轮机对该处有效打磨。第五，因焊接作业而引发构件变形现象，可通过火焰加热法处理，部分情况下也可采取机械方法。处理时，经加热矫正后，需给予一段时间使其自然冷却。需强调的是，此处不可采取浇水冷却的方法。
4 焊接质量控制
4.1 温度控制
正常状态下钢板的温度相对较低，在焊接作业时，若电弧温度明显提升，易出现温度分布不均的现象，此时焊接接头质量无法得到保障，易出现淬硬组织，并存在一定程度的焊接拉应力，致使钢材脆性增大，随之出现不同程度的冷裂纹。对此，需做好焊接前的准备工作，对厚板采取预热措施，在此基础上方可正式焊接作业，此举能够控制温差，放慢冷却速度，最终达到降低焊接残余应力的效果。
4.2 焊接控制
厚板定位焊时，需适当提升预热温度，焊脚与焊缝的尺寸都要适当扩大，避免快速冷却时产生的种种质量问题。厚板焊接作业时，宜采用多层多道错位焊接的方式，其能够有效控制焊接热输入，避免焊接变形现象。且在上一层焊道施工作业后，便完成了对下一层的热处理，此举能有效消除柱状晶，使焊接接头处的应力得到有效控制。结束焊接作业48 h后，需要检验焊接质量，此处可基于超声波无损检测的方式展开，其优点在于检测精度高、不会对构件造成破坏。
4.3 变形控制
确定合适的施焊顺序，各环节施工作业有序推进，为避免焊接变形与应力现象，合理的施焊顺序尤为关键。关于对角变形现象，需针对焊缝正反面多次焊接，在同一裂缝的焊接处理中，采取的是分两个时段焊接的方式。在其它钢结构工程中，若存在厚板焊接需求，技术人员要准确认知施工要求，明确施工难点，选择合适的焊接技术，针对各焊接环节采取可行的质量控制措施，为最终的焊接质量提供保障。
5 结束语
现代工程事业中，钢结构成为应用极为广泛的形式，本文围绕钢结构高强钢焊接作业展开探讨，分析施工中的普遍性问题，提出与之相适应的处理措施，在现有焊接工艺的基础上做出优化，确保焊接质量，提升钢结构稳定性，为建筑事业的发展提供支持。
参考文献
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