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摘要：钢结构露天焊接施工以人工操作为主,在建筑施工中常见的焊接技术包括电弧焊、二氧化碳保护焊、栓塞焊等。建筑工程施工现场,大多数环境复杂、作业条件恶劣,使得钢结构的焊接工作受到现场风力、温度、湿度等环境因素的影响。尤其在冬季施工时,气温较低,若遇到大风、暴雨、下雪的时候,就更难以保证钢结构焊接施工的质量。因此,必须加强对影响钢结构焊接质量的现场环境因素进行分析,探讨应对施工现场环境因素的对策方案,采取有效防范措施,进而有效保障建筑工程钢结构焊接施工的质量。
关键词：作业现场环境；钢结构焊接；影响；分析
近年,随着社会经济高质量的快速发展,我国城市建筑规模和建设质量都得到了很大的提升。与传统的混凝土结构相比,钢结构焊接施工具有工厂化施工、施工周期短、操作简便、后期维护方便以及环保等优点,得以在建筑工程施工中被广泛应用。但是钢结构焊接施工会受到施工现场环境、焊接施工工艺装备的影响,不仅会降低焊接效率,还会破坏钢结构的性能和使用寿命。文章将结合钢结构焊接特点对影响钢结构焊接质量的施工现场环境因素进行分析。
1 建筑钢结构特点和焊接难点
1.1 建筑钢结构的特点
国家产业技术的调整使得对钢材的需求量不断增加,钢材产量的快速增长也为建筑工程施工提供了许多便利,在建筑理念不断创新和计算机技术的支持下,钢结构的优点日益显著,且被应用到了各个建筑领域,逐渐呈现出以下新的特点:首先,钢结构建筑造型新颖化,结构多样化。许多大跨度复杂空间形状的钢结构构筑物的出现,高层钢结构成功实践和应用使得钢管结构得到了普及,住宅建筑设计施工中也加大了对新型钢结构的使用。其次,钢结构的构件形式越来越多样化,节点构造越来越复杂且板厚逐渐加大。
1.2 建筑钢结构焊接的难点
首先,受到施工环境的制约,钢结构在焊接过程中也出现了不少困难,尤其在高空或环境恶劣的条件下进行焊接施工,结构体型、节点位置和节点构造的特殊性使得现场钢结构焊接操作点增多、焊接面广泛且内容繁多,更是加大了高空钢结构焊接的困难。其次,钢结构节点焊接施工时,受拘束应力的影响,焊接接头容易出现质量缺陷,加上节点施工复杂、板厚逐渐加大,结构特殊造型以及焊接接头刚性拘束应力大等,出现了双向和三向应力,也加大了焊接接头裂纹、层状撕裂的概率。由于新的钢材品种出现,现场焊接施工工艺并不完善,很多技术人员还没有完全掌握新的施工技术和工艺,加上本身工作经验欠缺、能力有限,很难保证焊接工程没有任何质量问题出现。对于铸钢和低合金高强钢的厚板焊接,因为钢材的淬硬性大、对裂纹的敏感性较大,所以更容易出现焊接缺陷。而预热保温工艺的不完善,对现场钢结构焊接质量控制措施力度不够,没有统一的可行性强的执行评定标准,没有对节点焊缝进行超声波无损检测探伤,就会使钢结构焊接质量缺陷长期存在。
2 建筑钢结构施工现场焊接环境特点
手工电弧焊是钢结构焊接常见的方法,钢结构施工现场管理采用项目经理负责制。但是项目管理人员的水平、素质和技术不一,也就导致对钢结构现场施工环境的防控能力各不相同。在露天作业时,很容易受到高温高寒、雨雪大雾等恶劣天气的影响,夜间施工则受到能见度的影响。在高空作业时危险系数高、操作不便、工位流动性大、作业空间小,施工工序控制困难,也不能完全保证钢结构焊接所使用的材料、设备不会受到环境的污染。在带电、高温的条件下施工,由于钢结构本身具有导电性,焊接时就可能受高温影响而出现热辐射。从上述分析来看,钢结构焊接环境包括能直接对钢结构焊接质量产生影响的理化环境以及对焊接设备、材料等性能产生影响,使焊接工艺不稳定继而间接影响焊接质量[2]。
3 影响钢结构焊接施工质量的现场环境因素分析
3.1 施工现场附近温度
在建筑工程钢结构施工中,现场温度会直接影响钢结构焊接时传递出来的热量的速度,进而对钢结构焊接熔池的结晶速度产生影响,对焊缝组织产生影响,进而影响钢结构的焊接质量。在焊接时会出现理化反应,当受到施工现场温度因素的影响后会使焊接接头的性能发生改变,直接影响工程施工的质量和安全。
3.2 施工现场附近湿度
在焊接时,在氢元素的作用下会产生一系列化学反应,这些化学反应会对焊接接头的性能产生严重影响,尤其同时受到高温和湿度的影响,使氢元素快速溶解在焊缝中从而加快钢结构产生裂纹的速度。在钢结构焊接时若附近空气氢元素浓度较高就可能会出现焊接接头裂纹甚至断裂的情况,直接对焊接接头的质量产生不利影响。
3.3 施工现场附近风力
钢结构焊接施工是一个动态变化的过程,在野外施工时很容易受到野外大风的影响,当风力越大时钢结构焊接的稳定性就越差。这是因为在大风天气,必定会对人、机、料及其构件的稳定性产生不利影响,对人工气保焊施工的工艺稳定性产生影响,使焊缝成形较差。同时在大风中还会和温度、湿度等因素相互作用,同时影响钢结构的焊缝。在风速变大时会加快焊缝冷却的速度使融合区组织变为马氏体组织,进而加大了焊缝的硬度,提高裂纹出现的概率。
4 加强对钢结构焊接现场施工环境因素的控制措施
4.1 规范钢结构焊接工作区域的施工环境
施工现场温度、湿度、风力等都会对钢结构焊接质量产生不利影响,因此必须加强对钢结构焊接区域施工环境的规范化。结合以往工作经验、对钢结构焊接规范、技术的要求以及实际建筑工程施工特点,必须对电弧焊接施工的控制、工作区域空气湿度的控制、施焊区域的风力控制以及对工作区域附近温度的控制。首先,应规范电弧焊接的速度,严格按照技术要求控制手工电弧焊接的速度在250 mm/min左右。其次应加大对焊接工作区湿度的控制,工作区的湿度应不大于外界空气湿度的80%。应尽量保持在恒温状态下进行焊接施工,同时要避免在焊接工作区出现污水、杂物等在污染物,避免对焊接材料和设备的污染,继而影响钢结构焊接的质量。
4.2 完善钢结构焊接施工相关防护措施
必须结合施工现场具体气候条件做好相应的防护措施,一般要求设置防雨防风防火、保暖等设施,搭建安全系数高、耐用性强的防护棚是保障钢结构焊接施工安全开展的基础,一般情况下焊接工作区的防护棚由架管支撑,外部需挂上三防布,内部应设置钢板,底部则应采用防火性能和隔热性能较好的材料进行建设。在钢结构焊接工作区应配置各种应对紧急情况的用于盖住焊缝的防护用品。
5 结语
综上所述,钢结构焊接施工会受到现场各种环境因素,如温度、湿度、风力、污染物等的影响,加上受人为因素限制,在操作人员技术不熟练、操作经验不足、自身素质不够高的影响下,无法保证钢结构焊接的质量。因此,为提高钢结构焊接施工的质量,除了要积极引进新技术外,还要求加强对技术人员的培训,要求他们熟练掌握新的技术和工艺,并能准确识别对焊接施工产生不利影响的各个因素,配合管理人员工作加强对这些不利影响的控制,保证焊接施工的安全和最终的质量。
参考文献
[1] 赵小平. 钢结构焊接变形的影响因素与控制措施[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2013, (020):1-3.
[2] 王迪, 董玲玲. 钢结构焊接质量影响因素与控制措施[J]. 建筑遗产, 2014, (001):688-688,689.
[3] 王继红. 浅谈施工现场环境对钢结构焊接质量的影响[J]. 现代焊接, 2008, (010):P.33-35,38.