摘 要：随着物理、化学、冶金、计算机等不断发展，使得出现了许多新工艺、新设备、新材料。这些技术内容在我国的钢结构建设中发挥了非常重大的作用。提高焊接水平能够在很大程度上保证钢结构技术快速发展，并对建筑钢结构的施工质量给予有力的保证。低温环境对钢结构的焊缝有很大的危害作用，我们要采取科学、合理的低温焊接技术及工艺措施。因此，本文就此为切入点，以沈阳新世界中心项目钢结构工程为案例，展开了对钢结构低温焊接技术与措施的分析探讨，以供参考借鉴。

　　关键词：钢结构；低温焊接；焊接技术；技术措施

　　中图分类号：TG4文献标识码： A

　　引言

　　沈阳新世界中心项目钢结构工程主要包含大鹏屋盖管桁架钢结构，天桥型钢桁架钢结构，裙房、住宅、酒店劲性钢结构，地库钢平台结构等。钢结构既有热轧型钢又有焊接型钢，有H型、箱型、十字型、圆（方）管型、异型等多种截面形式，几乎涵盖了钢结构常见的所有形式，给现场焊接施工带来很大挑战，又因沈阳地处我国东北地区，进入冬季施工较早，且现场安装时存在较多高空焊接，焊接方位复杂，加上环境温度较低，对结构施焊、预热、保温、防风等要求较高，焊接难度大，因此保证焊接质量优良是工程质量保证的一个重要因素。

　　1、冬季低温焊接概况

　　1.1 沈阳冬季气温

　　沈阳冬季寒冷且冬期较为漫长，根据近几年天气情况，沈阳市冬季施工区间一般为11月中旬至第二年3月中旬左右，整个冬期有四个多月。期间最低温度可达-30℃，对当地钢结构工程来讲，受工期所限，一般要持续施工至12月份甚至更长， 此时白天室外最低气温可达-15℃，夜间可达-20℃，故将焊接作业安排在白天气温较高时段（9:00-16:00）。

　　1.2 冬季施工特点

　　钢结构工程进入冬季施工的主要是酒店、住宅劲性钢柱钢梁安装，天桥和大鹏钢桁架安装。钢构件板厚为28mm、30mm，35mm，40mm，60mm，70mm不等；大鹏管桁架最大厚度为35mm，合成柱分肢管厚50mm；以上为厚板焊接，且现场安装时存在大量高空焊接，焊接方位复杂，冬季施工环境温度较低，结构施焊、预热、保温、防风等要求高。

　　2、焊接准备

　　2.1 技术准备：

　　2.1.1工程技术及施工管理人员熟悉、审查工程图纸和有关资料，并做好技术交底等各项准备工作。

　　2.1.2解决好冬季焊接施工的预热、保温、防风等技术问题，做好冬季施工质量、安全、消防保证的技术措施。

　　2.1.3根据焊接接头形式、母材材质、所用焊材及焊接方法等具体情况做好焊接工艺评定工作和现场焊接方案。

　　2.2 物资准备：

　　冬季施焊前，提前落实相关物资，为冬季施焊做好准备。主要包括：

　　A 焊接加热用烤枪进行火焰加热及测温仪；B 焊接保温用保温棉

　　C 焊接防风设施用材料（帆布）；D 高空焊接平台材料及下部脚手架材料

　　E 防护棚用材料；F 碘钨灯；G 阻燃材料与灭火器材。

　　H 焊条保温筒； I 焊条烘干箱

　　3、焊接质量保证措施

　　3.1焊接质量要求

　　所有现场断口处连接均为等强连接，质量均为全熔透一级焊缝。为保证断口处现场焊接质量，施工中将严格执行以下保证措施。

　　3.1.1钢结构对接接口焊接时属于高空作业，焊接前先在周边搭设跳板，作为焊工施焊的平台，搭设跳板距断口处的距离根据焊工的个人习惯的施焊高度为准。然后由焊工在操作平台上施焊。作业人员选择好施焊作业姿势，保证以正确姿态施焊。

　　3.1.2以焊接工艺评定报告中的各项参数为依据，认真调整工艺参数和预热温度，当出现大的偏离时应及时调整，保证施焊过程在焊接工艺评定的指导下进行。

　　3.1.3 严格焊接工艺纪律，对不执行工艺纪律、不按焊接顺序施焊，不认真调整焊接工艺参数而随意焊接者调离本岗位。

　　3.1.4做好焊后保温工作，当中断施焊时应采取保温措施缓冷，防止裂纹，再焊前要重新预热。安排技术水平高、有相应焊接资格、责任人强的焊工施焊。

　　3.1.5双面坡口的型钢柱的腹板焊接时，一面焊缝焊完另一面清根施焊前，必须认真打磨，彻底清除气刨渗碳层后方可施焊；厚板焊接的每道焊缝焊完也应进行打磨，以防焊缝出现裂纹或未熔合或夹渣等缺陷，保证焊接质量的成功率，减少返修量。

　　3.1.6 做好防风措施，防止因防风措施不当造成气孔。

　　3.1.7焊后24小时进行100%超声波探伤。

　　3.2焊缝返修

　　3.2.1 焊缝表面存在的焊接缺陷，可采用砂轮去除；而对整体焊缝也能满足标准要求的则可不需焊接，直接采用砂轮去除焊接缺陷；但对于直接修补仍无法满足要求的焊接缺陷，如密集气孔等，则需要采用砂轮或碳弧气刨剔除缺陷后方能进行焊接修补。修补焊缝表面缺陷时，修补长度不得小于50mm，严禁点焊修补气孔和咬边等缺陷。

　　3.2.2 焊缝内部存在超标的焊接缺陷时，需采用碳弧气刨剔除缺陷，然后焊接修补。当采用碳弧气刨剔除焊缝中的缺陷时，需保证缺陷已剔除后，方能进行焊接。焊缝中存在裂纹缺陷时，当裂纹长度不超过20mm，深度不超过5mm，可用碳弧气刨剔除裂纹，在确认裂纹已清除干净后，再进行焊接修补；当裂纹长度超过以上尺寸时，首先应在裂纹两端点用钻头或气刨打上止延孔，防止裂纹延伸。裂纹已全部清除后，再进行补焊。对接焊缝的修补，应按照原工艺进行预热后热处理，预热温度应在原有基础上提高20°。修补过程中尽可能采用多层多道焊，收弧时填满弧坑。

　　3.2.3 对接焊缝的返修允许重复修补两次，但第三次返修需经技术部门确认并采取相应的工艺措施后，方能进行返修。

　　4、负温条件下焊接质量保证措施

　　4.1组织措施

　　4.1.1 编制冬季施工安全技术方案，并向施工班组进行详细的冬季施工技术、安全交底。

　　4.1.2冬季施焊期间，由焊接主管负责检查各项冬季施工设施的准备情况，确保工程施工的需要。

　　4.1.3加强保暖、御寒措施，必要时限制工作时间，采取轮班作业。

　　4.1.4在低温下焊接，焊接顺序必须严格遵循焊接方案中的规定。

　　4.2高空焊接设防风和保温措施

　　4.2.1材料 ：对受低温影响的材料焊接前进行工艺评定，确保电焊时的工艺参数、施工工序、电流、电压、预热温度、保温时间及冷却速度。

　　4.2.2焊接预热与保温：焊接前按工艺要求进行预热，预热可采用电阻器或火焰预热，焊后进行热处理，保温缓慢冷却。施工现场环境温度低于0℃时，对于t<40mm的钢板，焊前在始焊点附近板厚1.5倍且不小于100mm的范围内采用火焰预热至40℃以上，方可焊接，且在焊接过程中均不应低于这一温度，焊后保温缓冷；对于t≥ 40mm的钢板，采用烤枪伴随加热，预热温度按规范执行。

　　4.2.3烤枪加热等预热设备的布置由电工负责，不得有裸露的电阻丝或导线。

　　4.2.4焊接接头两端板厚不同时，按照厚板确定预热温度，钢板材质不同时，按照高强度板确定预热的温度。

　　4.2.5 预热温度的测量采用红外测温仪，预热温度应尽可能在焊件反面测量，测量点应在离电弧经过前的焊接点两边各不小于75mm处。对于箱型构件等无法在反面进行测温的情况，应根据板厚不同适当提高正面预热温度，以便所有焊接的预热温度都能达到要求。当采用火焰加热时，应在加热停止后再测温度。

　　4.2.6 对于负温下的焊接，焊接的预热温度宜比表中规定的温度高出15－25℃，对于焊接返修部位的预热，预热温度应高出正常温度50℃左右，预热范围也应适当加宽以保证焊接的质量。

　　4.2.7厚板焊接采用多层多道焊，焊接层间温度最低不得低于表所规定的预热温度，但是层间温度也不宜过高，对于Q345材料不应高于250℃。

　　4.2.8 焊接过程中通过在加热区域覆盖保温棉的方式进行保温。

　　4.2.9现场安装多为高空焊接，冬天高空风大，应采取相应的防风措施，以确保焊接的质量。具体做法为：在对接焊缝四周搭设防风护栏，四周采用雨布或压型板进行围护。

　　4.2.10在手工电弧焊接风速大于8.0m/s及气体保护和自保焊时风速大于2.0m/s时，若防风措施不能达到规范要求，应停止相关内容的高空焊接作业。

　　4.3 其它技术措施

　　4.3.1 焊接施工时，在焊缝周围采用封闭的方法，采取措施将焊口四周封闭起来，利用电加热片进行加热。

　　4.3.2每条焊缝应一次连续焊完，不得中断。低温下焊接时，在平面上焊接顺序应从结构中心开始向四周对称扩展焊接。

　　4.3.3 搭设临时防护棚。一方面防雨雪飘落在烧热的焊缝上，另一方面冬季风大，可防止风影响熔池的保护，保证焊接质量。

　　4.3.4 负温下，超声波探伤仪的探头与钢材接触面应使用不冻结的油基耦合剂。

　　4.3.5冬期施工时，对于各种气瓶等在外面采取相应的保温措施。

　　4.3.6一般情况下，当周围气温温度在－5℃以上时，可以不搭设防护棚焊接，但焊接时应采用相应的防风措施；

　　4.3.7 根据施焊作业层风速的变化，气保焊的保护气体流量适当作调整，如下表所示：

　　保护气流调整表风速 焊枪型号 保护气体气压 保护气体流量

　　≤2m/s 500A或350A 0.4MPa 25～50 l /min

　　2~5.0 m/s 500A或350A 0.5MPa 平、横焊50~70l/min

　　立焊60~70l/min

　　5.0~6.0m/S 500A或350A 0.5MPa 平、横焊70～90 l/min

　　≥6.0 m/S 防风枪 0.5MPa 90～100 l/min

　　注：风速测定位置为距施焊处1米以内焊缝坡口端部，风向为焊接前进的方向。

　　4.3.8在下雪天施工，焊缝上部支设防雪棚并伸出焊缝两侧不小于1米，以防飘雪影响焊缝。

　　4.3.9在焊接过程中突然下雪，应立即停止施焊并采用加厚的保温岩棉进行保温缓冷，雪停后要对焊缝预热至层间温度方可接续焊接。

　　4.3.10高空对接处搭设焊接操作平台，其上部和侧面用防火布围裹，用单面铝箔胶带将防火布上部与构件贴合紧密；在操作平台上的跳板的缝隙用石棉布铺垫盖严。上述措施起挡风作用，保证保护气体不被吹散，同时也防止焊接环境内降温速度过快。

　　5、结语

　　通过研究与现场试验，以上低温焊接技术与措施能较好地保证工程冬季焊接质量，为同类条件焊接施工积累了实际应用经验，日后可进一步研究使用。

　　参考文献：

　　[1]黄利丽。钢结构施工过程中低温焊接技术分析[J].江西建材。2012（01）。

　　[2]中华人民共和国国家标准。建筑钢结构焊接技术规范。JBJ81－2000.

　　[3]鲍广鑑主编。钢结构施工技术与实例。北京：中国建筑工业出版社。2005.

　　[4]冯关明，代丽霞。钢结构工程冬季低温焊接技术[J].电焊机。2013（02）。