论文导读：钢结构由于其优越性，在我国（超）高层建筑中越来越普遍采用。钢结构施工技术含量高，其中焊接是其关键的施工技术之一。焊接质量常常是施工质量控制的难点，特别是在较低温度下焊接施工时，由于环境温度较低，加之高空风速较大，增加了焊接接头的冷却速度，导致焊接裂纹倾向加大甚至出现焊接裂纹。

　　关键词：高层建筑，钢结构，焊接

　　钢结构由于其优越性，在我国（超）高层建筑中越来越普遍采用。钢结构施工技术含量高，其中焊接是其关键的施工技术之一。焊接质量常常是施工质量控制的难点，特别是在较低温度下焊接施工时，由于环境温度较低，加之高空风速较大，增加了焊接接头的冷却速度，导致焊接裂纹倾向加大甚至出现焊接裂纹。因此我国有关标准、规范规定，在环境温度为O℃以下施焊时，应进行工艺试验，以确定相应的施焊工艺，但具体做哪些工艺试验及如何进行，尚无统一标准和明确规定。本文结合具体工程实例，综合考虑环境温度和风速的影响，对0℃以下高层钢结构焊接施工工艺和质量控制进行了探讨。论文检测。

　　1.工程概况

　　某大厦是一座多功能、高智能、综合性的高层建筑，由A座、B座和连体群房等组成。其中A座建筑地下4层地上52层，高度200.80m，设计采用内核心筒一外框柱结构体系，±0.000以上采用全钢框架柱梁，金属压型模板和现浇钢筋混凝土楼板；外框架柱为箱型截面，内筒钢骨柱为H型截面，钢梁为I型截面。所用钢材材质为SM490B。根据施工进度和施工地点气象资料，该大厦42F一52F楼层施工时，存在0℃以下焊接施工问题。其焊接接头主要结构形式如下。

　　A、接头形式箱型柱—柱、材质SM490B、焊件厚度25/mm、焊接方法手式电弧焊、施焊位置横位；

　　B、接头形式柱—梁、材质SM490B、焊件厚度16.25/mm、焊接方法手式电弧焊、施焊位置平位；

　　2.冬季焊接施工存在的问题

　　所用钢材为SM490B钢，属日本钢号（符合JISG3106标准），其化学成分C≤0.18、Mn≤1.50、Si≤0.55、P≤0.040、S≤0.040

　　该钢材属于普通低合金结构钢，其CE（IW）=0.43％，焊接时对冷却速度较敏感。当在温度较低的环境下焊接施工而无有效工艺措施时，由于冷却速度较大，有可能出现马氏体淬硬组织，而增大冷裂倾向甚至出现裂纹，故较低环境温度给焊接质量造成不利影响。同时现场的风速较大也是必须考虑的因素，因此必须根据现场情况，通过工艺试验制定相应的工艺措施，以确保施工质量。

　　3.焊接性试验

　　为确定SM490B钢在现场条件下焊接时的抗裂性能，模拟现场情况（施焊位置、环境温度、环境风速、冷却方式等）进行斜Y型坡口焊接裂纹试验。

　　3.1试验内容

　　试验内容如下。

　　试验序号1，材质SM490B，板厚25，焊条型号E5015，环境温度-5℃，环境风速5m/s，预热温度125℃，冷却方式空冷；

　　试验序号2，材质SM490B，板厚25，焊条型号E5015，环境温度-5℃，环境风速5m/s，预热温度100℃，冷却方式空冷；

　　试验序号3，材质SM490B，板厚16，焊条型号E5015，环境温度-5℃，环境风速5m/s，预热温度100℃，冷却方式空冷；

　　试验序号4，材质SM490B，板厚16，焊条型号E5015，环境温度-5℃，环境风速5m/s，预热温度50℃，冷却方式空冷；

　　确保试验可靠，每一板厚各制备备用试件一套。论文检测。

　　3.2试验方法、评定标准

　　按《斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》（GB4675.1-84）标准执行。焊接工艺参数为：焊条直径φ4、接电流170±1OA、焊接电压24±2V、焊接速度150±10mm／min。

　　3.3试验结果

　　对上述试件取样进行检验，试验序号1，2,4试样未发现任何裂纹，而试样3在焊缝根部和表面均发现裂纹。表明在试验环境条件下，SM490B钢当板厚为25mm时，焊前预热至100℃可避免裂纹产生；当板厚为16mm时，焊前预热至50℃时，可避免裂纹产生，而在环境温度下施焊，不能避免焊接裂纹。

　　4.焊接工艺性能试验

　　4.1试验内容

　　试验内容如下：

　　试验序号1，材质SM490B，板厚25，焊接位置横位，环境温度-5℃，环境风速5m/s，预热温度1100℃，冷却方式石棉保温；

　　试验序号2，材质SM490B，板厚25，焊接位置平位，环境温度-5℃，环境风速5m/s，预热温度1100℃，冷却方式石棉保温；

　　试验序号3，材质SM490B，板厚16，焊接位置平位，环境温度-5℃，环境风速5m/s，预热温度1100℃，冷却方式石棉保温；

　　焊接工艺参数为：焊条直径φ4、焊接电流160～170A、焊接电压23～24V、焊接速度150 mm／min、焊接过程中注意层间温度不低于预热。

　　为确保试验可靠，每一板厚各制备备用试件一套。

　　4.2试件的形状和尺寸

　　试件的形状和尺寸如图所示。

　　工艺试验试件形状和尺寸

　　4.3试验方法、步骤

　　1）在试件上打上钢印，作好标记。

　　2）测定施焊环境温度、湿度及施焊处风速，并作记录。

　　3）上述施焊环境符合要求后，进行焊接试验，当需要预热时用氧一乙炔焰加热至规定温度。

　　4）由持证焊工按拟定的焊接工艺施焊试件。

　　4.4试样检验殛结论

　　1）试验检验及合格标准按《钢制压力容器焊接工艺评定》（JB4708-92）执行。

　　2）所焊试样经上述检验，均满足标准要求，拟定的焊接工艺合格。同时序号1较之序号2冲击性能有所改善，表明石棉保温的后热措施有效。

　　5.冬季焊接施工措施

　　以上述评定合格的焊接工艺为依据，制定冬季焊接施工工艺，并采取以下工艺施工。

　　1）焊接前对焊工进行冬季焊接施工技术培训，使焊工明确冬季焊接工艺，严格按工艺纪律施工。

　　2）焊接前，每天由专职焊接管理人员测定环境温度及风速，并随时注意天气变化。

　　3）雨、雪天禁止施焊。论文检测。当环境温度低于试验温度时禁止施焊。

　　4）注意冷空气对焊件表面对流散热的影响。当风速大于5m／s时，禁止柱一梁焊接施工，否则须搭设防风棚，当风速大于2 m／s时，箱型柱一柱焊接须搭设防风棚（防风棚应可靠，采用四面围帆布挡风，并且顶部来风处也应遮挡）。

　　5）预热用2～4把燃气烘枪烘烤。预热区在焊道两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度的2倍，且不应小于100mm。预热温度用测温笔在距焊缝中心50 mm处测量，达到规定的温度后方可进行焊接作业。

　　6）每条焊缝应一次焊完，中途不得中断，如因意外原因（如停电、下雨、下雪等）中断，应及时采取后热、缓冷措施。重新施焊前应对已焊焊缝进行检查，且焊前需按规定进行预热。

　　7）箱型柱一柱对接时由两名焊工对称施焊，并根据现场情况安排一名焊工辅助施工，如领取焊条、层问烘烤、中途接换焊接等，以确保层间温度和连续施焊。

　　8）箱型柱一柱对接焊接完成后，立即存焊缝区上下250mm范围内用厚30mm的石棉包裹三层，以减缓接头冷却速度。

　　6.实际结构的焊接

　　按上述工艺对实际的柱一柱、柱一粱接头进行焊接，所有焊接接头焊后经100％超声波探伤和磁粉探伤，未发现裂纹。焊缝按《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB 11345—89）标准检验，I级焊缝一次合格率达99.8％。证明拟定的工艺试验方案和焊接工艺合理。

　　参考文献

　　[1] GB 50205—2001.钢结构工程施工质量验收规范[s].

　　[2] JGJ 99—98.高层民用建筑钢结构技术规范[s].