低溫焊接技術(shù).doc

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1、低溫焊接技術(shù)鋼結(jié)構(gòu)工程中的低溫焊接(即在冬季施工)一直是學(xué)術(shù)界和工程界共同關(guān)注的課題。鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接對(duì)焊縫金屬危害的直接表征就是出現(xiàn)裂紋和工作狀態(tài)下發(fā)生脆斷，控制不好就會(huì)導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降甚至造成不安全隱患，因此受到各方面的高度重視。但根據(jù)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程冬季施工的理論規(guī)律，可以確定冬季施焊的兩大關(guān)鍵：一是盡量避免三向應(yīng)力狀態(tài)下施焊；二是努力提高焊接環(huán)境和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際溫度。一、工程特點(diǎn)二、低溫焊接試驗(yàn)分析及結(jié)果為了保證國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，滿(mǎn)足進(jìn)度要求，我們進(jìn)行了嚴(yán)格的低溫焊接試驗(yàn)，包括工程中涉及的焊接材料、規(guī)格及其焊接位置。1.低溫焊接試

2、驗(yàn)分析(1)環(huán)境溫度的變化對(duì)焊接質(zhì)量的影響不是決定性的。改變環(huán)境溫度,特別是母材本身的溫度和加強(qiáng)后熱是低溫焊接成功的基本保證。(2)預(yù)熱溫度的差別會(huì)帶來(lái)強(qiáng)度上的差異，特別是厚板焊接，低溫環(huán)境影響強(qiáng)度指標(biāo)是肯定的。所以，應(yīng)充分重視環(huán)境溫度的提高和準(zhǔn)確的預(yù)熱溫度。(3)預(yù)熱溫度的降低必然降低焊縫的綜合指標(biāo)，原因是環(huán)境溫度過(guò)低加速了焊縫冷卻。(4)焊接熱循環(huán)傳導(dǎo)方式?jīng)Q定了薄板(20mm)受低溫環(huán)境影響較厚板(60mm)小。(1)Q345GJD鋼抗裂性能良好。1.低溫焊接試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)“鳥(niǎo)巢”鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接試驗(yàn)研究的目標(biāo)，匯總所有試驗(yàn)及檢測(cè)數(shù)據(jù)，得出如下結(jié)

3、果。(1)冬季施工極限溫度國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”鋼結(jié)構(gòu)焊接工程冬季施工的最低溫度為一15°C。美國(guó)AWSD1.1中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接溫度限制為一20°C,并說(shuō)明只要采取措施還可以在更低的溫度下施焊，這說(shuō)明鋼材和美國(guó)的焊材抵抗低溫的能力是足夠的。我們?cè)诘蜏卦囼?yàn)的過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)，氣溫對(duì)焊接工藝的正確實(shí)施影響不大。但是，在15°C的環(huán)境中工作吋間稍長(zhǎng),工人的操作技術(shù)便走形，保證不了焊縫成形質(zhì)量。同時(shí)測(cè)溫儀、送絲機(jī)工作也不正常，為此我們將最低溫度設(shè)定為一15°C。(2)低溫環(huán)境對(duì)焊接接頭綜合性能的影響從試驗(yàn)研究的分析可知，接頭的抗拉強(qiáng)度在低溫環(huán)境中降低是肯定的

4、，控制不好很可能低于鋼材本身的抗拉強(qiáng)度而使焊接接頭不合格。(3)預(yù)熱溫度和施工環(huán)境準(zhǔn)確均勻的預(yù)熱溫度和良好的施工環(huán)境，是“鳥(niǎo)巢”鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接試驗(yàn)成功的關(guān)鍵，而緊急后熱措施是低溫焊接試驗(yàn)成功的保證。三、低溫焊接試驗(yàn)成果應(yīng)用原則工藝試驗(yàn)和正式工程相比，焊縫所處的工況完全不同，照搬工藝試驗(yàn)結(jié)果很可能適得其反，甚至造成不良后果。在工程實(shí)際屮，低溫焊接防治冷裂紋的同吋，還須防范由于結(jié)構(gòu)拘束度大，在冷卻速度加大的前提下焊縫中心產(chǎn)生偏析，在應(yīng)力作用下產(chǎn)生的熱裂紋。因此，在工程中應(yīng)注意以下應(yīng)用原則。(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理編排焊接順序，減少和盡可能均布焊接殘余

5、應(yīng)力。(2)鋼材木身應(yīng)實(shí)現(xiàn)正溫，即要采用各科?不同的預(yù)熱方式提高焊縫閽圍小環(huán)境溫度，以此來(lái)保證焊縫綜合指標(biāo)。(3)正確選擇預(yù)熱方式。在預(yù)熱溫度和預(yù)熱規(guī)范確定的前提下，正確選擇預(yù)熱方式對(duì)控制裂紋的產(chǎn)生具有重要的意義。電加熱與火焰加熱相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)：預(yù)熱區(qū)域受熱均勻，有效防止局部受熱造成的接頭附加應(yīng)力；升溫速度均勻、可控，防止造成母材過(guò)熱等現(xiàn)象，可達(dá)到母材充分均勻預(yù)熱；對(duì)于整體結(jié)構(gòu)焊縫而言，防止受熱不均造成構(gòu)件變形。因此，低溫焊接特別是厚板焊接應(yīng)優(yōu)先釆用電加熱方式。(4)由于在正式結(jié)構(gòu)焊接巾采取剛性固定的方式，為防止由于氫和應(yīng)力共同作用在焊縫根部

6、產(chǎn)生延遲裂紋，對(duì)于5240mm的厚板施焊時(shí)應(yīng)采取焊后緊急后熱及保溫緩冷措施，后熱溫度為250-300°C；對(duì)于6<40mm的厚板施焊時(shí)應(yīng)采取焊后緊急保溫緩冷措施。該措施可以減緩焊縫的冷卻速度，冇助于擴(kuò)散氫的逸出。(5)由于氫在焊接熔合區(qū)附近的濃度值，按馬氏體、貝氏體和鐵素體組織的變化依次降低。在異種鋼焊接時(shí)，由于熱影響區(qū)組織形態(tài)的不同造成了氫在熔合區(qū)附近的濃度值分布不勻。當(dāng)焊縫中存在應(yīng)力集中點(diǎn)時(shí)，含氫量大的焊縫易出現(xiàn)延遲裂紋。因此，在異種鋼焊接時(shí)應(yīng)特別注意預(yù)熱和后熱，這是繼焊材選定之后決定成敗的關(guān)鍵因素。⑹控制熱輸入量是防止焊接裂紋的有效途徑。在

7、低溫施工中，SMAW焊接采用AV值控制熱輸入量容易成功。在控制AV20.6的前提下，采用控制不同焊接位置的AV,實(shí)現(xiàn)大電流、薄焊道及多層多道的焊接技術(shù)，以提高焊縫熱量，防止淬硬組織的產(chǎn)生(見(jiàn)下圖)。[.焊工防護(hù)及適應(yīng)性訓(xùn)練(2)焊工在正式焊接前，必須具備個(gè)人防寒用品，必須具備較長(zhǎng)時(shí)間抵抗嚴(yán)寒的能力和防滑能力。(3)低溫焊接對(duì)焊工的個(gè)人體力消耗較大，倒班時(shí)間適當(dāng)縮短。(4)低溫焊接操作時(shí)，應(yīng)設(shè)有專(zhuān)門(mén)監(jiān)護(hù)人，對(duì)焊工的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和判斷，必要時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)措施保證焊接工作的順利進(jìn)行和焊工人身安全。(5)下雪天氣及雪后進(jìn)行高空焊接作業(yè)時(shí)，通道應(yīng)設(shè)專(zhuān)人清

8、掃，特別掃除薄冰，以保證焊工的安全通行和體力的保存。2.焊接設(shè)備防護(hù)(1)焊機(jī)盡量集中擺放在可移動(dòng)的焊機(jī)防護(hù)棚內(nèi)，防護(hù)棚內(nèi)應(yīng)設(shè)置加熱設(shè)備