药芯焊丝在大型钢结构建筑中的应用及质量控制

药芯焊丝在大型钢结构建筑中的应用及质量控制

王江勃

新疆昆仑工程监理有限责任公司王江勃

摘要本文简要介绍药芯焊丝在我国经济快速发展中,不断迅速被应用到钢结构等领域。介绍药芯焊丝典型焊接工艺，剖析药芯焊丝在大型钢结构工程的应用及质量控制。

关键词：药芯焊丝钢结构焊接工艺评定质量控制

Fluxcoredwireinlargesteelstructureconstructionapplicationandqualitycontrolof

XinjiangKunlunengineeringsupervisionlimitedliabilitycompanyWangJiangbo

AbstractthispaperintroducesbrieflythefluxcoredwireinChina'srapideconomicdevelopment,constantlyandrapidlybeingappliedtosteelstructureinareassuchas.Introductionofflux-coredwireweldingprocessanalysisoftypical,flux-coredwireinthelargesteelstructureengineeringandqualitycontrol.

Keywords:flux-coredsteelstructureweldingprocessqualitycontrol

0前言

由于药芯焊丝具有高效率、易操作等优点，自八十年代国外发达国家开发成功细丝药芯焊丝以来，推动了药芯焊丝在建筑、锅炉、桥梁、船舶等钢结构领域的广泛应用。

我国自八十年代初期开始引进药芯焊丝使用，到八十年代中期开始自行研制生产药芯焊丝，经过近二十年的发展药芯焊丝的用量已超万吨。随着国产药芯焊丝质量的不断提高，特别是近几年，国产药芯焊丝已占国内使用两的近三分之一。尤其是国内开发的碱性混合气体保护药芯焊丝、钛型气体保护全位置药芯焊丝取得了高质量、低综合成本的满意效果。但是，不管是用量，还是应用与国外先进水平相比，差距是非常明显地。为赶上国际先进水平、立足世界，还有赖于各界同仁通力协作，推动钢结构事业健康发展。

1、新疆体育中心体育馆钢网壳概况

新疆体育馆屋顶为直径120米单、双层网壳钢结构，上弦为Q235B钢管球型节点，下弦杆为Q345D矩形钢管单层部分为铸钢节点，双层部分为碳钢板状节点。主体钢结构焊缝两万余条均设计为为一级焊缝。

2、钢结构网壳施工焊接均使用药芯焊丝焊接工艺

2.1全熔透角焊缝

本工程钢结构绝大数焊缝都是角焊缝。下列表中列举了本工程钢结构中角焊缝不同位置施工条件和焊道排列工艺要求。

不同位置角焊的焊接规范表

横位角焊采用左焊法，立位角焊采用立向下焊。焊丝与母材的焊接方向夹角约80度。焊接过程焊枪不做横向摆动，立向下焊焊缝成型平整，但要注意因操作不当容易产生未焊透、焊缝下凹等焊接缺陷。

2.2对接接头全熔透单面焊

该钢结构工程对接接头焊缝较少，但都在重要部位。所以施工要求较为严格。下面列举了对接全熔透单面焊各位置焊接施工条件。要求焊工要持有同等空间位置焊接合格的焊工证，并在现场模拟训练合格后方可上岗。

各种空间位置对接接头焊缝焊接规范表

3、药芯焊丝焊接常见缺陷及质量控制

药芯焊丝焊接工艺历经几十年的发展，从工艺、材料、设备日趋完善。但在生产使用中仍有可能产生焊接缺陷。常见的焊接缺陷有气孔、未焊透、焊逢内凹、裂纹等。

3.1药芯焊丝焊接裂纹的产生及防止措施

药芯焊丝焊接裂纹一般常见的有热裂纹和冷裂纹两种。

3.1.0热裂纹

焊接热裂纹是指发生在固相线温度以上的一种裂纹形式。对于焊接时热输入量较大，焊接速度较快的焊接方法，当焊接拘束度较大时，焊接热裂纹较敏感。所以影响焊接热裂纹的主要因素有：

3.1.1（1）焊接接头的拘束度大。

一般在使用钛型气体保护药芯焊丝作为全位置型焊丝时，在钢结构安装两片固定桁架之间连接焊接时，易产生焊接热裂纹。究其原因，合拢焊缝接头拘束度大是主要原因。

3.1.2（2）焊接速度过大。

由于药芯焊丝是一种高效率的焊接材料，操作中可比手工焊条焊接明显提高焊接速度，熔化金属中杂质更容易富集在焊缝中间，促使焊缝热裂纹的产生。

3.1.3（3）药芯焊丝中加入合金元素分布不均匀。

药芯焊丝为提高焊缝力学性能加入了多种合金元素。其中有些元素，如硼元素是严重影响焊缝热裂纹倾向的，尽管采取了多种均匀化措施，也难达到理想程度。

3.1.4为减少和防止焊接热裂纹，在焊接过程中应注意以下问题：

（1）控制焊接线能量，适当减小焊接电流并降低焊接速度。

（2）适当加大坡口角度，使坡口角度大于42度。

（3）焊接件厚度大于30mm，环境温度低于5度时，应采取焊接部位预热措施。

（4）提高焊缝装配质量，避免对装间隙过大。

3.2冷裂纹

焊接冷裂纹是指焊接接头冷至室温20摄氏度附近出现的裂纹。一般使用的药芯焊丝属于低氢型焊接材料。因此，焊接冷裂纹并不常见，但在实际过程施工中，使用药芯焊丝也有焊接冷裂纹出现，主要有以下三个因素：

3.2.1焊接工艺选择不当。尤其是现场施焊时，对于结构刚度较大、环境温度较低的焊接接头，未按要求实施焊前预热或预热温度不够，造成拘束应力过大，形成淬硬组织。

3.2.2药芯焊丝的等级选择不当。对于要求焊缝金属韧性较高的结构焊缝，选择了低韧性级别的焊丝，有可能造成焊缝金属低温韧性不足，造成冷裂纹。

3.2.3焊缝中扩散氢含量较高。焊缝中的氢主要来源有三处：

（1）坡口处未清理干净的油、锈、水。

（2）焊丝上的油、锈、水。

（3）保护气中含水量太大。

3.2.4防止焊接冷裂纹的措施

3.2.4.1制定适合于实际的焊接工艺，并贯彻执行。

32.4.2正确选择与母材相匹配的焊丝。

3.2.4.3减少污染物对焊缝及焊丝的污染，如：坡口的油、锈、水的清除，焊丝的防潮等。

3.2.4.4对使用保护气的应控制保护气的纯度等。

3.3气孔

3.3.1气孔缺陷产生的原因：除了焊接区域内的油、锈、水等污染是产生气孔的原因外，保护气的纯度，环境因素（如风）及操作不当都是产生气孔的主要原因。

3.3.2气孔缺陷的防治措施

3.3.2.1在雨天、大风天气室外施工作业时，必须采用防范措施。当风速大于2米/秒时，必须采用挡风罩。

3.3.2.2清除焊接区域的污染，在金属构件上做水性防锈漆。

3.3.2.3控制保护气的纯度，一般纯度在99.5%以上。

3.3.2.4使用无污染，未受潮的焊丝。

3.4焊接质量控制。对于施工焊接质量的控制，除了从原材料、人员、设备、工艺等方面外，更重要的是从管理上将各方面的措施落实到实处，才能确保施工时的焊接质量。