鋼結構焊接的4種措施

鋼結構焊接方法概述

焊接是借助于能源,使兩個分離的物體產生原子(分子)間結合而連接成整體的過程。用焊接方法不僅可以連接金屬材料,如鋼材、鋁、銅、鈦等,還能連接非金屬,如塑料、陶瓷,甚至還可以解決金屬和非金屬之間的連接,我們統稱為工程焊接。用焊接方法制造的結構稱為焊接結構,又稱工程焊接結構。根據對象和用途大致可分為建筑焊接結構、貯罐和容器焊接結構、管道焊接結構、導電性焊接結構四類,我們所稱的鋼結構包含了這四類焊接結構。選用的結構材料是鋼材,而且大多為普通碳素鋼和低合金結構鋼,常用的鋼號有Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq等,主要的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護焊、自保護電弧焊、埋弧焊、電渣焊、等離子焊、激光焊、電子束焊、栓焊等。

在鋼結構制作和安裝領域中，廣泛使用的是電弧焊。在電弧焊中又以藥皮焊條手工電弧焊、自動埋弧焊、半自動與自動CO2氣體保護焊和自保護電弧焊為主。在某些特殊應用場合，則必須使用電渣焊和栓焊。

手工電弧焊

依靠電弧的熱量進行焊接的方法稱為電弧焊,手工電弧焊是用手工操作焊條進行焊接的一種電弧焊,是鋼結構焊接中最常用的方法。焊條和焊件就是兩個電極,產生電弧,電弧產生大量的熱量,熔化焊條和焊件，焊條端部熔化形成熔滴,過渡到熔化的焊件的母材上融合,形成熔池并進行一系列復雜的物理—冶金反應。隨著電弧的移動,液態熔池逐步冷卻、結晶,形成焊縫。在高溫作用下,冷敷于電焊條鋼芯上的藥皮熔融成熔渣,覆蓋在熔池金屬表面,它不僅能保護高溫的熔池金屬不與空氣中有害的氧、氮發生化學反應,并且還能參與熔池的化學反應和滲入合金等,在冷卻凝固的金屬表面,形成保護渣殼。

氣體保護電弧焊

又稱為熔化極氣體電弧焊,以焊絲和焊件作為兩個極,兩極之間產生電弧熱來溶化焊絲和焊件母材,同時向焊接區域送人保護氣體,使電弧、熔化的焊絲、熔池及附近的母材與周圍的空氣隔開,焊絲自動送進,在電弧作用下不斷熔化,與熔化的母材一起融合,形成焊縫金屬。這種焊接法簡稱GMAW(Gas Metal Arc Welding)由于保護氣體的不同,又可分為：CO2氣體保護電弧焊,是目前最廣泛使用的焊接法,特點是使用大電流和細焊絲,焊接速度快、熔深大、作業效率高；M1G(Metal-Inert-Gas)電弧焊,是將CO2氣體保護焊的保護氣體變成Ar或He等惰性氣體；MAG(Metal-Active-Gas)電弧焊,使用CO2和Ar的混合氣體作為保護氣體(80%Ar+20%CO2),這種方法既經濟又有MIG的好性能。

自保護電弧焊

自保護電弧焊曾稱為無氣體保護電弧焊。與氣體保護電弧焊相比抗風性好,風速達10m/s時仍能得到無氣孔而且力學性能優越的焊縫。由于自動焊接,因此焊接效率極高。焊槍輕,不用氣瓶,因此操作十分方便,但焊絲價格比CO2保護焊的要高。在海洋平臺、目前美國的超高層建筑鋼結構廣泛使用這種方法。

自保護電弧焊用焊絲是藥芯焊絲,使用的焊機為比交流電源更穩定焊接的直流平特性電源。

埋弧焊

埋弧焊是電弧在可熔化的顆粒狀焊劑覆蓋下燃燒的一種電弧焊。原理如下：向熔池連續不斷送進的裸焊絲,既是金屬電極,也是填充材料,電弧在焊劑層下燃燒,將焊絲、母材熔化而形成熔池。熔融的焊劑成為熔渣,覆蓋在液態金屬熔池的表面,使高溫熔池金屬與空氣隔開。焊劑形成熔渣除了起保護作用外,還與熔化金屬參與冶金反應,從而影響焊縫金屬的化學成分。