关于建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施探讨

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1、关于建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施探讨（山钢集团日照有限公司，山东，日照，276827）【摘要】当前我国建筑普遍使用的都是钢结构，其焊接质量将会直接决定建筑的整体质量。钢结构焊接裂纹的出现不仅极大程度的提高建筑安全隐患,还很大程度增加建筑工程施工量。对此，木文首先分析建筑钢结构焊接裂纹的产生机理，并针对产生机理提出3点行之有效的防止措施。【关键词】建筑钢结构；裂纹；产生机理；防止措施引言建筑钢结构是建筑当中的主要承重结构，其因为综合经济效益、施工周期短、抗震性能强、强度高、重量轻等特点在高层建筑、工业厂房、立交

2、桥等方面受到广泛的应用。随着建筑钢结构施工理念的创新与发展，钢结构的施工结构跨度越来越大，空间形象更加复杂，造型更加新型。但是，这一发展必然会导致钢结构焊接的难度逐渐提升，导致焊接出现缺陷，例如产生热裂纹、冷裂纹以及层状撕裂等。1.建筑钢结构焊接裂纹的产牛.机理1.1热裂纹的产牛.机理热裂纹的产生机理主要是因为低合金高强钢当中的P、S杂质含量过高，导致其在焊接结晶的过程中发生形变，从而形成低熔点共晶物［1］。在焊接金属之后，其低熔点共晶物会被排挤在柱状晶相遇的中心部位，从而形成业态薄膜，导致焊接凝固收缩时产生拉伸的应力

3、，当所产生的这一应力应变力高于金属木身的塑性力时，便会导致业态薄膜发生开裂，最终形成热裂纹。1.2冷裂纹的产生机理冷裂纹主要是因为低合金高强钢的淬硬倾向过大［2］。焊接过程中，冷却与加热的面积不均匀，其受热区域的温度会非常高，导致奥氏体晶粒出现大程度增长，在冷却时，产生体积较大的马氏体组织，这一组织的脆性与硬度都非常高。如果多次加热、冷却均发生不均匀，则会导致马氏体组织增多，最终使钢结构焊接焊缝脆性变得非常高，最终发生裂缝，形成冷裂缝。1.3层状撕裂的产生机理层状撕裂产生的激励主要是因为刚才在炸制过程中，将钢内的一定含

4、量的杂质碾平成平行于轧向的夹杂物［3】。因为这一夹杂物的力学性能并不能与钢材相比，其厚度方向的延伸效疲与钢结构相比相差甚远，在钢结构进行焊接的过程中，尤其是十字街头、角接接头、T型接头以及厚板吋，在刚性约束的情况之下，焊接收缩效果会导致竖直方向形成非常大的应变力与拉伸应力，此吋的应变力与拉伸应力将会直接导致金属材料当中的夹杂物发生塑性变形，导致金属基体与夹杂物之间发生开裂，最终形成层状撕裂。1.建筑钢结构焊接裂纹的防止措施2.1防止热裂纹的措施当前建筑钢结构普遍是采用低合金高强钢的钢结构，其C含量较低，Mn含量较高，其

5、S的是为了让Mn/S的比值达到要求，使其具备良好的抗热裂纹性能。在实际的施工当中，这一类材料并不会产生热裂纹［4】。但是，如果母材当中的P或S的含量较高或者含量比值不合理，又或者焊接操作不恰当，均会导致焊接过程中出现热裂纹。对此，笔者以下三点防止热裂纹的措施：1、提升焊接焊缝的形状系数，主要是按照实际情况调整呢过焊缝深与焊缝宽的比值，保障其焊接方式合理；2、按照实际情况，适当的提升预热温度以及焊接线能量。通过这样的方式能够有效地降低焊接过程中焊接金属的应变性，保障金属不会发生形变，降低热裂纹发生的可能性；3、严格控制焊

6、接过程中材料的C、P、S等杂质的含量，采用P以及S含量较小的焊接材料以及母材，保障这些含量均低于总含量的0.05%。在条件允许的情况之下，可以采用含奋一定细化晶粒的维和金属元素作为焊材，最合理的有Nb、Ti、Mo、V等。在对建筑结构中较为重要部位进行焊接时，最好采用含高碱性的焊剂与焊条，保障其不会发生形变。2.2防止冷裂纹的措施低含金高强钢材料在焊接过程中，会随着强度、碳含量的提升，导致冷裂纹发生的可能性提升。对此，在焊接过程中，必须针对冷裂纹，采用行之冇效的防止措施。对于冷裂纹的措施，主要有以下4点：1、严格控制焊接

7、工艺，特别是焊接后的热处理以及焊接前的预热处理。这一方式主要可以通过设计并实施相关规章制度、责任制制度等实现；2、防止焊接冷裂纹最有效的方式是采用优质材料，主要是采用韧性较好、低氢含量以及低氧含量的焊接材料。通过这样以上三个类型的材料用以提升焊接接U的抗冷裂纹性能，从而奋效的降低焊接过程中的冷裂纹发生；3、严格控制焊接操作吋的环境质量，在焊接过程中，必须要保障焊接环境的氢元素含量较低，保障环境的湿度低于60%，保障焊接剂与焊接条在接受焊接之前经过正规的烘干操作，保障焊接母材与焊接丝在焊接之前进行过正规的除锈、除污操作。

8、通过这样几项保障工作，能够非常冇效的控制钢结构焊接过程中冷裂纹的发生可能性。2.3防止层状撕裂的措施层状撕裂主要是焊接材料内部发生的低温开裂，这一开裂现象从表面上无法观察，使用无损检测技术（NDT）也非常难以发现，即使是发现想要修复也会形成非常高的成本。由此可见，层状撕裂相对于前两种裂纹而言危害更大，更难修复。对此，在钢结构焊接过