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鋼結構工程現(xiàn)場負溫焊接技術措施

文檔作者：邢海龍，劉健博文檔來源：中建一局鋼結構工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月25日
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施工技術
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY
2014年lO月下
第43卷第20期
D0l：10．7672／sgjs2014200066
鋼結構工程現(xiàn)場負溫焊接技術措施
邢海龍，劉健博
(中建一局鋼結構工程有限公司，北京100070)
[摘要】鋼結構現(xiàn)場焊接是施工中的重點、難點之一，冬期負溫度下的焊接質量控制更是鋼結構施工企業(yè)面臨的難
題。結合烏魯木齊某工程實踐。提出了負溫焊接的質量通病和形成原因，總結了鋼結構冬期焊接施工經(jīng)驗以及保
證鋼結構負溫焊接質量的技術措施。
[關鍵詞】鋼結構；負溫；焊接；技術措施
【中圖分類號】TU758．163 [文獻標識碼】A [文章編號]1002·8498(2014)20．0066m2
Technical Methods for NegatiVe Temperature Welding on
Site of Steel Structures
×ing Hailong，Liu Jianb0
(c^in口comfruc渤n尻耶l D而bion SleeZ SI舢lⅡre Engi，lee^增Co．，厶d．，曰e彬昭100070，吼i，l口)
Abstract：Welding on site is the di伍culty for steel structures， especially the welding under negatiVe
temperature． Combining with the practice of an engineering in Ummqi，the quality problems and forming
reasons of negatiye welding were put fonyard． The construction experiences and technical methods
assuring welding quality were summarized．
Key words：steeI structures； negative temperature；welding；technical methods
l 工程概況
烏魯木齊市屬中溫帶干旱大陸性氣候區(qū)，以氣
候干燥，降雨量小，冰凍期長，晝夜溫差變化較大，
春、秋多風，夏季短促而炎熱，冬季漫長且嚴寒為其
主要特征。烏魯木齊新客站站房及雨篷相關工程
中，鋼結構構件多為30，35，40，50，70mm厚鋼板拼
接、卷制、焊接而成，主構件材質多為Q345C，
Q345GJC，Q420GJC等低合金鋼。由于烏魯木齊新
客站zF標工程為蘭新第二雙線工程重要的配套工
程，工期要求緊，為按期完成施工任務，進行冬期焊
接施工。
2負溫焊接的質量通病及其成因分析
1)根據(jù)以往施工經(jīng)驗，在進行鋼結構冬期焊接
施工時，鋼結構在負溫焊接時產(chǎn)生危害的最直接表
征就是出現(xiàn)裂紋和工作狀態(tài)下發(fā)生脆斷，控制不好
就會導致焊接質量下降，造成安全隱患。造成這種
原因的主要因素是焊縫處鋼的淬硬傾向。
2)淬硬傾向主要決定于其化學成分、板厚、焊
接工藝和冷卻條件等。其中化學成分有很大的影
[作者簡介】邢海龍，工程師，E·mail：229281085@qq．co“
[收稿日期】2014m3舭
響。淬硬傾向越大，越易產(chǎn)生裂紋。鋼結構中采用
的鋼材主要有兩種：碳素結構和低合金結構鋼，常
見的鋼結構材料中，碳素鋼主要為Q235，低合金結
構鋼主要為Q345，Q390，Q420。低合金鋼含有錳、
釩等合金元素而具有較高強度。Q345，Q390，Q420
的屈服強度比Q235提高將近一半，抗拉強度也提
高不少。但抗拉強度提高時相對降低了塑性和韌
性，對焊接結構來說增加了轉脆傾向。焊接時，近
縫區(qū)的加熱溫度很高，使奧氏體晶粒發(fā)生嚴重長
大，當快速冷卻時，粗大的奧氏體將轉變?yōu)轳R氏體。
由金屬強度理論可知，馬氏體是一種脆硬組織，發(fā)
生斷裂時只消耗較低的能量。因此，焊接接頭有馬
氏體存在時，裂紋易于形成并擴展。另外，淬硬會
形成更多的晶格缺陷——空位和位錯，在應力和熱
力不平衡的條件下，空位和位錯會發(fā)生移動和聚
集，當濃度達到一定的臨界值后，就會形成裂紋源，
在應力和氫的作用下，裂紋源不斷擴展，形成宏觀
裂紋。
3)國內(nèi)外大量研究數(shù)據(jù)表明，低溫將使材料屈
服強度和極限強度提高，屈服強度提高大于極限強
度，同時降低了材料韌性，因而冬期負溫條件下焊
萬方數(shù)據(jù)
2014 No．20 邢海龍等：鋼結構工程現(xiàn)場負溫焊接技術措施67
接時，更易產(chǎn)生裂紋。同時研究也表明，如果采取
一定的技術措施，諸如焊前預熱、控制層間溫度和
焊后采取保溫等措施，將大大降低焊縫處產(chǎn)生裂紋
的概率，并提高焊縫區(qū)域鋼材的韌性，有效提高負
溫度焊接環(huán)境下的焊縫質量。
3鋼結構冬期焊接的規(guī)范要求
1)根據(jù)《鋼結構焊接規(guī)范》GB50661—201l中
要求規(guī)定：焊接環(huán)境溫度低于0℃但不低于一10℃
時，應采取加熱或防護措施，應確保接頭焊接處各
方向≥2倍板厚且≥100mm范圍內(nèi)的母材溫度，不
低于20℃或規(guī)定的最低預熱溫度二者的較高值，且
在焊接過程中不應低于這一溫度。
2)焊接溫度低于一10℃時，必須進行相應的焊
接工藝評定試驗，并應在評定合格后再進行焊接；
預熱溫度和道間溫度應根據(jù)鋼材化學成分、接頭的
拘束狀態(tài)、熱輸入的大小、熔敷金屬含氫量水平及
所采用的焊接方法等綜合因素確定或進行焊接試
驗(見表1)。
表l 常用鋼材最低預熱溫度要求
TabIe 1 The minimum preheat temperature
requi北menb of恤e commonly used steel ℃
3)焊接過程中，最低道層間溫度不應低于預熱
溫度，靜載結構焊接時，最大道間溫度不宜超過
250℃，需要進行疲勞驗算的動荷載結構和調質鋼焊
接時，最大道間溫度不宜超過230℃。
4)消氫處理的加熱溫度應為250～350℃，保溫
時間應根據(jù)構件板厚按每25mm板厚≥0．5h，且總
保溫時間≥1h確定。達到保溫時間后應緩冷至
常溫。
4保證鋼結構負溫焊接質量的技術措施
為保證鋼結構冬期施工的焊接質量，項目部從
以下幾個方面采取技術措施。
4．1 焊接施工前采取的技術措施
1)在進行負溫焊接前需進行低溫焊接技術理
論學習和負溫焊接適應性練習，并說明冬期焊接時
的注意要點。
2)當周圍溫度在0℃以下時搭設防護棚，防護
棚做到基本封閉狀態(tài)，頂部設通風孔，在操作防護
欄四周及底部用阻燃型材料封閉，防雨、防風，防護
棚一方面防雨雪飄落在燒熱的焊縫上，另一方面冬
季風大，可防止風影響焊接，保證焊接質量。
3)對構件表面及時清除積雪、表面結冰，防止
焊接時有融化水產(chǎn)生氫裂紋。
4)氣瓶在使用時必須采取保溫措施，采用外包
巖棉或其他保溫材料包裹保溫，以保證液態(tài)氣正常
氣化，瓶嘴無冰凍堵塞現(xiàn)象，使保護氣體穩(wěn)定通暢，
純度達到99．9％。
5)使用低氫型焊條并進行烘焙，溫度控制在
350—380℃，保溫時間控制在1．5～2h，烘焙后存放
在110～120℃烘箱內(nèi)，使用時取出放在保溫筒內(nèi)，
隨用隨取。當負溫下使用的焊條外露超過2h時，應
重新烘焙。焊條的烘焙次數(shù)不宜超過2次，受潮的
焊條不應使用。
6)焊接設備在冬期施工前進行保養(yǎng)，機械設備
加注防凍型潤滑油，保證施工過程中機械運轉正
常、連續(xù)。
7)本工程中有部分施工時間溫度低于一10℃，
在施焊之前進行焊接工藝試驗，并對試驗結果進行
分析，為正式施焊提供相應的焊接參數(shù)。
4．2焊接過程中采取的技術措施
1)在負溫焊接過程中，要做好焊前預熱工作。
烏魯木齊新客站項目鋼結構主結構分為2部分：站
房和雨篷，其中雨篷圓管柱壁厚20mm，預熱采用火
焰加熱。采用火焰加熱時，在焊縫兩側各60mm范
圍內(nèi)均勻加熱，并隨時用接觸式測溫儀測量加熱溫
度，且在正面測溫。在烤槍移去、加熱停止后進行，
測溫點在離電弧經(jīng)過前的焊接點各方向80mm處；
站房圓管柱壁厚50，70mm，預熱采用電加熱，共投
入4組電加熱設備進行焊前預熱，根據(jù)《鋼結構焊
接規(guī)范》中相關要求，圓管柱壁厚≥(25～40)mm
時，預熱溫度宜為60℃；≥(40—60)mm時，預熱溫
度宜為80℃；≥(60—80)mm時，預熱溫度宜為
100℃；>80mm時，預熱溫度宜為140℃。本項目結
合冬期施工條件及新疆本地每天的溫度變化情況，
對50mm厚圓管柱的預熱溫度為95～100℃，對
70mm厚圓管柱預熱溫度為160～170℃。
2)在負溫焊接過程中每隔5min用接觸式測溫
儀對層間溫度進行監(jiān)控測量，如果層間溫度過低，
或層間溫度降低過快，在焊接過程中也要持續(xù)加
熱。保證焊縫層間溫度始終在100一120℃。
3)在負溫焊接時，每條焊縫在施焊時連續(xù)一次
完成，其中烏魯木齊新客站項目站房70mm厚圓管
柱焊縫焊接量>4h，采取3人同時順時針施焊，考慮
工人勞動強度問題，在焊縫完成2／3后停止施
(下轉第82頁)
萬方數(shù)據(jù)
82 施工技術第43卷
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a一個嘲格單獨散裝b兩個嘲格一起散裝
圖4網(wǎng)格從兩邊向中間散裝
Fig．4 Assembly from side to middle of grid
原設計計算程序對桿件截面進行驗算，所有桿件應
力均<210N／mm2，滿足規(guī)范要求。
2)結構最大計算撓度126．4mm，是短跨的
1／696，滿足規(guī)范要求。
3)在分析驗算中，所有桿件長細比均滿足規(guī)范
要求。
5基準網(wǎng)架安裝注意事項
1)嚴格控制各節(jié)點的坐標位置滿足設計要求，
利用全站儀配合計算機檢查，通過張緊繩上的倒鏈
進行調節(jié)。
2)應隨時檢查網(wǎng)架桿件的高強螺栓是否擰緊、
到位，避免欠擰、過擰以及頂死等擰不到位或假到
位的情況。
3)對各區(qū)域網(wǎng)架結構進行吊裝時，應保證各吊
點起升及下降的同步性，并保證鋼絲繩在起升過程
中一直處于繃直狀態(tài)。
4)施工過程中要特別注意高強螺栓的抗剪
破壞。
6 結語
山西省武鄉(xiāng)縣馬堡煤業(yè)儲煤場項目鋼網(wǎng)架從
2013年10月1日開始Ⅲ區(qū)吊裝，12月30日I區(qū)吊
裝完畢。施工嚴格按照編制的施工方案組織施工，
結合施工現(xiàn)場特點改變以往單一的高空散裝或者
分塊分條施工方法，充分吸取2種施工方法的優(yōu)勢，
將其進行有機結合，并提前進行施工階段的模擬應
力分析，確保了大跨度變截面螺栓球節(jié)點網(wǎng)架的施
工安全。施工完畢經(jīng)對條塊提升結合高空散裝法
與腳手架滑移法進行比較，采用條塊提升結合高空
散裝法具有整體施工效益顯著的特點，尤其適合對
現(xiàn)場安裝條件要求高的網(wǎng)架工程安裝，為今后類似
工程的施工提供借鑒。
參考文獻：
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(上接第67頁)
焊，二次施焊時，進行預熱后施焊，再一次性焊接完
畢；焊完每道焊縫后及時清理，發(fā)現(xiàn)缺陷必須清除
后再焊；為減少焊縫中擴散氫含量，防止冷裂和熱
影響區(qū)延遲裂紋的產(chǎn)生，在坡口的尖部均采用超低
氫型焊條打底，然后用低氫型焊條或氣體保護焊絲
做填充。
4．3焊接完畢后采取的技術措施
焊接完成后，20mm鋼柱采用3層厚度約30，
50，70mm石棉布包裹保溫，鋼柱采用電加熱板將焊
縫兩側3倍板厚區(qū)域內(nèi)加熱到300℃，并保持1．5h，
加熱完成后采用3層厚度約30mm石棉布包裹
保溫。
5 結語
通過采取以上各項措施，經(jīng)過第三方權威檢測
機構檢測，烏魯木齊新客站項目冬期施工的焊縫均
未發(fā)現(xiàn)裂紋等質量缺陷。
鋼結構冬期負溫條件下焊接，應從焊接的全過
程考慮，采取多種措施進行綜合控制。焊前做好充
分的準備，焊中加強過程檢查，焊后采取高溫去氫
和保溫措施。要加大焊縫探傷檢測的頻度，以便及
時發(fā)現(xiàn)問題。天氣轉暖及結構承載前后，要對冬期
焊接部位逐個檢查，以免出現(xiàn)焊縫質量事故。
參考文獻：
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