低温焊接

低温焊接(转)

字体大小：大| 中| 小2008-03-20 08:40 - 阅读：354 - 评论：0

（1）试验材料：根据工程低温焊接材料情况，结合本单位的低温焊接经验，参考《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）中有关焊接工艺评定的相关要求，确定试验材料规格。

（2）焊接方法、焊接材料及焊接位置的选择参考施工现场采用的焊接位置和焊接方法。焊缝金属的性能取决于组织形态和组成。在焊材的选配上，以满足焊缝金属强韧性要求为指标，通过调整焊缝金属的微合金化的程度，同焊接规范相配合使焊缝金属产生针状铁素体而获得理想的焊缝强韧性，从而取得焊接工艺评定试验的成功，确保工程实体质量。

（3）环境温度设定：根据工程所在地点的历年气象资料，同时考虑操作人员在低温环境下的承受能力，确定负温焊接的温度范围。例如，在国家体育场低温焊接试验湿，根据历年气象资料显示北京地区近年的低温平均水平在-15℃左右，确定为-10℃为试验基本温度。在试验期间，增加气温变化幅度±5℃。

（4）预热参数确定：根据理论分析，低温焊接施工着重的要点是预防冷裂纹的出现。预热是防止冷裂纹的有效措施，预热的目的主要是为了增加热循环的低温参数t100 ，使之有利于氢的充分扩散溢出。预热温度的选择视施焊环境温度、钢材强度等级、焊件厚度或坡口形式，焊缝金属中扩散氢含量等因素而定，预热温度过高，一方面恶化了施工环境，另一方面在局部预热的条件下，由于产生附加应力，产生冷裂，同时会使板状铁素体形成，因此不是预热温度越高越好。根据《建筑钢结构焊接技术规程》中对于钢材最低预热温度规定Q345GJDδ

=60mm最低预热温度为80℃，Q345Dδ=20mm可以不预热但需要烘干焊接区域内的水分。

（5）焊接工艺参数设定：冷却条件的改变影响相变，同时也影响扩散氢的逸出

和焊接应力的改变，因此焊接相变特征与焊接裂纹之间有重要的联系。焊接热影响区的组织取决于钢材的化学成分和焊接的冷却条件，热影响区的冷裂纹大多数在马氏体内部产生，焊接区冷却速度过大易产生马氏体组织。控制冷却速度，防止大量马氏体产生对于防止冷裂纹的产生是有利的。在掌握母材焊接热影响区及焊缝的相变化的规律的基础上，根据经验公式计算焊接工艺参数，是低温焊接工艺参数确定的原则。

（6）焊后处理措施：由于液-固态氢溶解度不同，在结晶温度下液态溶氢量是固态时的4倍以上溶氢较多的半溶化晶界起了“通道”作用，氢很容易沿着该通道从焊缝——熔合区——热影响区扩散。有关学者采用录像的方法拍摄了氢的瞬时逸出动态，深入研究了焊接区域氢的微观分布。发现焊后10min时氢气泡大量逸出，焊后60min时，已有相当数量的氢聚集在熔合区附近，特别是在焊缝根部熔合区。由于焊缝根部应力集中，使根部熔合区处拘束应力最大，氢大量扩散聚集之后，根部熔合区极易产生延迟裂纹。在焊接时，采取了焊后紧急保温缓冷的措施。

（7）焊接试板检验：

以国家体育场钢结构工程低温焊接工艺评定为例着重说明低温焊接工艺措施对焊接接头各项性能指标的影响。

按照《建筑钢结构焊接技术规程》中相关要求，对试板进行外观和UT检测。外观采用5倍放大镜检查未发现表面气孔、夹渣、未熔合、焊瘤、裂纹等缺陷，外观成型良好，余高0-3mm，全部合格。依据《钢焊接接头超声检测标准》

GB/T11345-89BⅠ合格进行探伤，未发现气孔、夹渣、裂纹等超标缺陷，试板全部合格。通过UT检测，充分说明试验采取的工艺条件即预热措施、焊后保温措施对防止焊接裂纹产生的有效性。

有关学者通过试验证明，氢的聚集开始于焊接区冷却到150~200℃时，在焊后1~2h氢聚集到最大值，然后逐渐耗散，氢聚集的位置主要在熔合区有缺口效应

的部位，冷却到100℃后焊接区域的残余扩散氢才是真正诱发裂纹的氢含量。焊后采取的紧急保温缓冷措施，减缓焊缝冷却速度，使焊缝温度持续100℃左右保持一段时间，有效地保证了焊缝中氢的溢出。由于焊缝表面质量良好，没有应力集中点，熔合区缺口效应程度大大降低甚至消除。同时试板焊接时为自由状态，焊缝周围没有应力场存在。裂纹产生的基本条件不再成立。这就为低温焊接施工提供了理论依据。

所有试板综合力学性能检验全部合格。

为了更加直观比较低温环境对焊接接头综合力学性能的影响，增加Q345GJDδ=60mm低温和常温环境焊接接头力学指标的对比。

建筑钢结构工程低温焊接技术

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2008.10.31 来源:中国金属加工在线() 作者:戴为志,芦广平关键词:钢结构工程,低温焊接阅读：652次

钢结构工程中的低温焊接（即在冬季施工）一直是学术界和工程界共同关注的课题。钢结构低温焊接对焊缝金属危害的直接表征就是出现裂纹和工作状态下发生脆断，控制不好就会导致焊接质量下降甚至造成不安全隐患，因此受到各方面的高度重视。

但根据建筑钢结构焊接工程冬季施工的理论规律，可以确定冬季施焊的两大关键：一是尽量避免三向应力状态下施焊；二是努力提高焊接环境和结构构件的实际温度。

本文以低温焊接技术在“鸟巢”钢结构焊接工程中的成功应用为例，探讨国内焊接界关于冬季施工的困扰，并为工程界提供宝贵的綷-验。

一、工程特点

国家体育场“鸟巢”钢结构工程是奥运工程的突出代表，结构用钢总量约53 000t，涉及6个高强钢钢种，为全焊接结构。造型独特新颖，为双曲面马鞍形结构，应力应变控制复杂。钢结构焊接施工跨越冬季，有1万t以上的钢结构在冬季施焊安装，且多为厚板焊接。这对“鸟巢”钢结构实现准时合拢（合拢温度为14℃±4℃，合拢温度为20～23℃）和整体卸载，以及焊接结构安全运营具有决定性作用。而且场馆构件多为复杂节点、弯扭构件，焊接过程的防风容易实施，但保温措施很难实施且成本高。事关重大，举世瞩目，因此对低温焊接技术和施工工作提出了相当高的要求。

二、低温焊接试验分析及结果