合金焊接材料的选择与焊接工艺技术分析

刘奎新 盛绍顶 王璐 张喜军 陈国瑞

安徽鑫宏机械有限公司 安徽淮南 232001

摘要：合金焊接材料的选择与焊接工艺技术是影响建筑施工结构的关键环节，对影响建筑施工质量和体验使用有着显著的影响作用。因此，加强合金焊接材料的选择与焊接工艺技术的研究是提高建筑结构稳定性和安全性的基础。鉴于此，本文首先分析了合金焊接材料的组成，随后以钢结构为例探究了合金焊接施工的质量标准。最后概述了不同情况下的钢结构焊接技术的使用情况。

关键词：合金;焊接;工艺;技术

合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属通过一定的方法合成的具有金属特性的物质。目前我国建筑工艺流程施工中应用较多的合金焊接材料主要是碳钢、不锈钢和铸钢。要根据不同材质的母材成分、性能和工作条件来选择合适的焊接材料，来保证焊缝达到施工工艺的要求。焊条的选择标准是焊接工艺技术的重要成部分，必须引起建筑施工单位的重视。焊条包括焊芯和药皮（涂料）两部分。焊芯具有导电和填充焊缝金属的作用，药皮是焊接顺利进行的保障。

一、合金焊接材料的组成

1.焊芯。焊芯可以在电弧高温作用下熔化，与焊件金属母材熔合后形成焊缝，是焊条中的金属芯部。焊芯的成分是影响焊缝质量的重要因素。一般而言，会选取平炉冶炼的优质钢用作焊芯的钢丝，轧制成盘条后，再将之制成不同直径的焊芯。

2.药皮

（1）焊条药皮的组成。药皮包括矿物、有机物、铁合金、和水玻璃等四类物质。根据原材料的作用特点还可以分为稳弧剂、脱氧剂、合金剂、造渣剂、造气剂、粘接剂、稀释剂等。

（2）焊条药皮的作用。焊接是一个复杂的冶金反应过程，在焊接过程中，焊条药皮的主要作用有：稳弧作用;造渣保护作用;造气保护作用;渗合金作用;脱氧、去硫、去磷作用;套筒保护作用。可以通过焊接药皮保证焊接过程的稳定性，满足焊缝所要求的成分和性能。

二、不同情况下的钢结构焊接技术

在现实生活中，进行建筑施工时，使用钢结构焊接的情况较多，如采用定位焊等。焊接施工环境受气候、温度、湿度等因素影响较大，因此产生了冬雨季焊接钢结构。在不同情况下，要采取不同的钢结构焊接技术，确保工程质量。

1.冬雨季钢结构焊接技术

进行冬季焊接钢结构的现场焊接时，如果风力大于6级，需在焊接处周围设置挡风屏，和雨雪遮挡伞，避免风力和雨雪影响焊接质量。在焊接钢结构前，施工人员必须清除焊接件表面的雨雪和水分，然后用火焰将焊接缝两侧加热到36℃以上，再进行焊接。保留挡风，防雨雪措施直到焊件自然冷却为止。在雨季进行焊接作业区时，相对湿度应在90%以下，对表面潮湿或有冰雪覆盖的焊件采取祛湿加热除潮措施。在冬季，如果焊接作业区的环境温度在0℃以下，则需要先将构件焊接区钢材厚度大于100mm的母材进行加热，知道20℃以上才可以施焊，保持这一温度直到焊接作业完成。实际加热温度可根据构件本身特点，焊接方法、钢材类别、焊接材料熔敷金属扩散氢含量和焊接输入等因素进行适当调整。加热温度比逊不低于常温下的焊接预热温度。

2.定位焊

钢结构建筑结构复杂，一个节点可能存在多个构件，因此定位焊在钢结构焊接中较为常见。施工时，要保证定位焊采用的焊材型号与焊件材质相匹配，确保焊缝质量。焊接施工人员必须持有相应的合格证。在钢结构定位焊施工过程中，定位焊缝与设计焊缝端部距离需在30mm以上，长度为50- -100mm，定位焊缝的间距-般为300一600mm。对长大杆件进行定位焊缝时，可合理加大焊缝长度，缩短间距。定位焊缝的焊角尺寸需小于设计焊角尺寸的2分之一，但应保持在4mm以上。在工程实践中，定位焊缝的余高不要太高，两端与木材平缓过渡，防止焊接时产生焊透。如果定位焊缝出现开裂现象，则应铲除裂纹处的焊缝后重新进行定位焊。及时校正接口不齐的焊缝，再进行焊接。定位焊缝不能够有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷。

3.磨修和返修焊

如果焊缝的焊角尺寸、余高、焊坡等超出规定上限值并且小于1mm或者咬边差，都需要进行修磨匀顺。如果焊缝咬边大于1mm或焊角尺寸过小时，手工焊补焊是一种有效的修补方式，然后进行修磨匀顺。焊接时可使用碳弧气刨等机械方法清除焊接缺陷。在清除缺陷的过程中，必须刨除返修焊坡口，使用砂轮磨掉氧化皮，使之露出金属光泽。钢结构返修焊缝应按原焊缝质量要求检查，并做好重大缺陷的修补记录。

三、低合金耐热钢焊接工艺

1.焊接方法。低合金耐热钢由于含金含量不高，大部分焊接方法都可用，常采用的熔焊方法有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氢弧焊、熔化极气体保护焊和电渣焊。但常以焊条电弧焊为主，埋弧焊和气体保护焊的应用也越来越多。

2.焊前准备。厚板需要焊前开坡口，坡口加工可以采用火焰或者等离子进行切割，有时切割前也需要预热，通常选用V型坡口，坡口角度为60°，将坡口及内处两侧打磨干净，去除油污、铁锈及水份等污物（去氢、防止气孔），如果坡口上有裂纹，还要把裂纹去除掉。组对时，不能强制组对，因为强制组队，会产生内应力，特别在厚板焊接时，要尽量避免妨碍焊缝自由收缩的拉筋、夹具和卡具等工具的使用。

3.焊接材料的选择。选择焊接材料的基本依据是保证焊缝金属的合金成分、强度性能与母材相应指标相近或者应达到产品技术条件提出的最低性能指标。焊缝强度不能选得过高，如果焊缝金属强度过高，焊缝塑性就会变差，冷裂纹倾向增大。为了提高焊缝金属的抗热裂能力，焊接材料中碳的质量分数应略低于母材，其ωC<0.12%，但不得低于0.07%，否则会造成焊缝金属的冲击韧度、热强性等性能降低。焊接材料中的氢元素是极为有害的成分，要尽量降低焊接材料中的氢含量，所以选用低氢型碱性焊条，焊条或者焊剂用前烘干，随用随取，焊条放在保温桶中随用随取，如果在保温桶内超过4个小时，应重新烘干，烘干次数不得超过三次。如果焊件焊无法进行热处理，也可选用奥氏体不锈钢焊条，如A307焊条。

4.预热和焊后热处理。预热是焊接低合金耐热钢时防止焊接冷裂纹和消除应力的重要工艺措施，为了确保焊接质量，不论是点固焊或焊接过程中，都需要预热，并让温度变化在一定范围。低合金耐热钢预热温度范围一般为80℃～150 ℃ ，预热温度的高低根据钢材的化学成分、接头拘束度和焊缝金属中扩散氢含量来确定。焊后热处理的目的在于改善焊缝金属及其热影响区的组织，使淬火马氏体转变成回火马氏体，降低接头区的硬度，提高其韧性、变形能力和高温持久强度并消除内应力。焊后热处理的方式有：完全退火、正火、高温回火和回火+等温退火等。如果焊缝合金成分含量较低、板材厚度不大、采用了低氢低碳焊接材料时，焊后可不进行热处理。但必须采取焊后缓冷措施，即使炎热的夏季也要进行缓冷，一般是在焊后立即用石棉布覆盖焊缝及近缝区，尺寸小的焊件可包裹在石棉布中缓冷。

结语：综上所述，随着经济的发展，城市化进程不断深入，人们对大型建筑需求不断上升，建筑行业飞速发展。目前，我国大部分大型建筑都是以钢结构为基础。在进行建筑施工时，要根据施工现场气候、温度和地质条件选择合适的合金焊接材料和焊接工艺技术，严格按照焊接施工的质量标准规范建筑施工，保证施工质量。

参考文献：

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[2]王铎云.浅述合金焊接材料的选择与焊接工艺技术[J].世界有色金属，2019（04）

[3]孟群.低合金耐热钢用焊接材料[N].世界金属导报，2018-01-02（B10）

基金项目：安徽省重点研究与开发计划——对外科技合作（1804b06020362）