摘要：文中簡要介紹了低溫焊接以及在進行低溫焊接時的難點，并對低溫焊接的影響因素進行了分析，最后提出了低溫焊接方法與工藝參數(shù)的選擇方法，并詳細(xì)闡述了如何在焊接過程中控制焊接溫度，達到好的低溫焊接效果。

       建筑鋼結(jié)構(gòu)的低溫焊接一直都是工程界與學(xué)術(shù)界非常關(guān)注的問題。鋼結(jié)構(gòu)在低溫條件下焊接最直接的危害就是焊接金屬會出現(xiàn)裂紋以及斷裂的狀況。如果控制不好，可能還會導(dǎo)致焊接質(zhì)量的下降甚至造成安全隱患。只有運用合理的低溫焊接技術(shù)與防護措施才能保證鋼結(jié)構(gòu)工程的建筑質(zhì)量。

一、低溫焊接概述

（一）低溫焊接的概念

低溫焊接的施工溫度指的是實際焊接操作時所處工位的環(huán)境溫度，既不是平均溫度也不是當(dāng)?shù)氐臍庀髨蟾鏈囟?。?dāng)進行焊接施工時，如果焊接操作所處工位0.5米范圍內(nèi)的溫度比規(guī)定的最低焊接施工溫度要低，就屬于低溫焊接。

（二）低溫焊接的相關(guān)規(guī)定

為了保證焊接的質(zhì)量，各國都規(guī)定了焊接時的最低溫度，比如，美國的最低焊接溫度為-18℃，日本為-5℃。我國的最低焊接溫度為0℃，這是根據(jù)我國的實際國情進行綜合考慮后制定的規(guī)定。我國的復(fù)雜、大型建筑鋼結(jié)構(gòu)工程日益增多，又缺乏在負(fù)溫下進行焊接施工的經(jīng)驗。

二、鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接的影響因素分析

（一）冷卻速度

在鋼結(jié)構(gòu)焊接后等待冷卻的過程中，焊縫的冷卻速度如果太快，就會在焊縫與熱影響區(qū)產(chǎn)生馬氏體脆性組織；若是速度太慢，熱影響區(qū)又會由于過熱而導(dǎo)致側(cè)板條鐵素體組織的產(chǎn)生。

（二）結(jié)構(gòu)拘束度

如果結(jié)構(gòu)拘束度太大，而焊接熔敷金屬的冷卻速度又過快，就會造成焊縫金屬發(fā)生偏析。在拉應(yīng)力場的作用下，焊接的中心部位會出現(xiàn)結(jié)晶裂紋。

（三）游離氫的溶解速度

如果冷卻過程中，游離氫的溶解速度下降，氫的透出時間就會變短，殘留在金屬中的比例就會增大，導(dǎo)致焊接鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)冷裂紋。

（四）工作溫度

如果構(gòu)件的工作溫度比材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度低，結(jié)構(gòu)的靜載強度就會在拉應(yīng)力與焊接殘余應(yīng)力的雙重作用下大幅降低。并且極有可能會發(fā)生脆斷的情況。

三、鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接的方法與工藝參數(shù)的選擇

對于普通的焊接方法，相關(guān)的焊接參數(shù)主要有焊絲或焊條的直徑、焊接電流的大小、電弧電壓、焊接速度、焊接層數(shù)等。

第一，焊劑堆放的選擇。一般我們需要保證對方高度在25～50毫米的范圍內(nèi)，并且堆放要適中。焊接粒度的選擇則需要根據(jù)電流的大小來確定。如果電流過大就應(yīng)該采用細(xì)粒度焊接劑；電流過小的話就應(yīng)該選擇粗粒度焊接，否則，焊接的表面就會出現(xiàn)麻坑。

第二，焊接電流的選擇。焊接電流若是過小，容易導(dǎo)致電弧不穩(wěn)定、夾渣、出現(xiàn)冷裂紋等情況；而焊接電流過大又會造成熱裂紋、咬合邊、燒穿等問題的出現(xiàn)，同時，飛濺情況也會增加。所以，在進行焊接時，必須選擇合適的焊接電流。電流大小的確定主要依據(jù)焊材的厚度、類型以及接頭形式等確定。其中，最重要的因素是焊縫的空間位置與焊絲的直徑。

第三，焊接速度的選擇。焊接速度若是過小，木材就會出現(xiàn)過熱變脆，并且焊縫過寬的情況；焊接速度過小的話又會造成焊縫過窄，并出現(xiàn)氣孔、夾渣的情況。在選擇焊接的速度時，需要與焊接的電流相相配。

第四，焊接層數(shù)的選擇。焊接層數(shù)需要根據(jù)焊件的厚度來確定，焊接的層數(shù)多利于焊縫塑性與韌性的提高，但也有可能會導(dǎo)致接頭過熱、擴大熱影響的后果。所以，焊接層數(shù)的確定需要進行綜合的考慮，一般每層的厚度都不能超過5毫米。

四、鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接的溫度控制

低溫焊接需要解決的關(guān)鍵問題是防止產(chǎn)生焊接裂紋。因此，我們需要準(zhǔn)確的控制好預(yù)熱溫度、層間溫度以及后熱溫度。

（一）預(yù)熱溫度。在嚴(yán)寒地區(qū)進行焊接施工，必須在焊前通過大范圍的加熱

來縮小母材與焊縫區(qū)的巨大溫差，讓鋼材的板厚方向在進行壓應(yīng)力到拉應(yīng)力的轉(zhuǎn)換時可以得到一定程度的減緩，從而保證接頭在相同軸線上均勻的收縮與膨脹。因此，我們需要選擇合適的預(yù)熱措施與方式來減少裂紋的產(chǎn)生。火焰加熱的預(yù)熱方法需要使用大功率的烤槍來操作，因此只適用于對接焊縫。預(yù)熱的熱源采用的是氧-乙炔的中性火焰。如果是T型角的對接組合焊縫，由于焊縫比較長，如果采用烤槍預(yù)熱會導(dǎo)致受熱不均，因此需要在鋼管上側(cè)均勻的開洞，在通入天然氣以后開始燃燒并保證加熱的均勻。預(yù)熱范圍要超過焊縫兩側(cè)的100毫米。預(yù)熱溫度的測試應(yīng)該在距離板厚3倍以外的地方進行。當(dāng)預(yù)熱溫度達到預(yù)定值以后，需要用覆蓋保溫棉的方式來保持溫度，大約需要保溫20～30分鐘。

（二）層間溫度控制

在焊接過程中，層間溫度需要穩(wěn)定在120～150℃范圍內(nèi)，并且每個接頭都

應(yīng)該一次性焊接完畢。層間溫度的保持方法可以借鑒預(yù)熱溫度的保持方法。在進行連續(xù)焊接時，應(yīng)該對焊接區(qū)的木材溫度進行檢測，使其最低溫度與預(yù)熱溫度相近。如果焊接操作必須中斷，則應(yīng)該適當(dāng)?shù)牟扇”嘏c后熱措施。重新焊接時，應(yīng)該根據(jù)板厚情況適當(dāng)?shù)膶㈩A(yù)熱溫度提高一些。

（三）焊后加熱控制

焊接操作以后，由于環(huán)境溫度與焊接處存在溫差的緣故，焊接金屬的峰值溫度會快速下降。焊后加熱的目的就是為了延長焊縫金屬從峰值溫度冷卻到室溫時的時間，留下充分的時間讓焊接中的溢出，同時還可以避免冷裂紋的出現(xiàn)。所以，在面層的焊接操作結(jié)束以后，需要及時地實施焊后后熱措施。它不僅可以保持住接頭的溫度，而且可以有效地改善焊接區(qū)出熱不均勻的狀況。焊后后熱的溫度一般為200～250℃，如果所處的地區(qū)異常嚴(yán)寒，那么焊后溫度可以相應(yīng)的提高50～100℃。

（四）焊后保溫

不管是焊前預(yù)熱、層間溫度控制還是焊后后熱，它們的目標(biāo)都是為了消除膨脹與收縮不均、驟冷驟熱以及延長冷卻時間。而這些措施并不能完全解決低溫焊接所出現(xiàn)的所有問題。在達到后熱溫度以后，還需要通過覆蓋石棉布來保溫，讓空氣流通部位密封完好，直到接頭區(qū)域、背部以及焊縫表面的溫度與環(huán)境溫度相同為止。

結(jié)語

在鋼結(jié)構(gòu)的焊接工程中，低溫焊接是冬季施工過程中最應(yīng)該注意的問題。必須先根據(jù)實際情況進行綜合分析，選擇最合適的焊接方法與工藝措施來克服環(huán)境帶來的不良影響，提高低溫焊接的質(zhì)量并控制焊接過程中可能出現(xiàn)的變形情況。低溫焊接雖然有一定難度，但只要嚴(yán)格按照以上要求操作，低溫焊接中存在的問題還是可以被克服的。另外，工程的實際情況需要我們靈活的分析焊接方案，達到最好的焊接效果。

（2）處理沉陷問題路面沉陷是公路養(yǎng)護人員的需要面對的常見問題之一，如果公路上經(jīng)常會有載重量相對比較大的車輛行駛，路面沉陷情況出現(xiàn)的概率將大幅增加，在路面出現(xiàn)沉降情況的同時，還會形成很多車轍，相比坑槽問題，路面沉陷情況處理難度更大，而且沉陷的面積一般都比較大，施工人員需要對路基加以修補，對沉陷部位開展徹底養(yǎng)護工作。

（3）處理路面問題除了前面著重分析的沉降問題之外，路面還存在一些其他的需要處理的問題，包括啃邊問題以及波浪情況。當(dāng)路面呈現(xiàn)出波浪形狀時，在其表面行駛的車輛會出現(xiàn)嚴(yán)重的車體振動情況，難以保持行車穩(wěn)定。通過養(yǎng)護可以解決路面波浪問題，在完成初期養(yǎng)護之后，還需要做好跟蹤調(diào)查活動，在發(fā)現(xiàn)波浪問題之后，繼續(xù)追加養(yǎng)護處理?？羞叕F(xiàn)象是另外一種路面問題，雖然在啃邊問題出現(xiàn)的初期階段，其不會造成過多的影響，但是在天氣影響以及其他連鎖路面問題的影響下，路面啃邊問題會惡化，進一步使公路出現(xiàn)塌陷情況，養(yǎng)護人員需要對公路兩側(cè)的邊溝適時清理，在養(yǎng)護時也可以選用換土施工方法，將啃邊部位直接挖出，將堅固的礫石墊入其中，將瀝青材料灌入需要填補的位置。