摘要：施工現場環境在一定程度上存在不穩定性，而工程結構材料、構件節點構造也在不斷發展和變化。環境因素對于各種焊接缺陷的影響，目前還只是處于定性分析階段，需要采用工藝試驗和工程經驗相結合的辦法，制定預防和消除各種焊接缺陷的有效措施。筆者針對新時期建筑鋼結構的特點、焊接難點及鋼結構焊接的環境特點，對影響鋼結構焊接質量的環境因素、焊接缺陷及其形成過程進行具體分析，探討消除環境因素影響的防護措施。
關鍵詞：鋼結構；現場；應力；
1建筑鋼結構施工現場焊接的環境特點
鋼結構施工就是將加工制作好的構件，按次序拼裝、吊裝到設計預定的位置，然后進行測量連接固定，逐件逐單元地集成并最終形成結構體系的過程。安裝工藝方法根據鋼結構工程類型現場決定。建筑鋼結構施工現場焊接作業與其他行業相比，機械化程度低，手工操作多。目前常用的焊接方法還是手工電弧焊。鋼結構施工現場實行項目經理負責制，項目管理水平、人員素質和技術裝備參差不齊。因此，除自然條件外，鋼結構工程的結構特點和安裝工藝方法，也構成了施工現場焊接的環境特點。
1）露天作業、野外施工。存在高溫、嚴寒、風雨雪霧等惡劣天氣，以及夜間光線昏暗等作業環境。
2）高空作業、流動施工。操作位置多變，操作空間有限。
3）多工種交叉作業、多障礙環境作業。施工場地有限，現場交通不便。現場材料設備多，臨時堆放物多，易燃易爆材料多。各工種工序的成品和半成品之間容易發生污染。
4）帶電作業、高溫作業。金屬構件是帶電導體，焊接熔池產生高溫熱輻射。
2影響鋼結構焊接質量的理化環境因素
影響鋼結構焊接質量的理化環境因素主要是指空氣的溫度、濕度和風力，其次是指焊件坡口區域的清潔程度。其中溫度的影響效果最直接、后果最嚴重，也最難控制；濕度次之；風力可在局部小環境內得到控制；坡口區域的清潔程度容易保證。這些環境因素在焊接質量的形成過程中所起的作用有所不同。
1）空氣溫度直接影響焊接熱循環過程、焊接熔池冶金化學反應程度、焊縫和熱影響區金相組織轉變、合金元素和應力的分布，最終影響焊接接頭的質量和性能；其次空氣溫度也影響焊接設備的工作性能。
2）空氣濕度對焊接質量有影響，是因為水分是氫元素的主要來源，而氫元素又直接參與熔池的冶金化學反應。氫元素的溶解度和擴散速度隨著焊縫金屬的結晶、組織轉變不斷發生變化。氫元素的含量和分布直接影響焊接接頭的脆性轉變和延遲裂紋的發生發展，對焊接結構的質量和安全危害極大。空氣濕度對焊接材料的影響也如此。
3）風力即焊接區域空氣的流速。主要是影響焊接電弧形態和氣體保護氛圍的工藝穩定性；其次與溫度共同作用影響焊縫冷卻速度，從而影響焊接熱循環、冶金化學反應程度、接頭組織轉變和應力分布。
4）焊接前坡口區域存在的水分、油漆、鐵銹等污染物，含有C.O.H等化學元素。在焊接加熱時，直接參與冶金反應，改變了正常的化學反應成分和元素含量，增加了焊接接頭產生缺陷的機率。
3理化環境因素導致的焊接缺陷形成過程
一般情況下，施工人員對傳統鋼結構材料 （Q235）的節點構造和焊接工藝己經掌握，對現場焊接環境的控制和防護技術也比較成熟。但正如前文所述，新時期建筑鋼結構在快速發展的同時伴生著許多結構上、材料上的特點，焊接質量對環境條件更敏感，焊接人員面臨許多新問題。這就要求焊接施工人員必須對環境因素所產生的焊接缺陷類型、危害性和形成過程系統地進行分析，有針對性地制定對策，才能解決鋼結構工程實際存在的焊接問題。焊接缺陷的產生是各種因素共同作用的結果。在此僅分析以理化環境因素為主導所產生的焊接缺陷。
3.1氣孔
氣孔的存在降低了焊縫的有效截面，降低焊縫金屬的強度和韌性，對疲勞強度和動載強度更為不利。氣孔的類型主要是氫氣孔和CO氣孔。
1）氫氣孔：低碳鋼和低合金鋼在多數情況下，氫氣孔存在于焊縫表面，形似喇叭口，而氣孔周圍有光滑的內壁。但當環境濕度較大，如雨雪霧天氣、下雨雪前后、鋼材表面結露、坡口周圍含有水分未清理干凈；焊條藥皮受潮，加上低溫環境焊接，焊縫結晶冷卻速度過快，氫元素來不及上浮而殘存于焊縫內部，則會形成內部氫氣孔。
2） CO氣孔：焊件或焊絲表面的黃色鐵銹mFe2O3 * nH20） .氧化鐵皮（Fe3O4+Fe2O3）在加熱時分解出[O]與金屬自身的[C]合成CO。當結晶過快時來不及逸出，形成了沿結晶方向分布的條蟲狀內部氣孔。黃色鐵銹中的結晶水在加熱時還會分解出
H2.同時增加了生成氫氣孔的可能性。
3.2裂紋
裂紋是鋼結構焊接中最危險的一種缺陷。它除了減少結構承載截面，還會產生嚴重的應力集中，在結構使用中會逐漸擴展并發生脆斷，帶來災難性的事故。建筑鋼結構與環境因素有關的裂紋有三類，即冷裂紋、層狀撕裂和熱裂紋。
1）冷裂紋：冷裂紋一般在焊后冷卻過程中產生，具有延遲出現的特征。分布于熱影響區。冷裂紋的形成與鋼材的淬硬性、節點的約束度及接頭含氫量有關。而低合金高強鋼的淬硬傾向主要取決于板厚、焊接工藝和冷卻條件。其實質即生成馬氏體組織的含量多少。冬季大
風降雪等低溫環境會使節點焊縫周圍的溫度場變化不均勻，冷卻速度過快，使熔合區的組織成分轉變為馬氏體組織。另外氫是造成冷裂紋延遲特征的主要因素，因而所有可供H的濕環境天氣、受潮的焊條、含結晶水的鐵銹，都可以促使焊接熱影響區出現延遲性冷裂紋。
2）層狀撕裂：厚板結構的T型接頭、十字接頭和角接接頭，在剛性約束的條件下焊接，則可能沿板材軋制方向出現具有階梯狀的裂紋即層狀撕裂。層狀撕裂是一種低溫開裂，事先用無損探傷方法也檢驗不出來，使用中易造成危害事故。一般認為在低合金鋼焊接熱影響區附近，如根部或焊趾裂紋引發的層狀撕裂，都與氫元素有關。
3）熱裂紋：低溫下焊接低合金鋼時，在焊縫結晶后期發生。這種結晶熱裂紋出現在焊縫上，一般沿焊縫中心線縱向分布。主要是由于低合金高強鋼S.P雜質含量超標，在焊縫結晶過程中存在偏析，形成低熔點共晶物。低溫焊接時焊縫冷卻速度加大，使焊縫收縮力大于晶間結合力，從而引起焊縫開裂。
3.3殘余應力和變形
焊接熱循環過程中加熱不均勻，構件受節點剛性約束，仲縮不自由，內應力超過鋼材屈服應力時產生殘余應力和變形。殘余應力影響結構承載力；焊接
變形影響結構尺寸。
4結語：
鋼結構的焊接是鋼結構工程施工中的重要環節。人們在質量控制方面，往往只強調做好原材料檢驗、焊接工藝參數確定、焊接操作模擬訓練、焊接設備調試等工作，卻忽視了對施工現場環境影響因素的評價和采取針對性的控制措施，造成一些鋼結構工程的焊接質量缺陷，有的甚至成為事故隱患。分析焊接質量的影響因素、制定有效的焊接工藝措施、確保焊接質量符合規范要求，是鋼結構工程焊接技術和質量管理的重點。
參考文獻：
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