二手钢结构冬季焊接施工处理

摘要：针对施工现场的实际情况，随着冬季气温的逐渐降低，给焊接质量控制带来许多不利的因

素，为保证冬季焊接施工的顺利进行，严格控制冬季焊接施工质量，采取合理的焊接、预热、焊后热

处理工艺方法，是保证优质高效地完成各项焊接施工的必备条件

关键词：冬季施工 焊接

沈阳市府恒隆广场项目西面紧靠青年大街，东临

斗姆宫路，北面是小西路，南接中山路。办公楼一地

下四层，地上共68层，顶部为皇冠造型，其顶标高为

350．60013"1，为型钢混凝土框架一核心筒结构体系。工

程总建筑面积约47万平方米。工程总用钢量约5．5万

吨，钢构件约1．5万件。

本工程钢构件材质有Q235、Q345和Q345GJ。焊

接主要集中在四部分：一是外框柱现场拼接点焊接；

二是核心筒钢柱现场拼接点焊接；三是外框梁与柱刚

性连接及主次梁刚性连接点焊接；四是加强层桁架部

位焊接。焊接主要分布在外框柱分段对接接头近500

处，核心筒钢柱接头近500处，柱一梁接头共10000

多处。本工程有横焊、平焊、立焊多种焊接位置的焊

缝。外框柱最大截面为2200 X 1200×90×90十字型，

外框柱有3O到90mm不同板厚。核心筒柱最大截面为

1000×400×50 X 70十字型，核心筒柱的板厚从8到

60ram。本工程钢结构从2009年7月开始施工需经历

2010、201 1年的冬季施工阶段。沈阳地区冬季的日常

气温低于零摄氏度，并经常伴有凛冽的西北风，霜冻

积厚达2．5ram左右，在这种寒冷的气候条件下进行钢

结构安装施工，对焊接质量有很大影响。实施钢结构

冬季焊接，需做好充分的准备工作。

1 冬季施工用保温材料及工具清

单

序号 材料或机具名称 序号 材料或机具名称

1 防风棚搭设脚手架管 5 保温棉

2 防风棚搭设木板 6 加热烤枪

3 围护帆布(防火布) 7 红外测温仪

4 石棉布 8 环境温度、湿度仪

2 焊接材料的选择、贮存，机具

检查

I)焊接材料的选择为保证焊缝不产生冷脆现

象，负温度下焊接用的焊材，各项指标必须满足设计

要求。

2)焊接材料的贮存、使用焊丝实行专人保

管，贮存在通风干燥的地方，禁止油污污染，采取垫

高等防潮措施。焊丝实行专人发放的管理制度，严禁

私自开箱取用，保管员须建立发放记录台帐。低氢型

焊条应烘干，在保温箱存放，使用时在保温筒中存

放。

3)焊接机具检查焊接使用的瓶装CO 气体，负

温时的瓶嘴和送气管，如在水气作用下有可能产生冰

冻堵塞现象，焊接作业前应首先检查疏通。

3 冬季焊接防护措施

焊接是钢结构安装工程质量控制的关键工序，必

须在冬季焊接施工前严格制定焊接作业计划，组织专

门的人力、物力，比预定正式施焊时间提前4～8小时

进行专门防护并达到以下要求：利用专用脚手架管先

搭设焊接防风围护棚，上部允许稍透风、但不渗漏雨

水，兼具防一般小物体的打击功能。中部宽松，能抵

抗强风的侵扰，不致使大股冷空气透入。下部操作平

台，足够承载4名以上作业人员，需牢固稳定、无晃

动，可屯放必需的作业器具和预备材料且不给作业造

成障碍，无可造成器具材料脱控坠落的缝隙，平台面

防护采用阻燃材料遮蔽严实，防止劲风从底部侵入。

由于整个预热、焊接、焊后加热过程均为高温强热操

作，整个焊接围护棚内可形成封闭高温环境，故无需

额外环境加热措施即可满足焊接要求。

4 冬季焊接质量保证措施

严寒的冬季焊接施工，光有严密的焊接防护还不

够，钢材由骤冷至焊接产生骤热，当焊接完成后又进

入骤冷状况，极易发生钢结构焊缝接头区冷裂纹现

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2013年第8期总第208期

象。因此，负温气候条件下，焊前进行预热和焊后后

热处理，温度可比常温时增高2O～30℃。焊前加热消

除焊缝两侧母材与焊缝区的强烈温差，最大限度地减

缓钢材在板厚方向由热胀时压应力到冷缩时拉应力的

转换过程，最大可能地促使焊缝接头均匀胀缩，这是

保证超厚钢板焊接质量尤其是在寒冷地区焊接时的一

个非常重要的环节。这一环节包括了焊前严格加热，

施焊过程中层温保证控制在80～200℃，全过程地执行

窄道焊接。由于施工焊接全部采用CO 气体保护焊这

种热输入较大的焊接方法。在预热后的整个焊接过程

中，能够得到满足焊接要求的温度。整个焊接保证过

程中，焊工利用便携式红外测温仪对层温进行控制。

值得注意的是：施焊过程中，不可避免地会由于剔除

焊瘤、清除焊接渣膜飞溅、更换焊材与焊接辅材、施

工器具调整、焊接防护物品更迭、作业者生理需求、

使用高风速碳弧气刨等因素使得层间温度不能保持稳

定，由此产生的裂纹质量事故有例可循，质量事故的

主要原因是多次发生从高温到低温这一变化过程。在

寒冷地区这一现象必须予以高度重视，要求细致地预

备施工机具、材料，考虑作业环境及焊接人员的身体

状况，减少一切不必要的焊接时间内的非焊接作业时

间，随时利用红外测温仪观察层间温度，如发现低于

规定的温度，立即采用加热烤枪对构件进行再加热。

5 冬季焊接过程控制

冬季焊接的质量保证关键在于施工过程控制。施

焊前后，注意收集气象预报资料，当恶劣气候即将到

来，如无确切把握抵挡时，则放弃施焊。若焊缝已开

焊，要抢在恶劣气候来临前，至少焊完板厚的1／3方

能停焊，且严格做好后热处理，并且进行保温处理。

再次焊接时，将预热温度相应提高。

1)焊接预热处理焊接预热处理采用火焰加热

法，焊缝焊接前在施焊焊缝坡口两侧进行，宽度为板

厚的1．5倍且不小于150mm。

2)焊接层温控制

采用氧气和乙炔气体中性焰加热方法，焊缝焊接

的层间温度控制应不低于80℃和不高于200cc的温度

范围内，焊接过程中使用温度测温仪进行监控，当焊

缝焊接温度低于要求时，立即加热到规定要求之后在

进行焊接，单节点焊缝应连续焊接完成，不得无故停

焊，层间温度过低或超高时，应立即采取补热、停焊

的方法，待层间温度达到施焊条件后在进行焊缝焊

接。如遇特殊情况中途必须停止焊接，应立即对焊缝

进行保温处理，当焊缝再次焊接时需重新对焊缝进行

加热，加热温度比焊前预热温度相应提高20—30℃。

3)冬季焊接焊后加热处理

对于超厚钢板、大长焊缝焊接完成时，尽管作业

者严格遵循工艺流程，实施中间再加热，也不可避免

由于板厚过大、始端终端焊缝过长、面缝过宽等原因

造成的根部与面层的温差、始端与终端的温差、近缝

区与远缝区的温差 (水平横向焊缝)下部与上部的

温差、(H型钢柱) 边翼缘和翼中的温差。对称作业

的两名作业者由于焊接速度、参数选择等不能绝对相

同也可能导致温度差。要最大程度地消除这些差别，

只有通过认真的焊后后热来完成。因而焊后后热是焊

接工艺中相当重要的环节，使用烤枪对焊缝区域进行

烘烤，使后热温度达到200—25O℃ ，且每25mm板厚不

小于0．5h，总保温并进行恒温和保温处理，这一过程

可通过红外测温仪来测量控制。

4)冬季焊接焊后保温

在寒冷劲风多发地区，一切焊前加热、中间再加

热、后热等都围绕着消除骤冷骤热、消除胀缩不均、

延缓冷却收缩这个质保目的，但是仅上述措施还不能

阻止温度热量的快速散失、特别是防止边沿区域冷却

较缝中部冷却过快的现象。最有效最直接的方法是加

盖保温性能好、耐高温的保温棉，在寒冷地区，须加

盖至少4～8era厚的保温棉，在钢柱接头焊接部位密

封围护棚阻止空气流通，使其缓慢冷却，达到常温

后，方可除去保温措施。由于较厚的保温棉可基本阻

止外界空气对构件焊接区的直接冷却，构件的绝大部

分焊接热通过构件两端的延伸部分传递，这个过程温

度的渐变较缓慢，只要保温棉围护严密，焊接质量即

可保证，围护后不可随意对围护区遮蔽措施进行拆

解。保温棉围护范围600～1000mm。

6 负温焊接

根据实践经验，当环境温度在一10℃以上时，采

取预热、焊接、后热、保温等一系列措施，可以确保

冬季钢柱、梁的焊接质量。当环境温度低于一10℃

时，即使采取上述一系列措施，也难以保证焊接的质

量。在冬季施工过程中，将密切关注工地周围气温的

变化，如果一天的气温在一10℃上下范围内变动，将

在高于一10℃的时问段内选择焊接量较小的一些接头

进行焊接，尽量不使焊接工作延续到气温降至一10℃

以下时。当气温持续在一10℃以下时，在这个时间段

内将考虑停止现场的焊接1二作。