在現(xiàn)代工程建設(shè)領(lǐng)域，高強耐候鋼以其獨特的性能優(yōu)勢逐漸成為眾多關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的理想材料選擇。隨著各類大型基礎(chǔ)設(shè)施項目的不斷推進，高強耐候鋼的應(yīng)用范圍持續(xù)擴大。但在高強耐候鋼的焊接過程中，不可避免地會面臨一系列復雜的問題，這些問題若不加以妥善解決，將極大地影響鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、安全性和耐久性。深入研究高強耐候鋼焊接的問題并制定科學有效的應(yīng)對措施，具有至關(guān)重要的現(xiàn)實意義。
一、耐候鋼概述
耐候鋼，亦稱耐大氣腐蝕鋼，屬于低合金鋼系列，介于普通鋼與不銹鋼之間。其由普碳鋼添加少量銅、鎳等耐腐蝕元素制成，兼具優(yōu)質(zhì)鋼的強韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫及抗疲勞等特性。耐候性為普碳鋼的 2 至 8 倍，涂裝性為普碳鋼的 1.5 至 10 倍。耐候鋼主要應(yīng)用于鐵道、車輛、橋梁、塔架、光伏、高速工程等長期暴露于大氣中的鋼結(jié)構(gòu)，以及用于制造集裝箱、鐵道車輛、石油井架、海港建筑、采油平臺及化工石油設(shè)備中含硫化氫腐蝕介質(zhì)的容器等結(jié)構(gòu)件。
二、高強耐候鋼焊接的三大問題及應(yīng)對措施
1、高強耐候鋼焊接冷裂紋
導致焊接冷裂紋的主要因素有三：一是鋼的淬硬傾向；二是焊接拉應(yīng)力；三是焊接接頭的含氫量及其分布。
應(yīng)對措施如下：
（1）選用堿性低氫型焊條、焊劑。此類焊條、焊劑焊接接頭含氫量低，脫硫、脫磷性能好，沖擊韌性高。使用前需在 350℃～420℃溫度下烘干 1～2 小時，以有效去除水分，減少焊接接頭含氧量，降低冷裂傾向。
（2）焊接備件經(jīng)檢驗合格方可組對，不得強力組對，避免過大組裝應(yīng)力。
（3）焊前清理焊件，對鋼材欲焊部位及兩側(cè)各 20 毫米范圍內(nèi)認真清理，去除水分、鐵銹、油污等雜物。
（4）合理安排焊接次序，使多數(shù)焊縫在剛度較小條件下焊接，減少焊接應(yīng)力。
（5）焊前預熱、焊后緩冷或熱處理。焊前預熱是防止高強鋼焊接冷裂紋的重要工藝措施。焊后緩冷或熱處理可使擴散的氫充分逸出，降低焊接殘余應(yīng)力，改善組織，減少淬硬性，從而降低冷裂傾向。高強度耐候鋼焊接一般無需預熱及焊后緩冷等工藝措施。
（6）選用合適的焊接線能量。適當增大合理的焊接線能量，可延長焊接接頭冷卻時間，減少或避免焊接熱影響區(qū)的淬火組織，利于氫逸出，降低冷裂紋傾向。
（7）選用合適的焊接方法和焊接操作規(guī)范。中厚板常用焊接方法中，清根雙面多層混合氣體保護焊焊接接頭低溫沖擊韌性最好，其次是清根雙面多層手工焊條焊，再次為不清根雙面單層埋弧自動焊?；旌蠚怏w保護焊應(yīng)優(yōu)先采用，多層焊時前一層焊道對后一層焊道有預熱作用，后一層焊道對前一層焊道有后熱緩冷和回火作用。手工焊條焊須保持短弧操作，在離開焊縫端頭 20～30 毫米引弧，焊縫末端采用回焊收尾法，弧坑必須焊滿。
2、高強耐候鋼焊接熱裂紋
高強度耐候鋼的焊接熱裂紋主要是焊縫的結(jié)晶裂紋。實踐證明，高強度耐候鋼焊縫熱裂傾向比普通耐候鋼小，可能與高強度耐候鋼更低的硫、磷含量及較高的錳含量以及手弧焊時使用堿性焊條有關(guān)。
應(yīng)對措施如下：
（1）選用堿性焊條、焊劑。
（2）合理安排焊接次序，減小焊接應(yīng)力。
（3）控制焊縫形狀。寬而淺的對接焊縫抗熱裂性較高，對接焊縫形狀系數(shù)一般控制在 1.3—2，且有 1—2 毫米焊縫余高。對接焊縫和角焊縫應(yīng)為微凸形，焊縫末端采用回焊收尾法，手弧焊和半自動氣電焊焊縫弧坑須焊滿，埋弧自動焊應(yīng)設(shè)引弧板和引出板。
（4）采用合理的焊接規(guī)范。適當減小焊接電流并提高電弧電壓。
3、高強耐候鋼焊縫脆化問題
高強度耐候鋼焊接接頭低溫 V 形缺口沖擊試驗表明，沖擊韌性最低區(qū)域在焊縫，與一般高強鋼不同。且大規(guī)范焊接的焊縫沖擊韌性較小規(guī)范焊接的低。
從提高焊接接頭沖擊韌性考慮，采用較小線能量有利，但減小線能量對接頭抗冷裂性能及塑性指標有不利影響，選擇焊接線能量須綜合考慮。高強度耐候鋼的較大線能量手弧焊和半自動氣電焊焊縫沖擊韌性雖低，但仍高于母材沖擊韌性要求，故手弧焊和半自動氣電焊時可不單獨考慮接頭沖擊韌性問題。而粗絲埋弧自動焊時，需考慮焊接線能量對接頭沖擊韌性的影響，在保證焊透和完全熔合的前提下，焊接線能量不能超過 30kJ/cm。
高強耐候鋼焊接過程中的三大問題不容忽視，通過對冷裂紋、熱裂紋以及焊縫脆化問題的深入分析和針對性的應(yīng)對措施實施，能夠在很大程度上提高高強耐候鋼焊接的質(zhì)量和可靠性。在未來的工程實踐中，隨著技術(shù)的不斷進步和對高強耐候鋼性能認識的不斷深化，我們有理由相信，能夠更加高效、精準地解決這些焊接問題，為各類重大工程建設(shè)提供更加堅實的保障，推動工程建設(shè)行業(yè)向著更高質(zhì)量、更可持續(xù)的方向發(fā)展。
