钢结构医院建筑中的焊接工艺与质量控制研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：潘学敏（1986），女，汉族，河北唐山人，本科，副高，现就职于秦皇岛市政建设集团有限公司，研究方向为建筑工程。-49-钢结构医院建筑中的焊接工艺与质量控制研究 潘学敏 秦皇岛市政建设集团有限公司，河北 秦皇岛 066000 摘要：摘要：随着钢结构在建筑领域的广泛应用，尤其在医院建筑中，焊接工艺与其质量控制显得尤为关键。本研究重点探讨了钢结构医院建筑中的焊接工艺及其质量控制。首先，对基础焊接技术进行了详细的分析，包括焊接方法的分类与特点、焊接材料的选择与匹配以及焊接工艺参数的设置与影响因素。其次，结合医院建筑的特殊要求，探讨了焊接工艺在抗震、抗倾覆、空间利用以及与其他材料连接的技术要点。研究还涉及焊接工艺的创新与改进，尤其强调了现代化焊接技术、自动化与智能化焊接技术在医院建筑中的应用。在质量控制部分，本研究介绍了质量检测与评价的多种方法，包括常规与高级焊缝检测技术。同时，还探讨了质量控制的流程、管理及针对医院建筑的特殊策略，如风险点分析、焊接缺陷应对策略以及长期维护管理。关键词：关键词：钢结构；医院建筑；焊接工艺；质量控制 中图分类号：中图分类号：TU758.11 1 概述 随着现代城市建设的快速发展，医院作为城市基础设施的重要组成部分，其建筑质量直接关系到人们的生命安全和健康。其中，钢结构因其高强度、抗震性能优越、施工速度快等优点，逐渐成为医院建筑的主要选择。然而，焊接作为钢结构连接的关键工艺，其工艺水平和质量控制将直接影响到建筑的整体性能。因此，针对医院建筑的特殊要求和功能，对焊接工艺与质量控制进行深入研究，显得尤为重要。2 焊接工艺研究 2.1 基础焊接技术 2.1.1 焊接方法的分类与特点 焊接技术在历史长河中经历了数个重要阶段的发展，各种焊接方法因其独特的工艺原理和应用领域逐渐形成。例如，传统的手工电弧焊由于其设备简单、成本低廉在许多领域仍有广泛应用，但它也存在着劳动强度高、焊缝质量受操作工艺影响大等问题。而随着科技的进步，气体保护焊、激光焊接、摩擦搅拌焊接等新型焊接方法逐渐应运而生，它们往往具有更高的焊接效率和更好的焊缝质量。特别是在某些特定的应用场景中，如高强度、高性能的材料连接，传统的焊接方法往往难以满足要求，这时更先进的焊接方法就显示出其优势。例如，激光焊接以其高能量密度、焊缝狭窄、热影响区小等特点，在航空、航天、电子等高新技术领域得到了广泛应用。同时，随着焊接技术的进一步发展，各种焊接方法之间的结合和互补也成为了研究的热点，如激光与电弧的混合焊接，它结合了两种焊接方法的优点，既有激光的高能量密度，又有电弧的填充金属，从而实现了高质量、高效率的焊接。2.1.2 焊接材料的选择与匹配 焊接材料的选择是决定焊接质量的关键因素之一。正确的焊接材料可以确保焊缝具有良好的力学性能、耐腐蚀性和其他必要的性能。选择焊接材料时，首先需要考虑的是与母材的匹配性。只有当焊材与母材的化学成分、金相结构和力学性能相近或相匹配时，焊接接头才能达到预期的性能。此外，焊接过程中的热影响也会对焊接材料产生影响，因此需要选择那些在焊接温度下具有稳定性能的焊接材料。随着各种新型焊接技术的出现，专门为这些技术设计的焊接材料也相继推出。例如，激光焊接、摩擦搅拌焊接等高能焊接方法，需要的焊接材料往往具有更高的纯度、更细的颗粒度和更好的熔化特性。这样，不仅可以确保焊接过程的稳定性，而且可以获得高质量的焊缝。2.1.3 焊接工艺参数的设置与影响因素 焊接工艺参数的设置对焊接质量有直接的影响。这些参数包括但不限于焊接电流、电压、焊接速度、中国科技期刊数据库 工业 A-50-保护气体种类和流量等。这些参数的选择和设置需要根据所使用的焊接方法、焊接材料和母材的性质以及焊接部位的特点来确定。例如，对于较厚的工件，可能需要较高的焊接电流和电压，以确保焊缝的穿透；而对于较薄的工件，需要使用较低的电流和电压，以防止烧穿和变形。焊接速度的设置也同样重要，过快的焊接速度可能导致焊缝破裂和未焊透，而过慢的焊接速度则可能导致焊缝过宽和热影响区增大。此外，焊接过程中的保护气体不仅可以保护焊缝免受氧化和污染，还可以影响焊缝的形成和力学性能。因此，选择合适的保护气体种类和设置正确的流量也是焊接工艺参数设置中的关键环节1。2.2 针对医院建筑的特殊要求 2.2.1 抗震、抗倾覆等功能性要求 在医院建筑设计中，保证其结构安全是至关重要的，特别是对于位于地震带内的医院，抗震能力的强化是不可忽视的。焊接作为钢结构连接的核心技术，在保证医院建筑抗震和抗倾覆方面起到了关键作用。不仅要考虑焊接接头的强度，还要确保其在受到外部冲击时具有一定的韧性和延展性，从而使整个结构在地震发生时能够承受并分散能量，避免突然的断裂。除此之外，对于高层医院建筑，风荷载和其他外部荷载也可能导致建筑的倾斜或偏移。因此，焊接工艺也需要确保结构的整体刚度和稳定性，从而防止建筑发生倾覆。对于这些特殊要求，传统的焊接方法可能需要结合现代焊接技术，如预热、后热处理或使用特殊的焊接材料，来进一步提高焊缝的性能，满足医院建筑的特殊功能性要求。2.2.2 空间利用与病房结构的焊接技巧 医院建筑的设计往往注重空间的合理利用，为医疗人员和患者提供舒适、高效的工作和治疗环境。这就要求钢结构的焊接不仅要确保结构的稳定性和安全性，还要能够灵活应对各种空间布局的需求。例如，病房的隔断、通道、医疗设备的固定架等，都需要精细的焊接技巧来实现。这不仅考验焊接工人的技能，也需要焊接技术在设计阶段就与建筑设计紧密结合，确保焊接接头的位置、形状和尺寸与整体空间布局相协调。此外，医院环境中还存在大量的电气、通风和水管等设备，这些设备的固定和连接也需要焊接技术的支持。因此，钢结构焊接在医院建筑的空间利用中发挥着至关重要的作用，既要确保结构的稳定性，又要满足各种功能性的需求2。2.2.3 钢结构与其他材料的连接与整合 随着建筑技术的进步，医院建筑中的钢结构不仅需要与其他钢材进行焊接连接，还需要与其他材料如混凝土、玻璃、塑料等进行整合。这些不同材料之间的连接往往涉及到复杂的焊接、粘接或机械固定技术。例如，钢结构与混凝土的连接，经常采用预埋焊接件或螺栓连接的方式；而钢结构与玻璃的连接，则可能涉及到特殊的粘接剂或金属夹具。为了确保这些连接的强度和耐久性，需要在设计阶段就进行详细的分析和计算，选择合适的连接方法和材料。同时，由于这些连接部位往往是建筑的薄弱环节，也需要对其进行定期的检测和维护，确保其在长时间的使用中仍然保持良好的性能。总之，钢结构与其他材料的连接与整合在医院建筑中是一个重要而复杂的问题，需要焊接技术与其他相关技术紧密结合，共同解决。2.3 焊接工艺的创新与改进 2.3.1 现代化焊接技术的应用与优势 随着科技的进步，焊接领域也经历了巨大的变革，从传统的手工焊接发展到现代化的自动化焊接技术。这种技术的发展不仅提高了焊接的效率，还极大地提高了焊接质量和稳定性。现代焊接技术如激光焊接、摩擦搅拌焊接和电子束焊接等，提供了高精度、高质量的焊接接头，减少了焊接变形和残余应力。此外，现代焊接技术还能够实现对焊接过程的实时监控，确保焊接参数始终处于最佳状态，从而提高焊缝的强度和韧性。对于医院建筑这种对结构安全性要求极高的建筑类型，现代焊接技术的应用无疑为其提供了坚实的保障。同时，由于现代焊接技术具有较高的自动化程度，可以减少人工干预，降低焊接过程中的人为因素带来的不稳定性，确保每一个焊缝都达到预期的质量标准3。2.3.2 自动化与智能化焊接技术在医院建筑中的应用 随着工业 4.0 和智能制造的概念逐渐深入人心，焊接技术也在向自动化和智能化方向发展。自动化焊接机器人、在线监测系统和自适应焊接技术等，正在医院建筑的钢结构焊接中得到广泛应用。自动化焊接机器人不仅提高了焊接效率，还通过精确的路径控制和焊接参数设置，确保焊缝的质量和一致性。在线监中国科技期刊数据库 工业 A-51-测系统可以对焊接过程中的温度、电流和焊接速度等参数进行实时监控，确保焊接过程始终处于最佳状态。而自适应焊接技术则可以根据焊接过程中的反馈信息，自动调整焊接参数，适应不同的焊接条件。这些技术的应用，大大提高了医院建筑钢结构的焊接质量，确保了建筑的结构安全性和使用寿命。2.3.3 钢结构焊接工艺的前沿技术研究 针对医院建筑这种对结构安全性和功能性要求极高的建筑类型，钢结构焊接工艺的研究和创新是不断前进的。在前沿技术研究中，焊接领域不仅关注新型焊接方法的开发，还在探索如何更好地整合焊接技术与其他相关技术，如结构健康监测、智能传感器和大数据分析等，以实现对焊接结构的全生命周期管理。例如，通过结构健康监测技术，可以对焊缝的性能和状态进行实时监测，发现并预防潜在的焊接缺陷和损伤。智能传感器和大数据分析技术则可以对焊接过程中产生的大量数据进行分析，提取有用的信息，为焊接工艺的优化和决策提供支持。这些前沿技术的研究和应用，为医院建筑钢结构的焊接提供了新的思路和方法，确保了焊接质量的持续改进和建筑的长期稳定性。3 焊接质量控制 3.1 质量控制流程与管理 3.1.1 钢结构焊接的预防控制措施 在钢结构焊接中，采取有效的预防控制措施是确保焊接质量的关键。从材料的选择到焊接前的预处理，再到焊接过程中的参数控制，每一个环节都需要精确地控制和管理。首先，选择合适的焊接材料，确保它们与被焊接的材料有良好的匹配性，可以减少因材料不匹配导致的焊缝缺陷。其次，焊接前的预处理，如清理焊接区域的杂质、油污和锈蚀，以及对材料进行预热，可以有效地减少焊接过程中的气体孔洞和夹渣。再者，焊接过程中的参数控制，如电流、电压、焊接速度和焊接温度的控制，是确保焊缝形成质量的关键。通过精确地控制这些参数，可以确保焊缝的连续性、均匀性和无缺陷性。此外，焊接过程中还需要实施有效的气体保护，以防止氧化和其他有害物质的产生。总之，钢结构焊接的预防控制措施是从源头上确保焊接质量的重要方法。3.1.2 在线监测与数据收集的重要性 在线监测与数据收集在焊接质量控制中发挥着至关重要的作用。随着现代化技术的应用，焊接过程中的各种参数和数据可以实时地监测和收集。这不仅可以实时地掌握焊接过程的情况，及时地调整焊接参数，确保焊接质量，而且还可以为后续的数据分析和质量评价提供有力的支持。在线监测可以及时地发现焊接过程中的异常情况，如电流、电压的突变，焊接速度的异常，以及焊缝的温度和形状的变化。这些数据可以为焊接操作者提供及时的反馈，帮助他们调整焊接参数，确保焊缝的质量。同时，数据收集可以为后续的质量分析提供大量的实证数据，帮助分析焊接过程中的问题，为质量改进提供依据。此外，通过对大量的焊接数据进行分析，还可以找出焊接过程中的规律，为焊接技术的创新和改进提供参考。3.1.3 质量控制的持续改进与管理体系构建 焊接质量控制不仅仅是一个检测和评价的过程，更重要的是一个持续改进和管理的过程。为了确保医院建筑钢结构的焊接质量，必须建立一个完整的管理体系，将焊接质量控制融入到整个焊接过程中，从焊接前的准备到焊接后的检测和评价，再到焊接的维护和管理。这个管理体系需要涵盖焊接的每一个环节，确保每一个环节都能达到预期的质量标准。同时，持续改进是焊接质量控制的核心理念。通过对焊接过程中的问题进行分析，找出原因，制定改进措施，然后再进行实施，确保焊接质量得到持续的提高。此外，对焊接技术和工艺进行持续的创新和研究，引入新的技术和方法，也是确保焊接质量的关键。总之，焊接质量控制需要一个完整的管理体系和持续改进的理念，确保医院建筑钢结构的焊接质量得到长期的保障4。3.2 针对医院建筑的质量控制策略 3.2.1 医院建筑钢结构的特殊风险点分析 医院建筑在设计和构建时面临的特殊要求和挑战使得钢结构焊接存在一些特殊的风险点。考虑到医院是为了提供医疗服务而建设的，因此，其结构的稳定性、安全性和功能性是至关重要的。首先，由于医院建筑通常有多层并且承载大量的医疗设备和设施，其钢结构焊接必须能够承受重大的负载。这就要求焊接的质量必须达到最高标准，以确保焊接点的稳定性和耐久性。其次，医院建筑经常处于应急情况，如地震、火灾或其他灾难，这就要求焊接结构具有足够的韧性中国科技期刊数据库 工业 A-52-和弹性，以应对这些突发事件。此外，由于医院内部的医疗活动，例如手术和治疗，对环境有严格的要求，因此，焊接过程中必须确保没有有害物质的释放，以免对医院的内部环境造成污染。这就要求焊接材料和工艺的选择必须经过严格的筛选和测试，以确保其环境友好性。综上所述，医院建筑钢结构焊接面临的特殊风险点需要进行细致的分析和研究，以确保焊接的质量和安全性。3.2.2 钢结构医院建筑中的焊接缺陷与应对策略 钢结构医院建筑中的焊接缺陷可能会对建筑的稳定性和安全性造成威胁，因此，及时发现和处理这些缺陷是至关重要的。焊接缺陷的成因可能是多种多样的，从焊接材料的选择，焊接工艺的应用，到焊接操作者的技能和经验，都可能影响焊接的质量。例如，焊接温度的不恰当，焊接速度的过快或过慢，以及焊接材料的不匹配都可能导致焊缝的不连续性或夹渣。这些焊接缺陷不仅会降低焊接结构的承载能力，还可能导致焊接结构的早期失效。为了应对这些焊接缺陷，必须建立一套完善的焊接质量检测和评价体系，确保焊接过程中的每一个环节都能达到预期的标准。此外，针对发现的焊接缺陷，必须采取及时和有效的修复措施，确保焊接结构的安全性5。总之，对钢结构医院建筑中的焊接缺陷进行及时的发现和处理，是确保建筑稳定性和安全性的关键。3.2.3 医院建筑焊接工艺的长期维护与管理 医院建筑完成后，焊接工艺的长期维护和管理就成为了一个重要的任务。考虑到医院建筑的特殊性和重要性，焊接结构的维护不仅仅是对焊接缺陷的修复，更重要的是确保焊接结构的长期稳定性和耐久性。为此，必须定期对焊接结构进行检测和评估，确保焊接结构没有隐患和风险。这包括对焊接结构的承载能力、韧性和弹性进行测试，以及对焊接结构的外部环境，如温度、湿度和腐蚀进行监测。基于这些数据，可以对焊接结构进行必要的维修和加固，确保其长期的稳定性和安全性。此外，随着焊接技术和工艺的不断进步，可以通过技术升级和改进，提高焊接结构的性能和寿命。例如，采用新的焊接材料和工艺，或者引入新的焊接技术，如激光焊接或超声焊接，都可以提高焊接结构的质量和性能。总之，医院建筑焊接工艺的长期维护和管理是确保焊接结构长期稳定性和安全性的关键。4 结语 经过深入研究，可以确定焊接工艺与质量控制在钢结构医院建筑中的核心地位。为确保建筑的安全与持久，必须采用先进的焊接技术，并结合医院建筑的特殊性进行质量控制。通过对焊接缺陷的及时检测和预防，以及钢结构的长期维护和管理，可以确保医院建筑的长久使用。未来的研究应进一步关注焊接技术的创新和自动化进程，以满足日益增长的医院建筑需求。参考文献 1 张 翠 红,李 畅.低 合 金 高 强 钢 的 焊 接 工 艺 与 组 织 性 能 研 究 J.湖 南 文 理 学 院 学 报(自 然 科 学版),2023,35(04):67-72.2王连坤,程磊,武保同等.基于 MBD 的焊接工艺一体化设计知识系统研究J.机电产品开发与创新,2023,36(05):148-150.3赵文博,段伟赞.用于抽水蓄能机组的锻钢 A668H 焊接工艺性试验研究分析J.上海大中型电机,2023(03):23-27.4常国光,刘志新,高建忠等.欧洲标准钢桥焊接工艺研究J.金属加工(热加工),2023(09):59-63.5王伟宽.钢结构建筑中焊接施工工艺及质量控制探讨J.房地产导刊,2014(018):303-303.