【摘要】随着低合金高强钢的发展，焊接结构在耐高温、耐低温、耐腐蚀和高强度方面的要求不断得到满足，并在输电铁塔尤其是特高压铁塔、桥梁、石油管线等领域得到了普遍推广。低合金高强钢高强度性能主要是通过调整钢中碳及合金元素的质量分数和配以与之相适应的热处理来实现的。但是，碳及合金元素含量会导致碳当量的增加，势必引起接头脆化、软化及裂纹倾向增大，而这些都是造成焊接性能恶化的主要因素。
【关键词】铁塔加工；高强度钢；焊接工艺；温度应力；应力集中；强度；刚度
０引言
同其他大多数机械加工工艺一样，焊接工艺也是一个复杂且十分重要的系统工程。焊接工艺包含焊接方法的选择、焊接接头形式及焊缝形式的选择、焊接规范参数的选择等许多方面的内容，下面将逐一分析。
１焊接方法的比较分析
多年来，随着焊接理论的不断发展，焊接技术也不断完善，各种新的焊接方法层出不穷。常见的焊接方法有:电弧焊(氢弧焊、手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、气体保护焊)、电阻焊、高能束焊(电子束焊、激光焊)、钎焊、以电阻热为能源的焊接(电渣焊、高频焊)、以化学能为焊接能源的焊接(气焊、气压焊、爆炸焊)、以机械能为焊接能源的焊接(摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊等等)。
选择合适的焊接方法是制定焊接工艺规范的第一步。选择焊接方法时首先应考虑焊接母材的性能特点，从适合此种材料的焊接方法中进行选择;其次，结合焊接生产厂家的现有的设备条件，焊工的操作技能和现阶段的工艺水平选择工厂具备的、焊工能熟练操作的、预期能获得较高生产率和较好的焊接质量的焊接方法。
２焊接接头型式探讨
２．１对接接头
对接接头是在焊接中使用最多、最常见的一种接头型式。按照焊接件厚度的不同以及坡口准备情况的差异，对接接头一般分为I字形坡口(不开坡口)接头、V字形坡口接头、X字形坡口接头、单U字形坡口接头以及双U字形坡口接头等几种接头。
当焊接母材厚度较大时，焊接热量不足以熔透焊缝根部以及焊接熔渣不易清除干净。为解决这方面的问题，焊接母材开坡口是简单易行的方法。同时，开坡口还能获得较好的焊缝成型、调节母材金属和填充金属比例的作用。为了防止烧穿，开坡口时要注意留有钝边，钝边尺寸不宜过大也不可过小，以保证第一层焊缝能焊透为宜。从保证焊缝能焊透、坡口加工简单、节约焊材、提高生产率以及焊件焊后变形小等方面综合评估后选择焊接接头型式。
在厚度相同的情况下，采用x形坡口比采用V形坡口好，这是因为在X形坡口的焊着金属比V形坡口能减少二分之一左右，焊件变形小，内应力也小，在大厚度和要求焊接变形小的结构中应用较为广泛。虽然较之于X形坡口和V形坡口，单U形坡口和双U形坡口的焊着金属量更少，但其加工困难，故较少采用，一般用于较重要的焊接结构中。
２.2T字形接头
母材一端与另一母材一端构成直角或近似直角的接头称为T字形接头，这也是一种应用比较广泛的接头形式之一，尤其在船体结构中，70%以上的焊接接头都是采用T字形。T字形接头有I形、单边V形、K形以及双U形坡口。母材厚度在2~30mm的一般联接焊缝采用T字形接头，可不必开坡口。当T字形焊缝承受载荷时，应根据焊接母材和结构的强度要求选择适当的坡口，使接头焊透以保证接头强度满足要求。
２.3角接接头
两焊接母材端部构成的大于30°小于135°夹角的接头称为角接接头。这种角接接头有I形、单边V形、V形以及K形等四种型式。
２.4搭接接头
两母材部分重叠构成的接头即为搭接接头。搭接接头包括不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊等几种形式。不开坡口的搭接接头的母材的厚度不能超过12，其重叠部分不低于两母材端头厚度之和的2倍，且用双面焊接进行。这种接头的装配要求不高，且其具备较低的承载能力，故而多用于不太重要的焊接结构。
对于重叠面积部分较大的钢板，为了使结构强度满足要求可采用圆孔内塞焊和长孔内角焊。对于被焊结构狭小或密闭的焊接结构，此种方法尤为适用。根据板厚和实际的使用
要求确定圆孔和长孔的数目。
３焊缝型式分析
根据不同的焊缝结合型式可以将焊缝分为对接焊缝、角接焊缝以及塞焊焊缝等几种型式。在对接焊缝中，其主要尺寸为焊缝高度、焊缝宽度和熔深。焊缝高度一般为0~3mm，但承受动载荷时焊缝高度为零;就焊缝宽度方面应保证每边覆盖宽度大于等于2~4mm;当焊缝为非熔透焊缝时，熔透深度应为母材厚度的0.7倍。将焊脚尺寸作为角焊缝的主要尺寸。
根据施焊时焊缝在空间所处位置的不同可以分为平焊缝、立焊缝、横焊缝和仰焊缝等几种形式。
根据焊缝断续情况可以将焊缝分为断续焊缝和连续焊缝。在强度要求不高，不需密封的结构中可以采用断续焊缝(且断续焊缝只能用于此情况)。断续焊缝又可细分为交错式和链状式两种形式。
４焊接规范参数解析
４．１焊材直径
４．１．１焊缝的位置。在几种焊接位置中，平焊缝的焊材直径应该是最大的。立焊时焊材直径最大不超过5mm;仰焊和横焊时从减少熔化金属的下淌，节省焊材的角度考虑焊材最大直径不应超过4mm。
４．１．２焊接件的厚度。厚度越大的焊接件应选用直径越大的焊材;反之，厚度越小的焊接件应选用直径越小的焊材。
４．１．３焊接层数。在采用多层焊接时，为有效防止焊缝根部未焊透现象的发生，对其第一层焊道应采用小直径焊材完成焊接，对以后各层，可根据焊接母材的厚度采用稍大直径的焊材完成焊接。
４．２焊接电流
４．２．１焊缝位置与焊接电流；
４．２．２焊材直径与焊接电流。
４．３焊接电压
焊接电压是影响金属飞溅、熔滴过渡、电弧燃烧时间、短路频率和焊缝宽度的主要因素。通常情况下，焊接电压增大，焊缝宽度增加，焊缝加强高和熔深稍微减小。考虑到焊接电流的因素，在小电流焊接时，高的焊接电压将导致金属飞溅增多。
４．４焊接速度
焊接速度即焊接时焊接材料沿焊接方向移动的速度。增大焊接速度，则焊缝的加强高、宽度和熔深相应的减小。过低的焊接速度，焊接熔池热量集中，焊缝宽度增加，较易产生烧穿等焊接缺陷。确定焊接速度时，应在保证焊缝质量的前提下采用较大直径的焊接材料和较大的焊接电流，选择合适的、高的焊接速度，以较高的生产效率获得各方面指标都满意的焊缝。
４.5焊丝伸出长度
焊接时焊丝伸出导电嘴的长度即焊丝伸出长度。这是一个对气体保护焊焊接过程稳定性影响较大的参数。增加焊丝伸出长度可加快焊丝熔化速度提高焊接生产率。
４．６电源极性及接法
CO2保护焊中直流反接法即焊接件接负极焊枪接正极能提高焊接过程及电弧燃烧的稳定性。相反，如果焊接过程中采用直流正接法时，加快了焊丝熔化速度，使得焊缝熔深变浅，焊缝金属在焊缝处堆积较高。故而，在焊接中一般单层焊时不采用直流正接法，在堆焊时和焊补铸钢件时采用直流正接法。
５结束语
总之，随着桥梁的发展和跨径的不断增大，桥梁的结构刚度、结构的几何非线性效应越来越高，影响桥梁安全的因素越来越多。目前，国内外学者己对结构中的确定性问题进行了大量的研究，但是，对于影响结构安全的各种不确定性问题研究依然较少。而事实上，和其它结构物一样，大跨度桥梁结构中也存在着大量的不确定性。同时，由于大跨度桥梁结构体系复杂，施工难度大，施工工序多，施工工艺复杂，施工周期又短，各种不利因素进一步增加了大跨度桥梁在施工中的不确定性。
【参考文献】
［l］刘丽敏.高强钢在输电铁塔中的应用[D].上海:同济大学，2005.
［2］李午申.我国合金结构钢的新发展及其焊接性[J].焊接学报，2001，22(5):82-86.
［责任编辑：周娜］
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