6 厚板焊接将成为建筑钢结构的主要焊接技术<2> 随着钢板厚度的增加，焊接难度大大增加。在我国现行标准GB／T1591-1994《低合金高强度结构钢》和YB4104-2000《高层建筑结构用钢板》中规定钢板厚度最大为100 mm，不仅可以看出厚板在生产和焊接上的难度，而且还远远落后于建筑钢结构焊接工程的发展速度。 无论在理论和实践两方面都证明：建筑钢结构并不一定需要钢板越厚越好，然而由于设计师的理念，建筑钢结构焊接工程中厚钢板得到大量使用。国家体育场鸟巢 钢结构焊接工程中Q460-Z35厚110 mm，Q345GJD厚100 mm，北京新保利工程使用轧制H型钢翼板厚125 mm材质ASTMA913Gr60 ，基本代表了我国建筑钢结构焊接工程的用钢厚度。建筑钢结构厚板焊接技术得到了很大发展，是一项方兴未艾的实用技术。 国家体育场鸟巢 钢结构焊接工程采用了与原建筑钢结构焊接工程不完全一致的组合工艺，提高了焊接效率、保证了焊接质量，为厚板焊接技术提供了有益的借鉴经验。6．1 厚板焊接坡口的设计 由于厚板焊接量大、难度高，技术界十分重视坡口的设计。坡口小易形成窄而深的形式，焊缝成形系数偏小，影响一次结晶，容易产生区域偏析。在拘束应力大的前提下进而导致焊接热裂纹的产生。 坡口加大，不仅焊接量大大增加，焊缝的焊接残余应力也大大增加，这对钢结构体系初始应力的控制极为不利，同时也影响工程工期。 国家体育场鸟巢 钢结构焊接工程中，经过大量的试验研究，确定坡口角度和间隙为30°~35°；间隙6~10 mm。工程实践和工艺评定结果证明了这一坡口角度的科学性、合理性。6．2 预热、后热采用远红外电加热技术 厚板焊接的关键是防止焊接裂纹的产生，准确的预热温度、层间温度、后热温度是防止裂纹产生的关键，特别是厚板高强钢的焊接尤为重要，这是因为其直接影响和控制高强钢裂纹产生三要素，即扩散氢含量、硬淬倾向和拘束应力。 同火焰预热方式相比较，远红外电加热有温度控制准确可靠，可以控制升、降温速度的优点。最重要的是所有采用电加热的焊缝全部受热均匀，从而避免了火焰加热的不均匀和焊接过程中的不均匀叠加而产生附加应力，有效地防止焊接裂纹的产生。 由于采用了远红外电加热技术，减少了厚钢板的温度差，同时也减少了不均匀加热和冷却所带来的附加应力，对提高厚板焊接质量十分有效。 同其他技术一样，在建筑钢结构焊接工程中，对全国内工程界特别是广大的建筑钢结构施工单位而言，采用远红外电加热技术有一个认识过程，远红外电加热的突出优点将会被人们所认识、接受，并发扬光大。6．3 组合焊接新工艺 在厚板焊接中，常规焊接是从打底、填充到盖面全部完成。这种方式由于管理简便而大面积使用，然而该方式也有其局限性。以GMAW为例，在厚板打底焊接中，由于坡口小，干丝伸出过长，气体保护不好而产生缺陷造成返工。国家体育场鸟巢 钢结构焊接工程创建的组合焊接新工艺成功地解决了这一难题。 a． 打底焊采用SMAW焊条电弧焊 。主要有两个目的：一是解决GMAW干丝伸出过长影响焊接质量的矛盾，提高打底焊缝成形质量；二是SMAW和GMAW相比，焊缝稀释率相对较低，这对提高焊缝金属的综合指标较为有利。 b． 填充焊采用GMAW实芯CO2气体保护焊 。主要目的是利用GMAW的高效和熔深相对较大的优点，提高焊接质量和效率。 c． 盖面焊采用FCAW-G药芯CO2气体保护焊 。主要是提高焊缝的表面质量，获得良好的观感效果。 从焊缝成形的角度上看：打底焊和盖面焊是最重要的步骤，如在BOX结构体系的厚板焊接中，缺陷若在打底焊缝，那么返工时间是整条焊缝正常焊接时间的三倍以上。因此，国家体育场鸟巢 钢结构焊接工程中，提出了厚板焊缝一次合格率为100%的指标，引起了各级管理人员和焊工的高度重视，保证了组合工艺的有效实施，收到了良好的效果。
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