钢结构铸钢节点将成为国民经济建设的支柱
钢结构具有自重轻、建设周期短、适应性强、造型美观、维护方便等优点，其应用越来越广泛。钢结构的发展与钢产量紧密相关。我国已经成为产钢大国，2005年生产钢已突破3亿吨，其中钢结构的产量高达1.4亿，能源、交通、冶金、机械、化工、电力、建筑及基础设施建设等领域的钢结构产业已成为国民经济建设的支柱。
从20世纪80年代以来，建筑钢结构得到了的发展，建筑钢结构在国民经济建设中占有非常重要的地位。铸钢节点依据用钢量来评价，2005年建筑钢结构用钢量约1155万吨，比2002年的836万吨增长了38%%。目前，铸钢节点我国高层钢结构、空间钢结构、桥梁钢结构、轻钢钢结构和住宅钢结构等产业与民用建筑，如雨后春笋，遍布。据统计，到目前为止，我国已建成60多幢高层超高层钢结构建筑；大跨度空间钢结构已在各种体育馆、展览中心、大剧院、候机楼、飞机库和一些产业厂房中应用；桥梁钢结构方兴未艾，上世纪90年代以后，据不完全统计，仅宜宾至上海的长江段，已建和在建桥梁数目已达50余座，其中过半是钢桥，展示出当代建桥技术达到了世界水平”；经过近几年的深进研究和开发我国钢结构住宅已经进一个新的发展阶段，一批建设部立项的、试点工程和关键技术攻关项目相继建成并取得了科研成果，在“循环经济”“绿色建筑”等政策指导下，今后我国钢结构住宅建设必将蓬勃发展。
建筑钢结构特点和焊接难点
纵观目前我国建筑钢结构工程现状和发展趋势，越来越具有现代化建筑风格和科技含量高的建筑特征，其主要特点是：
1 造型新奇，结构体系繁多，节点构造复杂，焊接接头形式多，构件制作和现场安装中的焊接技术难度越来越大。铸钢节点例如：运动场“鸟巢”钢结构工程有大量的复杂的桁架柱、主桁架、次结构焊接节点，焊缝纵横交错，施工难度很大。
2 建筑高度高，结构跨度大，抗震性能设计对主要钢结构焊接质量要求很高。如：框架梁与柱的连接焊缝，剪力板与柱的连接焊缝，梁腹板与柱的连接焊缝和柱的拼接焊缝等，都是结构的主要部位，基本上都是坡口熔透一级焊缝，超声波探伤，对焊接质量要求非常高。
3 使用钢材品种规格多，而且越来越多趋向于使用低合金高强度结构钢和大厚度钢材，随着钢铁生产工艺水平的不断进步，铸钢、奥氏体不锈钢、复合钢板也得到越来越多的应用。因此，要求现场施工前，针对所使用钢材的交货状况，要进行新钢种的焊接性试验，探索科学的焊接工艺参数，制定相应的焊接工艺措施。
4 工厂制作和现场安装链接因素多，不同工种交叉作业多，现场安装难度较大。
1 焊接方法
钢结构行业于20世纪40年代引进焊条电弧焊，50年代中期从前苏联引进埋弧焊接技术，70年代以后，由于建筑钢结构箱形构件以及中厚板的广泛使用，又陆续试验并成功应用实芯焊丝和药芯焊丝CO2气体保护焊，埋弧双丝焊、埋弧三丝焊，熔嘴电渣焊、螺栓焊等焊接技术。
CO2气体保护焊在建筑钢结构中的应用，铸钢节点极大地进步了焊接生产效率，缩短了施工周期，已逐步取代手工药皮电弧焊。CO2气体保护焊，按焊丝可分为实芯焊丝（GMAW）和药芯焊丝（FCAW）两种。实芯焊丝CO2或混合气体保护焊，在建筑钢结构的制作中，可根据板厚和坡口、裂纹敏感性，来选择相应得喷射过液、脉冲电流过液、德实芯焊丝CO2气体保护焊，药芯焊丝CO2气体保护焊，与等直径实芯焊丝相比，焊丝的金属界面积变小，在同等电流水平下的电流密度增大，焊丝的熔敷效率接近于实芯CO2焊。在同等尺寸的角焊缝焊接中，由于飞溅小、清理方便且焊缝成形较凹，整体效率和经济效益甚至优于实芯CO2焊。英特别指出的是，CO2气体保护焊由于电弧气氛的氧化性，所得熔敷金属的含氢量极低，具有较好的抗氢裂性。
自保护焊药芯焊丝在建筑钢结构也开始使用，由于不需要气体保护，使用更方便，但由于自保护药芯焊丝的扩散氢含量较高，因此目前仅应用于冷裂倾向不大的钢种或不重要部位的焊接，以后要解决的题目，一是抗冷裂性能的进步，二是材料本钱的降低。
2 焊接设备
建筑钢结构应用的焊接设备主要有手工焊机、MIG和MAG焊机、埋弧焊机、电渣焊机等，随着电力电子技术及微电子技术的发展，电焊机正朝着、、节能、可控性强等方向发展，而焊机的体积更小、重量更轻、更适于现场操纵。尤其是逆变电源的普及，已极大促进了钢结构焊接设备的发展，铸钢节点逆变电源焊机，整机重量仅为传统弧焊电源的1/5到1/10，体积降至传统弧焊电源的1/3，电源输出外特性可进行控制。逆变焊机假如采用微处理器控制，只需变更软件或改变面板的操纵功能指示。即可实现各种焊接方法，如MAG、TIG、MIG、PuiseMIG等，目前，一种新的控制技术即双零开关谐振电路在逆变焊机上开始使用，其环保、节能、特点更为突出。
纵观国内钢结构行业应用的焊接设备，主要有以下特点和趋势：
①广泛采用技术，焊机功能更趋完善；
②机械化、自动化和成套水平进一步进步；
③电子计算机和焊接机器人也开始在钢结构的生产制作中应用。
3 低合金高强钢焊接技术
2004年，低合金高强钢ASTMA913Gr60相当于Q420在北京新保利大厦工程成功使用，经过两年的发展，目前，国内已有数个钢结构工程使用高强钢，如运动场（鸟巢）使用国产Q460E-Z35钢，zui大板厚110mm，游泳中心（水立方）工程使用国产Q420C钢，中心电视台新台址工程使用了Q390D、Q420D-Z25、Q460E-Z35级别钢，高强钢在建筑钢结构中的广泛应用，带动了高强钢焊接技术的发展。
（1） 建筑钢结构用高强钢获得良好性能的途径：
①合金强化：通过微合金元素的细晶强化、析出强化，进步钢板的强度和韧性；通过正火细化晶粒、均匀组织，进一步进步钢板的塑性和韧性。国产高强钢（中厚板）主要是通过这种方法制造的；
②组织强化（如淬火+回火）：铸钢节点轧后加热温度超过相变重结晶温度30～50℃，经水冷后天生的淬火过饱和固溶体为不稳定组织，强度和硬度都很高。随后进行600℃高温回火则可使淬火固溶体分解软化，达到塑性和韧性的要求，也称为调质处理。
③控轧控冷工艺TMCP：严格控制钢板冷却及厚度下降的过程，并在接近或铁素体开始天生的温度Ar3910摄氏度下完成终轧。其显微组织及力学性能不可由热处理获得。这种轧制方式可在较低的碳当量下获得较高的强度且焊接性好；
④淬火+自回火控制轧制（QST）：卢森堡钢厂的轧制H型钢（Gr60钢曾在新保利大厦工程中使用），淬火后利用截面中部温度散热进行自回火，是TMCP的特殊应用。如Gr65钢的淬火温度为871摄氏度，自回火温度为593摄氏度。其强度高同时焊接性好。
（2） 高强钢用焊材选配原则
①强匹配，强节点弱杆件：焊接材料熔敷金属的强度、塑性、冲击韧性高于母材标准规定的zui低值。焊接接头（焊缝及热影响区）各项性能全面要求达到母材标准规定的zui低值；
②兼顾焊缝塑性：厚板焊接时按厚度效应后的强度选配焊材，节点拘束度大时可在1/4板厚以下配用低强焊材；
③满足冲击韧性要求：必须重点选择焊材的韧性使焊缝及热影响区韧性达到钢材的标准要求。
（3） 高强钢焊接性评价方法
①碳当量计算评定法；
②热影响区zui高硬度试验评定法；
③插销试验临界断裂应力评定法。
（4） zui低预热温度确定方法
①裂纹试验控制：根据斜Y坡口试样抗裂试验确定zui低预热温度；
②硬度控制：根据一定碳当量的钢材，其不同板厚T形接头角焊缝热影响区硬度达到350HV对应的冷却速度（540摄氏度时）查表确定焊接线能量；
③根据裂纹敏感指数、板厚范围、拘束度等级、熔敷金属扩散氢含量确定zui低预热温④根据接头热输进、冷却时间T8/5和钢材的特定曲线图确定zui低预热温度
（5） 焊接质量控制
①控制热输进与冷却速度：控制焊接电流、电压、焊接速度以及熔敷金属800摄氏度~500摄氏度区间的冷却时间（t8/5）（预热、后热）；
②控制焊缝中碳/硫/磷/氮/氢/氧含量：选用碱性低氢焊材，采用良好的操纵手法充分保护熔池金属（短弧、限制摆动、倾角稳定）；
③应力与变形控制：选用高能量密度、低热输进的焊接方法，如气体保护焊；用小线能量，多层多道焊接；减小焊接坡口的角度和间隙，减少熔敷金属填充量；铸钢节点采用对称坡口，对称、轮流施焊；长焊缝应分段退焊或多人同时施焊；用跳焊法避免变形和应力集中。
总之，对于高强钢的焊接，应根据钢材本身的强化机理和供货状态，综合考虑其性能要求，公道选择焊接材料和试验方法对其焊接性作出评价，制定公道的焊接工艺，以指导实际焊接生产，如运动场工程应用的Q460E-Z35钢采用的是微合金强化，其碳当量Ceq高达0.47%，因此，对该钢种的焊接应主要考虑采取措施以降低其冷裂倾向，而在新保利大厦工程中采用的是QST工艺强化的高强钢，该钢种的碳当量Ceq仅为0.36%，焊接性相当好，但是由于它使用的是淬火加自回火的工艺，因此在焊接时应严格控制层间温度和焊接线能量，防止接头出现弱化现象。
4 、厚板焊接技术
建筑钢结构中厚钢板得到越来越大量的使用，如北京新保利大厦工程使用的轧制H型钢翼板厚度达到125毫米（ASTMA913Gr60），运动场（鸟巢）工程用钢zui大板厚达110毫米（Q460E-Z35），大量钢结构工程采用厚钢板，促进了厚钢板焊接技术的发展，同时也丰富了建筑用钢的范围，目前国内现行标准如GB/T1591-94《低合金高强度结构钢》和YB4104-2000《高层建筑结构用钢板》规定的钢板厚度zui大仅为100毫米，因此超厚钢板的使用也
