作者的話

以“奧運(yùn)”“世博”工程為代表，我國的建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)迅速發(fā)展。焊接是構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的一種主要的連接方法，在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中發(fā)揮了重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約50％以上的鋼材在投入使用前需要經(jīng)過焊接加工處理。焊接可以說是鋼結(jié)構(gòu)的生命和靈魂。

目前，建筑鋼結(jié)構(gòu)已規(guī)模采用高強(qiáng)鋼，對焊接在熱輸入控制、組織與性能方面的技術(shù)要求也在發(fā)展變化。焊接制造由“控形”向“控性”演變，由“宏觀”向“微觀”深化，由“經(jīng)驗(yàn)估計(jì)”向“數(shù)字量化”提升，由“手工焊”向“自動焊”跨越。同時(shí)，建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材正在向更加高級的方向發(fā)展，節(jié)能減排的綠色制造理念推動著焊接鋼結(jié)構(gòu)的變革，未來新鋼種會層出不窮，鋼材的強(qiáng)度和韌性會不斷提高。

為適應(yīng)這樣的發(fā)展趨勢，對高強(qiáng)鋼焊接接頭的等強(qiáng)匹配和等韌匹配、接頭強(qiáng)韌性界限值、預(yù)熱溫度和熱輸入量（焊接線能量）、工藝參數(shù)與定量評定等提出大量的研發(fā)課題。由于焊接接頭與基體之間的不順應(yīng)，焊接接頭成為影響構(gòu)件服役的薄弱部位，亟待在焊接制造基礎(chǔ)理論的應(yīng)用上有所突破，從熱源、電弧及熔池不同層面出發(fā)，揭示焊縫組織、應(yīng)力狀態(tài)以及接頭性能的精確調(diào)控規(guī)律。

現(xiàn)代控制理論與數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用，使得我們能夠通過“源”的能量輸出形式變化賦予“弧”新的熱特性和力特性，由此涌現(xiàn)出一系列“受控”條件下的弧焊新工藝。例如，通過對接頭成形與熱輸入的定量分析來選擇金屬過渡的形式；多熱源復(fù)合在提高焊接效率的同時(shí)也提升了焊接接頭的綜合性能。

與鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)飛速發(fā)展的形勢和對焊接的要求不適應(yīng)的是，很多從業(yè)人員對焊接技術(shù)的認(rèn)識不到位，認(rèn)識水平有待提高。

近年來在鋼結(jié)構(gòu)焊接工程中相繼發(fā)生重大、惡性的安全、質(zhì)量事故；各地相繼發(fā)現(xiàn)以焊縫裂紋為主的鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷。這些現(xiàn)象說明鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)進(jìn)入“問題期”。問題的產(chǎn)生，很大部分來源于對焊接技術(shù)掌握的不足；問題的解決，必須依賴于對焊接技術(shù)的透徹理解。宏觀來看，分析現(xiàn)狀、找到對策，是鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)提高整體競爭力、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、向產(chǎn)業(yè)化進(jìn)軍的要求。

現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程向大型化和高參數(shù)方向發(fā)展；鋼板的強(qiáng)度越來越高，厚度越來越大，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，新鋼種越來越多，要求技術(shù)條件越來越嚴(yán)格。鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)在工藝、材料和裝備三大領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)方面，仍然需要更多的技術(shù)創(chuàng)新。作為研發(fā)和創(chuàng)新的基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)和普及建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)用技術(shù)的一些基礎(chǔ)理論，使這些基礎(chǔ)理論得到準(zhǔn)確的認(rèn)識，并被推廣應(yīng)用，顯得十分重要。“正本清源”，才能“更上層樓”。

筆者在多年工作中發(fā)現(xiàn)，工程的成敗常常直接決定于一些焊接技術(shù)基礎(chǔ)理論是否正確合理應(yīng)用。在缺乏基礎(chǔ)理論指導(dǎo)的情況下，工程指揮者“以其昏昏，使人昭昭”，工程做得好不知為什么好，工程做得差不知為什么差。面對出現(xiàn)的問題，由于對事物的本質(zhì)認(rèn)識不清，“知其然而不知其所以然”，現(xiàn)場采取措施不得力，針對性不強(qiáng)，謬誤時(shí)有發(fā)生。其工程肯定成也焊接、敗也焊接。這種現(xiàn)象在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接行業(yè)相當(dāng)普遍，十分令人遺憾。

目前鋼結(jié)構(gòu)從業(yè)人員中，焊接專業(yè)工程技術(shù)人員數(shù)量上、素質(zhì)上難以滿足要求，是急需解決的主要矛盾。大多數(shù)從事焊接技術(shù)和管理的人員并不是科班出身，而是根據(jù)行業(yè)或單位發(fā)展的需要“半路出家”。即使是專業(yè)對口的大專院校畢業(yè)生，沒有三到五年的實(shí)踐磨練，沒有經(jīng)過參加一兩個大工程的鍛煉，大多數(shù)是不可能勝任崗位要求的。焊接技術(shù)人員的成長，需要工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。

筆者全程親歷“鳥巢”焊接工程以及多項(xiàng)重大建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程，編著出版了《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)——“鳥巢”焊接工程實(shí)踐》，本書是其姊妹篇，是以“鳥巢”為代表的建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的再一次總結(jié)和升華。

1.全面推廣“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)焊接工程應(yīng)用技術(shù)

“鳥巢”工程榮獲國際焊接協(xié)會（IIW）2010UGOGUERRERAPRIZE（優(yōu)格大獎），至今仍然影響著我國建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。本書以國家體育場“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)焊接工程采用的14項(xiàng)焊接技術(shù)為線索，收集整理了大量新型的鋼結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用“鳥巢”焊接技術(shù)的成功案例，揭示了建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢。

2.焊接工程全面質(zhì)量管理的思想得到了發(fā)揚(yáng)光大

實(shí)現(xiàn)了管理同基礎(chǔ)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，從實(shí)踐角度提供了大量真實(shí)可靠的焊接數(shù)據(jù)；同時(shí)提供了組建正規(guī)焊工隊(duì)伍的成功經(jīng)驗(yàn)，為焊接工程全面質(zhì)量管理提供了有益的借鑒。

3.新鋼種焊接性試驗(yàn)技術(shù)也得到發(fā)展

“鳥巢”工程以Q460E-Z35、STMGr60（Q420）新鋼種焊接性試驗(yàn)研究為核心，展示了新鋼種焊接性的創(chuàng)新點(diǎn)以及焊接新工藝，為建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程采用類似新鋼種提供了詳細(xì)的技術(shù)參考資料，縮短了建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)大規(guī)模采用高強(qiáng)鋼的時(shí)間。本書對超過Q460E-Z35的高強(qiáng)鋼焊接性試驗(yàn)進(jìn)行了闡述分析，將成為后續(xù)工程的參考。

4.控制鋼結(jié)構(gòu)體系初始應(yīng)力的觀點(diǎn)得到了確認(rèn)和發(fā)展

“鳥巢”工程中第一次正式提出控制初始應(yīng)力的觀點(diǎn)，開發(fā)和創(chuàng)新了復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)控制應(yīng)力應(yīng)變的基本方法，簡化了應(yīng)力應(yīng)變控制的理論分析。本書收集了控制焊接應(yīng)力應(yīng)變及鋼結(jié)構(gòu)體系初始應(yīng)力的案例，提出了全新的觀點(diǎn)和措施，特別是焊接殘余應(yīng)力的控制與眾不同，澄清了業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一的認(rèn)識。

5.低溫焊接技術(shù)得到長足的發(fā)展

“鳥巢”工程中第一次進(jìn)行大規(guī)模的低溫焊接試驗(yàn)，解決了建筑鋼結(jié)構(gòu)冬季施焊的難題。本書從工程實(shí)踐中總結(jié)了一套低溫焊接施工技術(shù)并上升到理論分析，提出了防止低溫脆斷的理論及方法。

6.厚板多層多道錯位焊接技術(shù)得到了全面的推廣應(yīng)用，仰焊技術(shù)得到長足發(fā)展

“鳥巢”工程第一次大規(guī)模采用厚板多層多道錯位焊接技術(shù)，解決了仰焊技術(shù)推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)理論和思想認(rèn)識問題。本書對厚板多層多道錯位焊接技術(shù)在高強(qiáng)鋼焊接中的應(yīng)用、仰焊技術(shù)在控制鋼結(jié)構(gòu)體系初始應(yīng)力應(yīng)變控制中的地位和作用均有講解，將這些技術(shù)提高到一個新的臺階。

7.控制焊接裂紋技術(shù)深入人心

落實(shí)了建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程中主要防止熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂三大裂紋的觀點(diǎn)，對防止裂紋做了深入細(xì)致的研究，把防止措施具體化，為提高建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量提供了技術(shù)上的保證。

8.合龍已經(jīng)成為控制鋼結(jié)構(gòu)體系初始應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)鍵工序

“鳥巢”工程創(chuàng)立了建筑鋼結(jié)構(gòu)合龍技術(shù)，對建筑鋼結(jié)構(gòu)合龍及合龍焊縫在理論上進(jìn)行了深入的分析研究。本書記敘了在典型工程中合龍技術(shù)的成功案例，不僅記載了全部合龍過程，而且對卸載也做了闡述。

本書所闡述的建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)觀點(diǎn)來自于實(shí)踐，上升到理論并經(jīng)過了實(shí)踐檢驗(yàn)；其中高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)是“鳥巢”之后浙江精工焊接技術(shù)研究所的科研成果。為了讓這些觀點(diǎn)迅速被讀者理解和運(yùn)用，用觀點(diǎn)說明案例，用案例支持觀點(diǎn)，兩者有機(jī)結(jié)合。對大量素材進(jìn)行了有針對性的選擇，使觀點(diǎn)和案例具有說服力和一定的理論高度。

本書記錄了“鳥巢”之后的建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，收集了各單位在工程中對“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)焊接工程應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)、消化、吸收、創(chuàng)新，展現(xiàn)了一幅絢麗多彩的工程畫卷。

本書的寫作過程得到了中國工程建設(shè)焊接協(xié)會的大力支持，協(xié)會把本書的編寫作為年度重要工作安排落實(shí)，派出人員協(xié)助專家工作，提供優(yōu)秀焊接工程資料。

浙江精工鋼結(jié)構(gòu)（集團(tuán)）有限公司大力支持本書的編寫；公司董事長方朝陽先生、總裁孫關(guān)富先生以企業(yè)家高瞻遠(yuǎn)矚的眼光，派遣高良等工程技術(shù)人員，無私地提供資料，協(xié)助編寫。這樣的善舉值得尊敬和感謝！

感謝唐山開元機(jī)器人系統(tǒng)有限公司、北京時(shí)代科技股份有限公司、北京石油化工學(xué)院、四川瑪瑞焊業(yè)發(fā)展有限公司、中建鋼構(gòu)有限公司、安徽鴻路鋼結(jié)構(gòu)（集團(tuán)）股份有限公司、多維聯(lián)合集團(tuán)有限公司以及其他提供資料的相關(guān)單位和個人，感謝他們對本書的大力支持。

本書是多家單位和團(tuán)隊(duì)共同支持、團(tuán)結(jié)協(xié)作的結(jié)晶，書中的觀點(diǎn)和技術(shù)是寶貴的，體現(xiàn)的合作精神是無價(jià)的。

本書有豐富的工程第一手資料，所表述的技術(shù)數(shù)據(jù)全部經(jīng)過工程實(shí)際的運(yùn)用，真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠、較全面。本書可以作為焊接工程師培養(yǎng)“案例教學(xué)”的教材，可作為工程應(yīng)用的手冊；更希望成為大專院校畢業(yè)生的參考書，使莘莘學(xué)子畢業(yè)后帶著正確的技術(shù)觀點(diǎn)迅速進(jìn)入角色。筆者相信，本書的重要技術(shù)觀點(diǎn)和實(shí)際操作技術(shù)將在行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用和推廣。希望通過本書，令讀者受益，加快建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程。

編者

2016年1月5日于上海