大型焊接工程結(jié)構(gòu)施工過程中的焊接質(zhì)量控制

袁 昭 徐學(xué)利 張驍勇

西安石油大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 （陜西 西安 710065）

進(jìn)入到21世紀(jì)以來，中國的大型工程結(jié)構(gòu)得到了空前的發(fā)展。2005年，我國已成為世界上最大的產(chǎn)鋼國和用鋼國，年鋼鐵消耗量已突破3億t，而其中鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量就高達(dá)1.4億t，包括了能源、交通及基礎(chǔ)設(shè)施等的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支柱[1]。到目前為止，我國已建成60多幢高層焊接鋼結(jié)構(gòu)建,鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國經(jīng)過幾年的深入研究和開發(fā)后，也已進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段[2]。

1 焊前質(zhì)量控制內(nèi)容和方法

1.1 認(rèn)真審查圖紙、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和規(guī)范

審查圖紙、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和規(guī)范以理解焊接要求和辨別出不符合要求的地方。需要注意的是此處的圖紙是指相應(yīng)項(xiàng)目的施工圖紙，此處的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和規(guī)范指的是由相關(guān)領(lǐng)域權(quán)威部門頒布的推薦或強(qiáng)制性技術(shù)指導(dǎo)，是施工和檢驗(yàn)的總的原則和大方向。同時(shí)，必須注意的是，每個(gè)項(xiàng)目或者是產(chǎn)品的制作都會有相應(yīng)的國家、地方的和相應(yīng)項(xiàng)目的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和規(guī)范，而且大多數(shù)項(xiàng)目都會有相應(yīng)的技術(shù)合同，該技術(shù)合同會對重要環(huán)節(jié)的制作做出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)定，這意味著該項(xiàng)目的進(jìn)行必須按照該技術(shù)規(guī)定進(jìn)行。當(dāng)項(xiàng)目沒有相應(yīng)的制作技術(shù)規(guī)定時(shí)，則必須執(zhí)行相應(yīng)的國家或地方的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工和驗(yàn)收。有時(shí)，對一個(gè)相同的項(xiàng)目來說，可能有2個(gè)或2個(gè)以上的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范同時(shí)適用，在這種情況下，應(yīng)該以要求較高和較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范來執(zhí)行。

1.2 焊前質(zhì)量控制內(nèi)容

（1）技術(shù)要求控制。每個(gè)項(xiàng)目都有一個(gè)項(xiàng)目總說明和相關(guān)的技術(shù)要求，該說明和相應(yīng)的技術(shù)要求會對所有的圖紙中需要說明的部分進(jìn)行詳細(xì)的說明，如焊接符號規(guī)定、焊接尺寸要求、焊接工藝規(guī)程（WPS）、焊接材料保管、母材的性能要求、焊接現(xiàn)場環(huán)境條件要求、預(yù)熱要求、焊后熱處理（PWHT）的要求和適用方法、檢驗(yàn)停止點(diǎn)和無損檢測要求、規(guī)定成品焊縫取樣、壓力試驗(yàn)要求等。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是識別并明確遺漏的細(xì)節(jié)和信息；識別并明確遺漏的焊縫尺寸、形狀、測試和其他要求；識別并明確與標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程不一致的情況；標(biāo)出設(shè)計(jì)中未指明的潛在焊接問題等，并就以上不明確信息要求與設(shè)計(jì)人員在焊前妥善溝通解決。

（2）焊件要求控制。實(shí)施工作的設(shè)計(jì)工程師、焊接工程師、焊接機(jī)構(gòu)和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對焊件的要求。按照規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求進(jìn)行的焊接機(jī)構(gòu)的資質(zhì)；執(zhí)行規(guī)定檢驗(yàn)工作的機(jī)構(gòu)的資質(zhì)；確定的且合適的工程師、焊接機(jī)構(gòu)和焊接檢驗(yàn)員的作用和職責(zé)；檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)明確獨(dú)立于生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的證明。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是標(biāo)出缺陷并通知各機(jī)構(gòu)相關(guān)人員。

（3）工藝評定控制。審查焊接工藝規(guī)程（WPS）和焊工操作資質(zhì)評定記錄 （WPQR）。焊接工藝規(guī)程（WPS）完全合格并符合相關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求；工藝評定記錄（PQR）適當(dāng)執(zhí)行且完全符合焊接工藝規(guī)程（WPS）的要求；焊工操作資質(zhì)評定（WPQ）符合焊接工藝規(guī)程（WPS）的要求。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是獲得合格的焊接工藝規(guī)程 （WPS）和工藝評定記錄（PQR）；需要時(shí)可驗(yàn)證焊接工藝規(guī)范（WPS）；進(jìn)行焊工考核或重新進(jìn)行焊工考試。

（4）無損檢測控制。確認(rèn)檢測機(jī)構(gòu)的無損檢測人員、無損檢測工藝和無損檢測設(shè)備是否適用于作業(yè)。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是審核,確保人員的技術(shù)資質(zhì);識別和修改、認(rèn)證和檢測程序的不足；獲得經(jīng)過校準(zhǔn)的設(shè)備。

（5）焊接設(shè)備和儀器控制。確認(rèn)焊接設(shè)備和儀器是經(jīng)校準(zhǔn)且可運(yùn)行,并在有效期內(nèi)。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是確認(rèn)設(shè)備和儀器校準(zhǔn)；替換不合格的設(shè)備和儀器。

（6）熱處理和壓力檢測控制。確認(rèn)熱處理和壓力檢驗(yàn)程序及相關(guān)設(shè)備是否合格。熱處理程序符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范要求；壓力試驗(yàn)程序符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范要求。其中詳細(xì)說明測試要求；焊后熱處理設(shè)備經(jīng)過校準(zhǔn)且在有效期內(nèi)、壓力試驗(yàn)設(shè)備和量具按照相關(guān)測試要求經(jīng)過校準(zhǔn)，且在有效期內(nèi)。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是識別并修改熱處理程序中的不足；獲取經(jīng)校準(zhǔn)的設(shè)備。

（7）材料接收及材料跟蹤控制。確定完整的材料接收(MRI)和材料跟蹤(MTI)報(bào)告，材料測試報(bào)告（MTR）項(xiàng)目齊全且結(jié)果合格。保障材料的追述性信息；如需在母材表面加蓋鋼印做永久性標(biāo)識，應(yīng)使用低應(yīng)力鋼印，保證對原件無害；材料表面的色標(biāo)正確且適用；可用光譜分析（PMI）確認(rèn)材料的正確性，并記錄材料的可追溯性。

（8）焊接準(zhǔn)備控制。確認(rèn)焊接準(zhǔn)備工作、接頭裝配和尺寸的正確性。待焊表面無油污、油漆、鐵屑、灰塵、等外來污染物；母材無缺陷，如裂紋或分層等；如需烘干除氫，按工藝要求進(jìn)行；焊接接頭無氧化物、硫化物、碳?xì)浠衔餁埩粢约叭魏芜^多的焊接堆積物；焊接接頭類型、坡口角度、坡口鈍邊和根部間隙符合相關(guān)要求；裝配正確且誤差在允許范圍之內(nèi)；母材尺寸、填充材料和焊接接頭正確；管道焊接裝配時(shí)需留有適當(dāng)?shù)拈g隙。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是拒收不正確的材料和裝配并監(jiān)督檢測其改正。

（9）預(yù)熱控制。確認(rèn)預(yù)熱設(shè)備和預(yù)熱溫度。預(yù)熱設(shè)備和預(yù)熱工藝符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)規(guī)范要求；預(yù)熱范圍和溫度正確；如需要的話，在熱切割或氣刨之前，對相應(yīng)部位進(jìn)行預(yù)熱；如果需要，應(yīng)在焊接前加熱以去除濕氣。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是辨別和要求承包商改正加熱過程中的不足。

（10）焊接材料控制。確認(rèn)焊條、填充金屬、焊劑和保護(hù)氣體是否符合規(guī)范要求且可以使用。各工藝填充金屬類型和尺寸正確；填充金屬的存放和處理方式正確；填充金屬干凈無污染；焊條藥皮無破損和受潮；焊劑適用于焊接且被正確存放和使用；如需使用保護(hù)氣體，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)防護(hù)和凈化；氣體成分和純度符合規(guī)范要求；對保護(hù)氣體和凈化系統(tǒng)定期抽氣以防止空氣反充。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是拒收不符合要求的材料；識別和要求承包商改正錯(cuò)誤。

2 焊接過程質(zhì)量控制內(nèi)容和方法

2.1 質(zhì)量保證控制

與焊接機(jī)構(gòu)一起建立的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制體系（即QA/QC體系）。焊工具有合格的焊接資質(zhì)；焊工了解工作的焊接工藝和要求；需要時(shí)進(jìn)行必要的特別培訓(xùn)和模擬焊接作業(yè)；焊工了解檢驗(yàn)控制點(diǎn)的要求。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是與焊接機(jī)構(gòu)一起對焊接作業(yè)進(jìn)行復(fù)檢；按照相關(guān)項(xiàng)目規(guī)定對不合格焊縫進(jìn)行處理。

2.1 焊接參數(shù)和焊工技術(shù)要求

確認(rèn)焊接參數(shù)和焊工技術(shù)符合WPS和WPQ的要求。檢查參數(shù)是否相符;如電流、電壓和送絲速度；預(yù)熱和層間溫度；焊接速度 （線能量的關(guān)鍵因素）；線能量（必須小于等于規(guī)范規(guī)定的值）等。如果需要焊件樣品的話，該樣品必須經(jīng)資質(zhì)焊工完成且滿足焊接工程師的要求。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是檢查工作過程中是否嚴(yán)格參照WPS；確認(rèn)資質(zhì)焊工，確保合格成品焊道。

2.3 焊件檢查控制

完成焊件尺寸、焊縫外觀以及過程中的無損檢查。檢查焊接中的每道焊縫；確保焊道根部融透；焊道層間清理；每個(gè)焊道完成之后需要進(jìn)行的無損檢測；發(fā)現(xiàn)不符合要求缺陷及之后缺陷的清除和焊縫返修；最終完成的焊縫尺寸和外觀是否符合規(guī)范和圖紙的要求。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是拒收不合格的焊件。

3 焊接完成后質(zhì)量控制內(nèi)容和方法

3.1 外形和修磨控制

核查焊接接頭焊接完成后的驗(yàn)收、外觀和修磨情況。尺寸、長度和焊接位置符合圖紙，規(guī)范和規(guī)程的要求；未經(jīng)批準(zhǔn)，不得增加額外焊縫；焊接尺寸和外觀的檢測未發(fā)現(xiàn)焊接缺欠、過度扭曲和較差的焊接；臨時(shí)性附件和臨時(shí)性焊接應(yīng)去除，且將相應(yīng)部位修磨至與母材平齊,做相關(guān)MT檢測(若需要)；按缺陷驗(yàn)收類別進(jìn)行缺陷的復(fù)查；如需要，進(jìn)行焊接材料材質(zhì)檢驗(yàn)（PMI），且檢測員應(yīng)證實(shí)滿足焊接需要；確認(rèn)已完工焊縫上的焊工和焊縫標(biāo)記；如需要,進(jìn)行現(xiàn)場硬度檢測（一般來說，須在焊縫、熱影響區(qū)以及母材上各取3點(diǎn)進(jìn)行檢測）。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是按要求對完工的存在問題的焊縫進(jìn)行返工、清理和修補(bǔ)。

3.2 NDE控制

確認(rèn)NDE是在允許的地點(diǎn)(主要指RT)進(jìn)行，在規(guī)定的地點(diǎn)(主要指RT)進(jìn)行NDE；確定檢測頻率和比率；隨機(jī)檢查每個(gè)焊工的工作；所有無損檢測文件應(yīng)有正確、完整的記錄。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是對檢測過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行修復(fù)；檢測厚壁件、高應(yīng)力和高強(qiáng)度材料接頭的延遲裂紋；做好記錄。

3.3 焊后熱處理控制

檢查是否按焊接工藝規(guī)定進(jìn)行焊后熱處理。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是確認(rèn)熱處理工藝正確、適用；同時(shí)設(shè)備、人員符合要求。

3.4 文件審查控制

審查最終檢驗(yàn)文件，辨別不準(zhǔn)確和不完全的信息。是否正確執(zhí)行質(zhì)量計(jì)劃中所有的檢查項(xiàng)目；檢驗(yàn)報(bào)告完整，并經(jīng)相關(guān)部門認(rèn)可和簽章；檢驗(yàn)結(jié)果的評估準(zhǔn)確。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是對發(fā)現(xiàn)的不足核實(shí)；重新進(jìn)行遺漏和不符合要求的檢查；糾正檢測記錄中的不足。

3.5 不符合項(xiàng)和缺陷控制

在焊接檢驗(yàn)中的任何時(shí)間，如果確定有缺陷或不符合要求的情況，應(yīng)將該缺陷或不符合情況告知相關(guān)責(zé)任人，并在下一步工作進(jìn)行之前予以完全處理和修正，并按照與本程序相同的工作流程重新進(jìn)行檢驗(yàn)，直到合格。不符合項(xiàng)的糾正取決于不符合情況的性質(zhì)及其對工件性能的影響。糾正工作包括重新焊接及后期的相關(guān)檢驗(yàn)工作。

4 其他質(zhì)量控制內(nèi)容和方法

（1）無損檢測（NDE）人員資質(zhì)。參考規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)會要求檢查人員符合特定規(guī)程要求，并對檢查人員進(jìn)行認(rèn)證以滿足要求。若參考規(guī)程中列出可供對照的資質(zhì)認(rèn)證的具體標(biāo)準(zhǔn)，則按照具體標(biāo)準(zhǔn)審核人員或按業(yè)主（客戶）的規(guī)定進(jìn)行其他檢驗(yàn)來證明其資質(zhì)。

（2）安全警示。檢驗(yàn)員應(yīng)意識到在焊接過程中相關(guān)的危險(xiǎn)，并應(yīng)采取適當(dāng)措施防止檢驗(yàn)過程中造成傷害。應(yīng)復(fù)查工作場所的安全規(guī)程和條例，以確保焊接作業(yè)與其相符。檢驗(yàn)員在焊接現(xiàn)場通常遇到的危險(xiǎn)包括電弧輻射、氣體污染、煙塵和灼傷。電弧保護(hù)包括可見光、紫外線和紅外線。因而應(yīng)使用適當(dāng)?shù)臑V光鏡保護(hù)眼部，用合適的衣物覆蓋皮膚。有必要采取適當(dāng)?shù)耐L(fēng)措施以除去煙塵顆粒，包括汽化金屬。在通風(fēng)不良的地方，要求配備呼吸過濾保護(hù)裝置;在使用保護(hù)氣體進(jìn)行焊接時(shí)，若空間有限會導(dǎo)致氧氣不足,應(yīng)仔細(xì)復(fù)查這些地方的通風(fēng)設(shè)施。焊接會產(chǎn)生灼傷眼睛的火花和其他氣體懸浮顆粒。必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)木?。同時(shí),必須注意工作區(qū)域內(nèi)吊裝、運(yùn)輸、機(jī)電等操作潛在的安全危險(xiǎn)。作業(yè)之前,確保工作區(qū)域安全,特別是交叉作業(yè)時(shí),必須更加小心。

[1]劉學(xué)兵.鋼結(jié)構(gòu)冬季施工技術(shù)難點(diǎn)與對策[J].建筑技術(shù)開發(fā),2011(8):12-16.

[2]弓明.淺談超聲檢測在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程質(zhì)量控制中的運(yùn)用[J].四川建材,2008(4):2-3.