廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝的焊接質(zhì)量控制

摘 要：在金屬結(jié)構(gòu)建筑建造、安裝生產(chǎn)中，焊接環(huán)節(jié)是一道關(guān)鍵工序，其質(zhì)量的好壞直接影響金屬結(jié)設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性。近年來鋼結(jié)構(gòu)建筑因?yàn)楹附淤|(zhì)量問題而造成安全故事引起了大家的關(guān)注。本文將就廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝的焊接質(zhì)量控制進(jìn)行一些探討。

關(guān)鍵詞：廠房鋼結(jié)構(gòu)；安裝；焊接；質(zhì)量控制

中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0004-02

在人類的建筑史上，我們的建筑技術(shù)從遠(yuǎn)古的最原始最簡單的土木結(jié)構(gòu)，發(fā)展到后來復(fù)雜、多樣、完整的土木巖石結(jié)構(gòu)，我們在建筑工藝上不斷地進(jìn)步，再到后來，鋼結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)與應(yīng)用，又再次改變了以往建筑造型的模式，突破了傳統(tǒng)建筑技術(shù)中的很多瓶頸，建筑設(shè)計(jì)的理念與方法亦隨之改變。

鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展可以追溯到十八世紀(jì)末的英國，十九世紀(jì)末法國著名工程師建造了文明世界的埃菲爾鐵塔，而新世紀(jì)出現(xiàn)在我國的鳥巢——鋼結(jié)構(gòu)主體體育場，則是當(dāng)代鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的集中體現(xiàn)，是當(dāng)代鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的精華結(jié)晶。建筑鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、建設(shè)周期短、適應(yīng)性強(qiáng)、外形豐富多樣、美觀、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越來越廣泛。目前，我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展迅速，規(guī)?？涨啊Ｅc其他結(jié)構(gòu)形式相比，鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)槠錈o可比擬的優(yōu)勢，必將有更廣闊的發(fā)展空間。

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接一般質(zhì)量問題

通常，我們在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中會遇到以下一些質(zhì)量問題：焊接變形、殘余應(yīng)力與殘余變形、突發(fā)性斷裂、焊縫咬邊、焊瘤、夾渣、氣孔、未焊透等

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫探傷不達(dá)標(biāo)

在我國現(xiàn)行的《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205—2001）中有明確規(guī)定：對鋼結(jié)構(gòu)焊縫的要求，整體百分比應(yīng)按每條焊縫計(jì)算。但是在實(shí)際操作中，常常錯(cuò)誤地以焊縫的條數(shù)進(jìn)行百分比計(jì)算。《規(guī)范》規(guī)定現(xiàn)場安裝焊縫可以以焊縫條數(shù)作為基數(shù)抽查其中的20%。有時(shí)探傷檢測單位缺少相關(guān)的資質(zhì)認(rèn)可，委托其他行業(yè)如冶金、壓力容器等方面的探傷人員出具報(bào)告，但他們對鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫探傷的要求并不甚熟悉，致使最終的報(bào)告并不能完全反映焊縫探傷的真實(shí)情況。在建筑行業(yè)中，工程管理人員務(wù)必加強(qiáng)對鋼結(jié)構(gòu)焊縫的認(rèn)識，只有這樣才能防止不符要求的探傷報(bào)告的出現(xiàn)。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接的變形過大

焊接變形包括有縱、橫向收縮和角變形的扭曲變形、彎曲變形等。焊接變形主要是因?yàn)槭軣岵痪?，變形不僅會改變鋼結(jié)構(gòu)外觀形狀、幾何尺寸，甚至?xí)档脱b配質(zhì)量，降低結(jié)構(gòu)的承載能力。比如焊接變形會造成鋼柱端板或H形鋼梁的平面翹曲，而翹曲的端頭板拼接時(shí)會因接觸面不緊貼而影響構(gòu)件的受力性能。因?yàn)榻饘賹儆谌蹩赡嫘圆馁|(zhì)，一旦發(fā)生變形，往往需要投入大量工時(shí)及物資進(jìn)行修復(fù)，變形嚴(yán)重者甚至無法修復(fù)只能報(bào)廢。對于鋼結(jié)構(gòu)焊接出現(xiàn)變形時(shí)采用以下幾個(gè)方法來控制：選用合理的施焊順序，并盡可能對稱焊接，對較厚的焊縫可采用分層焊；預(yù)留與焊接變形相反方向的偏差；采用夾具或?qū)Ｓ锰ゾ吖潭ê讣?，可將端板用螺栓預(yù)先固定在一塊剛度很大的支座上；加熱矯正。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)焊縫施工質(zhì)量差

在工地現(xiàn)場檢查時(shí)，常常發(fā)現(xiàn)參建各方對現(xiàn)場安裝焊縫的施工不夠重視，無法保證焊件的質(zhì)量，對構(gòu)件的正常承載與使用帶來不安定因素。而安裝焊縫由于是現(xiàn)場燒焊，條件較差，質(zhì)量控制上的不確定因素更多。某汽車尾氣裝置工廠主次梁間腹板采用高強(qiáng)螺栓連接，上下翼緣板采用焊接，設(shè)計(jì)標(biāo)明為II級焊縫。在報(bào)竣工驗(yàn)收時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒有對焊縫進(jìn)行探傷檢測。另外，某科技公司鋼構(gòu)車間，H型鋼梁間腹板也采用高強(qiáng)螺栓連接，翼緣板采用焊接。施工單位將窄鋼條塞在本應(yīng)用焊縫金屬填滿的間隙中，差點(diǎn)給結(jié)構(gòu)留下極嚴(yán)重的隱患，幸虧發(fā)現(xiàn)及時(shí)。

1.4 斷裂

斷裂在鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中時(shí)有發(fā)生。其特點(diǎn)是發(fā)生突然，斷口呈整齊的切割面狀，這種斷裂對鋼結(jié)構(gòu)極具破壞性，安裝施工過程中突然發(fā)生斷裂會對現(xiàn)場人員造成很大危險(xiǎn)。焊縫突然斷裂的原因是因?yàn)楹附訒r(shí)電流增大或焊接速度降低，使得焊接線上的能量增大，造成熱影響區(qū)的晶粒變得粗大（即生成粗大的鐵素體和珠光體），而使得該區(qū)域的韌性大大降低，最終引發(fā)突發(fā)性斷裂。

1.5 焊縫咬邊

焊縫咬邊是金屬焊接的一種不良焊接狀態(tài)，俗稱咬肉，即在焊縫邊緣的母材上出現(xiàn)被電弧燒熔的凹槽。產(chǎn)生這種情況的原因主要是焊接時(shí)電流過大或者電弧過長。

1.6 焊瘤

焊接過程中，熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤。形成的主要原因是因?yàn)槲覀兊暮腹げ僮鞑皇炀毣蛘卟蛔⒁舛沟煤笚l熔融量過多而溢出冷卻所致。

1.7 夾渣

夾渣是指殘留在焊縫中的熔渣。形成原因主要有以下幾個(gè)：焊接過程中的層間清渣不干凈；焊接電流太小；焊接速度太快；焊接過程中操作不當(dāng)；焊接材料與母材化學(xué)成分匹配不當(dāng)；坡口不合適等。夾渣的存在會使得在受應(yīng)力作用下，焊縫中夾渣處會先出現(xiàn)裂紋并沿展，導(dǎo)致此處的強(qiáng)度下降，最后焊縫開裂。

1.8 氣孔

氣孔是只在焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能及時(shí)逸出而殘留下來所形成的空穴。形成氣孔的主要原因有：焊接部位的坡口表面不清潔；焊接電流過大；焊接電壓、電弧過高；焊接速度是否過快；焊接時(shí)環(huán)境濕度過大；氬氣純度是否不夠。氣孔的出現(xiàn)會直接導(dǎo)致焊縫的強(qiáng)度與韌性降低。

1.9 未焊透

未焊透的直接原因是焊工的技術(shù)不熟練或者失誤。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接過程質(zhì)量控制的對應(yīng)措施

在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程實(shí)際上就是人與器材之間的對話交流過程，如何做到二者之間的有機(jī)結(jié)合才是解決問題的根本所在。根據(jù)ISO9001質(zhì)量體系控制標(biāo)準(zhǔn)，我們在分析整個(gè)焊接工序過程時(shí)一般可以從中析分成為4方面：人、器械、材料、焊接工藝。要做到對整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)焊接環(huán)節(jié)的控制，就必須做到對這4方面的控制。

2.1 人

主要保證焊接質(zhì)量，必須有一支既有一定數(shù)量又有一定質(zhì)量的焊工隊(duì)伍和檢驗(yàn)人員。參加工程的焊工與檢驗(yàn)人員都應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)或者擁有一定的工作經(jīng)驗(yàn)，持有相關(guān)的合格證書。根據(jù)規(guī)定焊工如果中斷焊接工作時(shí)間超過半年，需要重新進(jìn)行資格考試。對于施工人員要加強(qiáng)安全域負(fù)責(zé)意識的培訓(xùn)。

2.2 器械

施工中主要會用到儲料設(shè)備、焊接設(shè)備、烘干設(shè)備和無損檢測設(shè)備。施工前我們要預(yù)先檢查相關(guān)設(shè)備。對焊接設(shè)備的檢查有：焊機(jī)的型號是否與焊接工藝要求匹配；焊接的電流、電壓是否穩(wěn)定；焊機(jī)電流的調(diào)整效果；焊機(jī)上的監(jiān)測儀表是否有效等。對無損檢測設(shè)備的檢查有：設(shè)備能力是否與焊件檢測的要求相匹配，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常等。所有的器械都必須與設(shè)計(jì)方案中一致，如有發(fā)現(xiàn)不符合者立即解決。

2.3 材料

主要包括焊接母材、焊接材料（焊條、焊劑、焊絲）等。對材料的控制包括保證買進(jìn)材料的適合性與合格性。材料的處理應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：焊材的選用必須滿足本鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)要求；本鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接材料必須具有材料合格證書；嚴(yán)格監(jiān)控焊接材料的貯存、運(yùn)輸、焊前處理（烘干、焊絲油銹處理等）；焊接材料使用過程中進(jìn)行追蹤控制。

2.4 焊接工藝

這是我們焊接質(zhì)量控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。我們首先是確定焊接工藝，在此基礎(chǔ)上確定預(yù)熱、后熱及層間溫度、電特性、操作特性等。鋼結(jié)構(gòu)焊接施工技術(shù)方案是經(jīng)過焊接技術(shù)人員要進(jìn)行具體的編制，并且實(shí)施具體的鋼結(jié)構(gòu)焊接操作方法和鋼結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。主要包括：焊接材料和烘干要求、焊接層次、焊接順序、預(yù)后熱及層間溫度、在不同焊接位置時(shí)的焊接線能量等。針對鋼結(jié)構(gòu)焊接容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，還對關(guān)鍵部件的焊接進(jìn)行了重點(diǎn)監(jiān)控。比如：對于鋼結(jié)構(gòu)工程焊接工藝參數(shù)，要采用手工電弧焊，交流焊機(jī)；平焊電流I=180A（橫焊降10%，立焊降20%，仰焊降30%），V=36V；鋼結(jié)構(gòu)焊條：Q235鋼材之間或者是Q235鋼材和Q345鋼材之間的焊接，采用J422焊條；Q345鋼材之間的焊接，采用J502的焊條，作為打底焊條應(yīng)該采用Ф3.2mm焊條，其余的焊條采用Ф4.0mm焊條。在進(jìn)行立焊縫焊接中要注意兩點(diǎn)：在進(jìn)行打底焊接時(shí)，要適當(dāng)增加熔敷金屬的厚度，增加焊接線能量，以增大鋼板的受熱范圍，防止焊后鋼板冷卻過快而導(dǎo)致焊縫開裂；焊縫成形后，必須等焊縫冷卻至環(huán)境溫度后，再焊接仰焊縫和平焊縫。

3 鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程監(jiān)督

在工程施工過程中實(shí)施監(jiān)督前，應(yīng)該結(jié)合工程特點(diǎn)及難點(diǎn)、施工企業(yè)管理水平的質(zhì)量和綜合技術(shù)能力、地區(qū)性質(zhì)量通病情況以及監(jiān)督重點(diǎn)作出選擇，但強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目必須保留。在施工過程中，所有焊工必須嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)方案進(jìn)行焊接并接受現(xiàn)場監(jiān)督，對于重要焊口必須有規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行30%的超聲波無損探傷，并做實(shí)時(shí)記錄。一旦發(fā)現(xiàn)問題馬上上報(bào)并研究解決方案然后及時(shí)進(jìn)行返修。

4 結(jié)語

焊接環(huán)節(jié)是鋼結(jié)構(gòu)建筑的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響著整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的剛韌程度與穩(wěn)定性，我們必須要在焊接環(huán)節(jié)謹(jǐn)小慎微，把好每一個(gè)細(xì)節(jié)的關(guān)，做到嚴(yán)格認(rèn)真，保證每一個(gè)縫口的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾樂.現(xiàn)代焊接技術(shù)手冊[M].上海：上?？萍汲霭嫔纾?007.

[2] 孫君光.國圖二期鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接施工技術(shù)[J].建設(shè)科技，2007（Z2）.

[3] 徐鵬毅.鋼結(jié)構(gòu)焊接現(xiàn)場施工工藝探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（10）.

作者簡介：翁豪（1971-），男，漢族，籍貫：江蘇省江都區(qū)人，職務(wù)：經(jīng)理，本科學(xué)歷，工程師，主要從事建筑施工等方面工作。