淺談機車鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的檢驗

茍建軍

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，焊接鋼結(jié)構(gòu)件越來越廣泛的應(yīng)用到各制造領(lǐng)域，特別是在機車制造領(lǐng)域提出的“高速、重載”，對機車焊接鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求提出了更高的要求，而焊接質(zhì)量的好壞直接影響到焊接鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量好壞，同時影響到機車的安全性和可靠性。因此，我們加強對焊接鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢驗，確保這一特殊過程的有效控制和把關(guān)尤為重要。文章就對鋼結(jié)構(gòu)焊接中出現(xiàn)的缺陷以及鋼結(jié)構(gòu)焊接檢驗的基本內(nèi)容做了闡述。

關(guān)鍵詞：焊接；鋼結(jié)構(gòu)；質(zhì)量檢驗

由于焊接鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、自重輕、整體剛性好、抗變形能力強，同時經(jīng)濟性好等一系列優(yōu)點，所以取代了鍛件、鑄件成為機車走形部位的承力構(gòu)件，焊接質(zhì)量的好壞直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量以及機車的安全性和可靠性。作為特殊過程的焊接，必須做好焊前、焊中、焊后的質(zhì)量檢驗，確保焊接檢驗的規(guī)范、全面、有效，已經(jīng)成為各質(zhì)檢單位重要的研究課題之一。

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接出現(xiàn)的缺陷

鋼結(jié)構(gòu)焊接缺陷是指鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭的不完整性，主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺欠等。鋼結(jié)構(gòu)焊接缺陷會減少焊縫截面積，降低承載能力，產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起裂紋；降低疲勞強度，易引起焊件破裂導(dǎo)致脆斷，會嚴重影響鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。未達到焊接標準的鋼結(jié)構(gòu)，一旦應(yīng)用到機車制造中，將成為極大的質(zhì)量隱患，甚至導(dǎo)致機車安全事故。

鋼結(jié)構(gòu)焊接缺陷主要有以下幾類：

1.1 外觀缺陷

外觀缺陷（也稱“表面缺陷”）是指不用借助于儀器，從鋼結(jié)構(gòu)工件表面就可以發(fā)現(xiàn)的缺陷。常見的外觀缺陷有咬邊、焊瘤、凹陷及焊接變形等，有時還有表面氣孔和表面裂紋以及單面焊的根部未焊透等。

1.2 氣孔和夾渣

在焊接時，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成空穴就是氣孔缺陷。其氣體可能是焊接中對熔池的保護不夠，熔池從外界吸收的，也可能是焊接冶金過程中反應(yīng)生成的。氣孔缺陷的危害是減少焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，從而降低接頭的強度，降低塑性，還會引起泄漏等，另外，氣孔也是引起應(yīng)力集中的因素，氫氣孔還可能促成冷裂紋。

夾渣就是焊后溶渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。點狀夾渣的危害與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會產(chǎn)生尖端應(yīng)力集中，尖端還會發(fā)展為裂紋源，危害較大。

1.3 裂紋

裂紋就是焊縫中原子結(jié)合遭到破壞，形成新的界面而產(chǎn)生的縫隙。從產(chǎn)生的溫度上看，裂紋有兩類，一是冷裂紋，二是熱裂紋。冷裂紋就是指在焊畢冷至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度M3點以下產(chǎn)生的裂紋，一般是在焊后一段時間（幾小時，幾天甚至更長）才出現(xiàn)，故又稱延遲裂紋。熱裂紋是指產(chǎn)生于Ac3線附近的裂紋，一般是焊接完畢即出現(xiàn)，又稱結(jié)晶裂紋。這種裂紋主要發(fā)生在晶界，裂紋面上有氧化色彩，失去金屬光澤。裂紋對鋼結(jié)構(gòu)的危害是非常大的，尤其是冷裂紋，可能引起鋼結(jié)構(gòu)的脆斷，給鋼結(jié)構(gòu)帶來的危害可以說是災(zāi)難性的。

1.4 未焊透

未焊透就是鋼結(jié)構(gòu)金屬未熔化，焊縫金屬沒有進入接頭根部的現(xiàn)象。產(chǎn)生未焊透的原因主要有：（1）焊接電流小，熔深淺。（2）坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊太大。（3）磁偏吹影響。（4）焊條偏芯度太大。（5）層間及焊根清理不良。未焊透的危害之一是減少了焊縫的有效截面積，使接頭強度下降。其次，未焊透引起的應(yīng)力集中所造成的危害，比強度下降的危害大得多。未焊透嚴重降低焊縫的疲勞強度。未焊透可能成為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要原因。

1.5 未熔合

未熔合是指焊縫金屬與鋼結(jié)構(gòu)金屬，或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起的缺陷。產(chǎn)生未熔合缺陷的原因主要是：（1）焊接電流過小。（2）焊接速度過快。（3）焊條角度不對。（4）產(chǎn)生了弧偏吹現(xiàn)象。（5）焊接處于下坡焊位置，鋼結(jié)構(gòu)未熔化時已被鐵水覆蓋。（6）鋼結(jié)構(gòu)表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與鋼結(jié)構(gòu)間的熔化結(jié)合等。未熔合是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對承載截面積的減小都非常明顯，應(yīng)力集中也比較嚴重，其危害性僅次于裂紋。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接檢驗的基本內(nèi)容

焊接檢驗就是根據(jù)焊接產(chǎn)品的材料組成、結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計制造的工藝特點，從控制和保證質(zhì)量的角度去分析產(chǎn)品在形成過程中的每一道可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，據(jù)此設(shè)立相應(yīng)的質(zhì)量控制點，實施必要的檢驗手段，從而達到質(zhì)量控制的目的。

2.1 技術(shù)能力的檢驗

這包括兩個方面，一方面對鋼結(jié)構(gòu)焊接的有關(guān)技術(shù)文件進行檢驗，確保焊接技術(shù)文件的科學(xué)新和可操作性，這就是我們通常說的焊接工藝評定，工藝評定就是按技術(shù)文件的技術(shù)規(guī)范要求制作工作試件，通過焊縫的機械性能試驗來驗證，比如拉伸試驗、硬度試驗、缺口沖擊試驗、彎曲試驗、斷口試驗、金相試驗等。另一方面是驗證焊工技能能力的檢驗，就是讓具備等同材質(zhì)、板厚、焊接位置、接頭形式的有資質(zhì)的焊工，在鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)前焊接工作試件，工作試件和實際產(chǎn)品生產(chǎn)的材質(zhì)、板厚、焊接位置、接頭形式相同，從而驗證焊工的技能水平，確保產(chǎn)品的質(zhì)量，工作試件的實驗一般包括斷口試驗、焊縫宏觀金相試驗等。

2.2 焊接前的檢驗

在鋼結(jié)構(gòu)焊接前，首先，對焊接設(shè)備的檢驗，保證焊接電流、電壓的正確性。其次，檢驗焊前工件的坡口、組對間隙、錯邊量是否達到技術(shù)規(guī)范要求。再者，檢查點固焊和定位焊質(zhì)量，檢驗點固焊是否徹底打磨處理，定位焊端頭是否進行打磨處理。第四，檢查焊縫區(qū)域20cm內(nèi)清潔度的檢查，檢驗焊縫進行焊前打磨和去油污處理是否達到要求。第五，對有預(yù)熱要求的工件是否達到預(yù)熱溫度的要求。

2.3 焊接過程中的檢驗

主要包括對焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、氣流量、焊接速度的檢驗。其次是焊接層間的清鏟、層間溫度的控制檢驗。再則是對焊接順序的控制檢驗。在檢驗的同時，要做好檢驗記錄，形成焊接檢驗文件。焊接過程中的檢驗是焊接過程中最重要的環(huán)節(jié)，它直接對鋼結(jié)構(gòu)件的形成產(chǎn)生重要影響。因此，質(zhì)檢單位應(yīng)熟悉焊接工藝、焊接規(guī)范和設(shè)計要求，選擇適當?shù)臋z驗控制點，能最大限度的降低廢品率，減少返工，實現(xiàn)焊接質(zhì)量目標。

2.4 焊接后成品的檢驗

對鋼結(jié)構(gòu)焊接后成品的檢驗，方法有很多，這也是事后把關(guān)的重要環(huán)節(jié)，常見的無損檢驗方法有以下幾種：

2.4.1 外觀檢驗

焊接接頭的外觀檢驗是一種手續(xù)簡便而又應(yīng)用廣泛的檢驗方法，是成品檢驗的一個重要內(nèi)容。檢驗的內(nèi)容主要焊縫表面是否有缺陷及尺寸上是否存在偏差等。一般通過肉眼觀察，借助標準樣板、量規(guī)和放大鏡等工具進行檢驗。若焊縫表面出現(xiàn)缺陷，焊縫內(nèi)部便有存在缺陷的可能。

2.4.2 致密性檢驗

鋼結(jié)構(gòu)焊接后利用致密性檢驗方法可以檢查出焊接過程中存在的缺陷問題，可以有效保證鋼結(jié)構(gòu)焊接的安全性和可靠性。

2.4.3 物理方法的檢驗

通過利用一些物理現(xiàn)象對鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進行檢驗的方法稱為物理方法的檢驗。而在檢查材料和施工工藝內(nèi)部是否存有缺陷時，通常采用無損探傷的方法，對材質(zhì)，規(guī)格，溫度，檢測對象運行條件進行綜合分析。

3 結(jié)束語

總而言之，隨著機車制造領(lǐng)域向“高速、重載”方向發(fā)展，對機車鋼結(jié)構(gòu)的承載能力和可靠性提出了更高的要求。因此，我們要加強對鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的檢驗，提高鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量，確保機車焊接鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。在對鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進行檢驗時，質(zhì)檢人員應(yīng)具備一定的檢驗水平，熟練掌握檢驗的相關(guān)內(nèi)容，選擇適當?shù)臋z驗方法，進行科學(xué)的焊接檢驗，以保證鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。

參考文獻

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