鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)及質(zhì)量控制要點(diǎn)探析

高艷琦

摘要：鋼結(jié)構(gòu)工程在工業(yè)以及公共建筑領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，而焊接工序又是鋼結(jié)構(gòu)加工制造中的關(guān)鍵工序，加強(qiáng)焊接工序的質(zhì)量控制，不僅可以提高鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的提高也有很重要的作用。本文在此對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接的不同技術(shù)以及注意的問題作了一定的研究。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊接技術(shù)；質(zhì)量

一、鋼結(jié)構(gòu)焊接工作基本要求包括以下幾點(diǎn)

1、開展焊接工作之前，檢查焊接設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)，確認(rèn)儀表工具是否齊全。同時(shí)，若鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的焊縫外觀不符合建筑標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)人員需及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修磨，并保證螺栓球網(wǎng)架、T、K形節(jié)點(diǎn)焊縫符合國(guó)家焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

2、由于鋼結(jié)構(gòu)焊接所需的材料較為特殊，相關(guān)人員需選用相對(duì)應(yīng)的焊條進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接工作，如，對(duì)于Q345鋼結(jié)構(gòu)材料，需選用E5015型焊條；而對(duì)于Q235鋼結(jié)構(gòu)材料，需選用E4303型焊條。

3、鋼結(jié)構(gòu)焊接順序應(yīng)充分考慮焊接節(jié)點(diǎn)的不同間隙，順序?yàn)椋合葘?duì)間隙較小的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行焊接，再對(duì)間隙較大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行焊接，從而避免鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接所造成的變形情況。

4、在焊接過程中，及時(shí)清理焊渣，以便維持鋼構(gòu)件的表面光滑，這就要求工作人員選擇較為合適的電流，并控制好運(yùn)弧與角度。

二、不同情況鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)

鑒于鋼結(jié)構(gòu)焊接的情況較多，如采用定位焊、磨修和返修焊等，而因?yàn)楹附邮┕きh(huán)境的不同的又會(huì)出現(xiàn)冬雨季焊接鋼結(jié)構(gòu)，這些不同情況要求的鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)都相應(yīng)有其特殊性，結(jié)合工程實(shí)踐，筆者將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)探討。

1、冬雨季鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)

對(duì)于冬季焊接鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，當(dāng)風(fēng)力大于6級(jí)時(shí)，在焊接處周圍設(shè)置擋風(fēng)屏，和雨雪遮擋傘，以防止風(fēng)力和雨雪影響焊接質(zhì)量。焊接鋼結(jié)構(gòu)前應(yīng)當(dāng)清除焊接件表面的水、雪和水分，并用火焰將焊接縫兩側(cè)加熱到36℃以上，再進(jìn)行焊接。焊接完畢后，仍應(yīng)保留擋風(fēng)，防雨、雪措施直到焊件自然冷卻到環(huán)境溫度為止。

雨季焊接作業(yè)區(qū)的相對(duì)濕度應(yīng)當(dāng)確保小于90%，當(dāng)焊件表面潮濕或有冰雪覆蓋時(shí)，應(yīng)采取加熱祛濕除潮措施。而對(duì)于冬季焊接時(shí)，焊接作業(yè)區(qū)的環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)將構(gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于兩倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內(nèi)的母材，加熱到20℃以上后方可施焊，且在焊接過程中均不低于這一溫度。實(shí)際加熱溫度應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的構(gòu)造特點(diǎn)、鋼材類別及質(zhì)量等級(jí)和焊接性能、焊接材料熔敷金屬擴(kuò)散氫含量、焊接方法和焊接輸入等因素確定，其加熱溫度應(yīng)高于常溫下的焊接預(yù)熱溫度，并由焊接技術(shù)責(zé)任人制定作業(yè)方案經(jīng)認(rèn)可方施焊。

2、定位焊

鑒于鋼結(jié)構(gòu)建筑，其一個(gè)節(jié)點(diǎn)通過存在較多構(gòu)件，因此定位焊在鋼結(jié)構(gòu)焊接中尤其存在較多。施工時(shí)，定位焊采用的焊材型號(hào)應(yīng)與焊件材質(zhì)相匹配，焊縫應(yīng)與最終焊縫有相同的質(zhì)量要求，而且焊接必須由持有相應(yīng)合格證的焊工施焊。

進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)定位焊施工，定位焊縫應(yīng)距設(shè)計(jì)焊縫端部30mm以上，長(zhǎng)度為60―100mm，定位焊縫的間距一般為400―600mm。對(duì)于長(zhǎng)大桿件應(yīng)適當(dāng)加大定位焊縫長(zhǎng)度，并縮短其間距。定位焊縫的焊角尺寸不大于設(shè)計(jì)焊角尺寸的一半，但不應(yīng)小于4mm。

結(jié)合工程實(shí)踐，筆者總結(jié)了定位焊縫質(zhì)量的判定標(biāo)準(zhǔn)以及處理技術(shù)。定位焊縫的余高不應(yīng)過高，定位焊縫的兩端應(yīng)與母材平緩過渡，以有效地防止正式焊接時(shí)產(chǎn)生未焊透等缺陷。若定位焊縫出現(xiàn)開裂，則必須把裂紋處的焊縫鏟除后重新定位焊。在定位焊之后，如出現(xiàn)接口不齊，應(yīng)進(jìn)行校正，然后才能正式焊接。定位焊縫不得有裂紋、夾渣、焊瘤。對(duì)于開裂的定位焊縫，必須先查明原因，然后再清除開裂焊縫，并在保證桿件尺寸正確的條件下補(bǔ)充定位焊。

3、磨修和返修焊

焊角尺寸、焊坡、余高等超出規(guī)定上限值的焊縫及小于1mm且超差的咬邊，必須修磨勻順。焊縫咬邊超過1mm或焊角尺寸不足時(shí)，可采用手工焊補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后，修磨勻順。焊接時(shí)應(yīng)采用碳弧氣刨或其它機(jī)械方法，清除焊接缺陷，在清除缺陷時(shí)，刨除利于返修焊的坡口，并用砂輪磨掉坡口表面的氧化皮，露出金屬光澤。焊接裂紋的清除長(zhǎng)度應(yīng)由裂紋端各外延50mm。鋼結(jié)構(gòu)返修焊縫應(yīng)按原焊縫質(zhì)量要求檢查；尤其是對(duì)于重大缺陷（主要是裂紋）的修補(bǔ)，應(yīng)做好修補(bǔ)記錄。

4、坡口焊技術(shù)

對(duì)于坡口焊應(yīng)保證坡口面平順、切口邊緣不得有裂紋等。坡口平焊時(shí)宜為4mm～6mm；立焊時(shí)宜為3mm～5mm。焊縫的根部、坡口端面以及鋼筋與鋼墊板之間均應(yīng)融合良好，在焊接過程中應(yīng)經(jīng)常清理焊渣。而且應(yīng)當(dāng)采用幾個(gè)接頭輪流進(jìn)行施焊；焊縫的寬度應(yīng)大于V形坡口的邊緣2mm～3mm；焊縫余高不得大于3mm，而且宜平緩過渡至鋼構(gòu)件表面；當(dāng)發(fā)現(xiàn)接頭中存在有弧坑、氣孔以及咬邊等缺陷時(shí)，應(yīng)采取立即補(bǔ)焊措施。

三、鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量管理措施

1、成立施工質(zhì)量管理小組，由總經(jīng)理?yè)?dān)任組長(zhǎng)，質(zhì)管部經(jīng)理?yè)?dān)任秘書長(zhǎng)，由法務(wù)部、財(cái)務(wù)管理部、供應(yīng)齊套部、技術(shù)管理部、行政安全部、人力資源部組織精干力量參加。管理小組每個(gè)組員都有自己負(fù)責(zé)的板塊，制定崗位責(zé)任制，加大走動(dòng)式管理巡查力度，確保施工過程中的質(zhì)量管理疏而不漏、有條不紊。

2、加大員工培訓(xùn)工作力度，要求所有的電焊工均持證上崗，起重機(jī)司機(jī)、叉車司機(jī)等配合工位的操作工的證件管理也不容忽視。我們每月對(duì)工人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)知識(shí)考試，杜絕一證多人、借證上崗的現(xiàn)象發(fā)生。員工培訓(xùn)工作由人力資源部負(fù)責(zé)。

3、加大現(xiàn)場(chǎng)安全檢查力度，杜絕發(fā)生習(xí)慣性違章事故，對(duì)于高空作業(yè)的材料擺放管理、人員及設(shè)備的安全繩管理、現(xiàn)場(chǎng)防火和設(shè)備保護(hù)管理等環(huán)節(jié)，進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。徹底杜絕特重大安全事故的發(fā)生，保證工傷率在3‰以下?，F(xiàn)場(chǎng)安全檢查工作由安全監(jiān)察部負(fù)責(zé)。

4、嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)施工技術(shù)措施的履行檢查，確保我們?cè)诓邉濍A段設(shè)計(jì)的施工要點(diǎn)在實(shí)際施工中能夠履行到位。杜絕出現(xiàn)違規(guī)施工的情況，杜絕出現(xiàn)因?yàn)椴牧瞎芾戆l(fā)放錯(cuò)誤造成的不合格焊點(diǎn)的出現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)施工檢查由技術(shù)部負(fù)責(zé)

四、鋼結(jié)構(gòu)焊接施工還應(yīng)注意的幾個(gè)注意事項(xiàng)

1、焊接材料與母材的匹配

雖然焊接材料的選擇是設(shè)計(jì)人員的責(zé)任。但是由于種種原因，部分設(shè)計(jì)人員并沒有重視此類問題，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)焊接出現(xiàn)問題。焊接材料與母材匹配的原則是“不同強(qiáng)度等級(jí)母材選型；鑄鋼件與鋼材焊接時(shí)，焊接材料按鋼材選型。原因是焊接材料的強(qiáng)度普遍要求高于母材，材料連接處的焊接材料的強(qiáng)度不應(yīng)與母材強(qiáng)度相差過大。

2、要重視焊前及焊接過程的控制和焊后處理

焊接過程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過程。在施焊時(shí)，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫及附近溫度高，達(dá)1600℃以上，其鄰近的區(qū)域則溫度急劇下降。不均勻的溫度場(chǎng)產(chǎn)生不均勻的膨脹。高溫處的鋼材膨脹最大，由于受到兩側(cè)溫度較低，膨脹較小的鋼材的限制，產(chǎn)生熱狀態(tài)塑性壓縮。在焊縫冷卻之后，會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力或變形。另外，實(shí)際焊接接頭中，有的焊件不能自由伸縮。施焊時(shí)膨脹受到阻礙，焊縫冷卻后便產(chǎn)生了約束應(yīng)力。

焊接殘余應(yīng)力和變形的存在，會(huì)降低結(jié)構(gòu)鋼度，對(duì)壓桿穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，在低溫下使裂縫發(fā)展，加速構(gòu)件的脆性破壞，并對(duì)疲勞強(qiáng)度不利。

為了減少產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和變形，在施焊前可以采用預(yù)設(shè)反變形，預(yù)熱等措施進(jìn)行預(yù)防；在焊接過程中采用合理的施焊次序，如鋼板對(duì)接時(shí)采用分段退焊，厚焊縫采用分層焊，工字形截面按對(duì)角跳焊等；焊后可采用消氫處理或焊后熱處理等方式消除應(yīng)力、矯正變形。

3、焊接對(duì)作業(yè)環(huán)境的要求

鋼材焊接對(duì)環(huán)境的要求非常嚴(yán)格，如果在不良環(huán)境中施焊，就會(huì)產(chǎn)生焊接質(zhì)量問題。因此，我們對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有三不焊的要求，即四級(jí)以上大風(fēng)天不焊，雨天不焊，低溫不焊。這類天氣，焊接后焊縫材料降溫迅速，易造成焊接處產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力或變形，甚至產(chǎn)生裂紋。

五、結(jié)語

總之，為了確保工程質(zhì)量的目的，在多數(shù)情況下為了有效地控制鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形，根據(jù)焊接要求的不同采取相對(duì)應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)。并且在實(shí)踐中，由于材料、結(jié)構(gòu)以及焊接施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等影響，為了提高焊接變形技術(shù)水平，要不斷地總結(jié)和積累焊接經(jīng)驗(yàn)，從而提高控制焊接應(yīng)力。