鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制及檢驗(yàn)探究

龔政

中交第四公路工程局有限公司 北京 100022

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝中常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際焊接過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題主要包括焊瘤、斷裂以及變形等問(wèn)題，而導(dǎo)致這些問(wèn)題出現(xiàn)的一個(gè)主要原因就是鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中的受熱不均勻，受熱程度不同會(huì)引發(fā)鋼結(jié)構(gòu)焊接完成之后出現(xiàn)嚴(yán)重變形甚至是斷裂現(xiàn)象。想要避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，要求設(shè)計(jì)人員充分結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可靠性，并不斷提高焊接人員專業(yè)技術(shù)水平和綜合素養(yǎng)，盡量避免焊接質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。否則變形較為嚴(yán)重的鋼結(jié)構(gòu)角度和方向可能都會(huì)出現(xiàn)一定程度的改變，從而大大降低鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力，威脅著建筑工程后期使用過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性。設(shè)計(jì)人員一定要保證各焊接點(diǎn)滿足工程實(shí)際要求，焊接人員的具體操作必須要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行作業(yè)，如果焊接點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理或者是作業(yè)人員水平不達(dá)標(biāo)都會(huì)大大降低鋼結(jié)構(gòu)最終焊接質(zhì)量。在具體焊接過(guò)程當(dāng)中，如果設(shè)計(jì)流程混亂或者是焊接人員操作速度過(guò)慢，會(huì)導(dǎo)致焊接點(diǎn)受熱不均勻，降低鋼材韌性，這就增加了鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程斷裂現(xiàn)象的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，甚至還會(huì)威脅到施工人員的人身安全，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程焊接質(zhì)量控制措施

我國(guó)建筑工程鋼結(jié)構(gòu)最具代表性的建筑就是“鳥(niǎo)巢”國(guó)家體育館，在工程設(shè)計(jì)和具體建設(shè)過(guò)程中，相關(guān)工作人員提前對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝做出了詳細(xì)的分析研究，很好地推動(dòng)了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展與推廣，同時(shí)也促使我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)焊接水平邁上一個(gè)新的臺(tái)階，經(jīng)過(guò)多年總結(jié)，建筑工程鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制具體應(yīng)該做到以下幾個(gè)方面：

2.1 合理選擇焊接方法

一，組織技術(shù)人員詳細(xì)分析鋼構(gòu)件的形狀和尺寸，并清楚掌握鋼材料的組成成分和接頭形式，然后綜合多方面因素選擇出最為科學(xué)合理的焊接方法。與此同時(shí)還要對(duì)焊接人員專業(yè)技術(shù)水平和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等進(jìn)行一定的考慮，在權(quán)衡多方面影響因素基礎(chǔ)之上，選擇出最為實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的一種焊接方式，確保最終焊接質(zhì)量符合工程建設(shè)要求。二，在選擇焊接方法的時(shí)候，還要對(duì)不同方法的穩(wěn)定程度和適用范圍引起重視，對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備要求都要進(jìn)行考慮，在確定好焊接方法之后再選擇恰當(dāng)?shù)暮附硬牧稀?/p>

2.2 焊接變形控制措施

一，縮小焊接截面積，施焊量只要滿足連接需求即可，避免發(fā)生“過(guò)焊”現(xiàn)象，焊縫強(qiáng)度則根據(jù)焊腳尺寸進(jìn)行合理確定，在對(duì)高凸焊縫進(jìn)行處理的時(shí)候，我們必須要結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行操作，避免對(duì)坡口綜合性能造成影響。在厚板焊縫對(duì)接過(guò)程中，一般需要提前將坡口加工成U型，這樣可以在一定程度上降低焊縫金屬量[1]。二，盡可能減少焊縫數(shù)量，每一條焊縫多需要采取多道多層焊接方式，尤其需要對(duì)厚板焊接操作引起重點(diǎn)關(guān)注。三，保證環(huán)繞中心軸焊縫的均衡性，其實(shí)就是兩個(gè)收縮力保持相互均衡，一般情況下采用對(duì)稱施焊方式，采取這種方式可以很好地控制焊接過(guò)程發(fā)生變形現(xiàn)象。四，應(yīng)用逆向回焊法，如果整個(gè)焊接過(guò)程是自左向右，那么施焊就應(yīng)該是從右向左，其實(shí)就是大家常說(shuō)的分段側(cè)焊法。在具體焊接過(guò)程中，焊縫板內(nèi)側(cè)的熱量可能會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生一定程度的膨脹，從而導(dǎo)致板向外分離，待熱量擴(kuò)散之后板又會(huì)回收。五，應(yīng)用反變形法。在開(kāi)始焊接作業(yè)之間，我們可以充分利用焊件偏置方式合理利用收縮力，與此同時(shí)還要對(duì)焊接前的部件進(jìn)行預(yù)彎處理，其實(shí)就是利用機(jī)械設(shè)備形成一定的反向力，從而消除收縮力。六，利用反向力使得收縮力更加平穩(wěn)，反向力主要是在以下幾種情況下而形成的，第一種是夾具約束力，第二種是構(gòu)件重力拱度向下，第三種是組合件時(shí)的約束力，第四種是其他收縮力。在平穩(wěn)收縮力的時(shí)候，將同樣的焊接件背靠背夾起來(lái)，然后將其作為一個(gè)組合件進(jìn)行焊接，待組合件冷卻之后松開(kāi)夾具，這就是非常有效的一種平穩(wěn)方式。七，保證焊接順序的合理性，只有確保焊接順序的科學(xué)性和合理性才能更好地保證收縮力的平衡性，這就要求工作人員提前按照好所有的焊接部分和順序。

2.3 焊接殘余應(yīng)力及裂紋的控制措施

在控制焊接殘余應(yīng)力和裂紋的時(shí)候需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：一，縮小焊縫尺寸。二，減小焊縫約束度。三，合理確定焊接順序。四，降低焊件的剛度，為自由收縮創(chuàng)設(shè)良好的條件。在控制焊接裂紋的時(shí)候可以從下面幾個(gè)方向進(jìn)行著手：首先，結(jié)合工程實(shí)際需求選擇最為科學(xué)合理的焊接材料，詳細(xì)分析焊縫化學(xué)成分，盡可能降低焊接材料和母材的中低熔點(diǎn)共晶物，其實(shí)就是大家常說(shuō)的偏析元素，像硫元素的含量等，通過(guò)這種方式可以很好的防控?zé)崃鸭y的發(fā)生。其次，確定最為科學(xué)合理的焊接工藝參數(shù)。比如電流和焊接速度，保證焊接深度比和截面寬度符合工藝要求，有效控制熱量的輸入。再次，合理管控焊前預(yù)熱和焊后冷卻處理，改善焊接接頭組織，通常情況下需要將其控制在t8/5，因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)這樣可以改善HAZ和焊縫性能，避免了冷裂紋的發(fā)生[2]。

2.4 焊接工藝評(píng)定及焊縫質(zhì)量控制措施

焊接工藝評(píng)定主要包括兩個(gè)方面，一方面是國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)的焊材和鋼材被應(yīng)用到一些特殊和關(guān)鍵性鋼結(jié)構(gòu)工程當(dāng)中。另一方面是設(shè)計(jì)方案中對(duì)焊接工藝和鋼材類別等的相關(guān)要求和條件。在焊縫質(zhì)量控制過(guò)程中，外觀檢查是非常重要的一項(xiàng)工作，首先是檢查其外表的形狀是否合理，比如弧坑位置、焊縫截面是否規(guī)則以及焊縫連接點(diǎn)位置是否準(zhǔn)確。其次是焊縫的尺寸是否準(zhǔn)確，主要是角焊縫的焊腳尺寸和對(duì)接焊縫的余高等。再次是焊縫表面是否存在裂紋或者是咬邊現(xiàn)象。在《鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》一書(shū)中就對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫外觀質(zhì)量作出了明確規(guī)定，第一，裂紋不得出現(xiàn)焊瘤或者是不熔合現(xiàn)象。第二是焊接區(qū)域不得出現(xiàn)飛濺物。

2.5 焊接應(yīng)力集中控制措施

一，在對(duì)焊接應(yīng)力集中控制進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，盡量避免不均勻、不連續(xù)還有缺口等各種問(wèn)題的發(fā)生，避免焊縫交叉現(xiàn)象的發(fā)生，通常情況下焊縫之間的最小距離應(yīng)該保持在100毫米以上。如果是厚板的對(duì)稱焊接頭的話，無(wú)論中心線是否對(duì)齊，工作人員都必須保證厚板形成坡度之后再進(jìn)行對(duì)齊處理。除此之外，還要保證焊縫布置的合理性和科學(xué)性，在保證焊接質(zhì)量基礎(chǔ)之上，盡可能減少焊接作業(yè)。二，在選擇焊縫位置的時(shí)候，還要充分考慮焊接操作和檢查工作的便利性，焊縫連接板在過(guò)渡的時(shí)候盡量平緩一些，并切去筋端的銳角，保好板的端角。同時(shí)焊縫的布置最好堅(jiān)持對(duì)稱原則，并盡量靠近中心軸位置。三，在焊縫布置的時(shí)候，最好避開(kāi)應(yīng)力集中位置，特別留心動(dòng)載結(jié)構(gòu)，嚴(yán)禁在應(yīng)力最大位置布置焊縫[3]。

2.6 鋼結(jié)構(gòu)變形的控制措施

一，為了給加工過(guò)程提供更大的便利，工作人員應(yīng)該保證對(duì)稱零件的尺寸一致，這樣在拼裝的時(shí)候?yàn)榛Q工作提供很大的方便。如果零件尺寸和材料的尺寸大小一致，那么就應(yīng)該盡量減少拼接焊縫的布置，在具體布置過(guò)程中，保證和構(gòu)件的重心呈對(duì)稱狀態(tài)，減小焊接變形和應(yīng)力集中現(xiàn)象的發(fā)生。二，在各構(gòu)件和零部件安裝的時(shí)候，不能將厚度和截面積不等的構(gòu)件進(jìn)行連接，同時(shí)還要采用結(jié)合緩坡連接形式，通過(guò)改變零件的厚度和截面形狀最大程度避免過(guò)大變形和焊后應(yīng)力現(xiàn)象的發(fā)生，保證了傳力的均衡性。除此之外還要注意，桿件的端頭邊緣距離不可太近，一般情況錯(cuò)開(kāi)距離應(yīng)該控制在20毫米以上，以更好地保證焊接質(zhì)量，避免了焊接作業(yè)過(guò)程中熱量過(guò)于集中而加大變形程度[4]。三，在選擇電焊機(jī)的時(shí)候需要考慮三個(gè)方面因素，一是電壓的平穩(wěn)性，二是焊接電流的大小，三是負(fù)荷用量。在焊接普通鋼結(jié)構(gòu)的時(shí)候一般選用交流焊機(jī)，而要求較高的鋼結(jié)構(gòu)則需要選用直流焊機(jī)，而二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊則經(jīng)常用于厚薄鋼板焊接過(guò)程中。

3 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

焊接質(zhì)量檢驗(yàn)過(guò)程主要是針對(duì)焊接內(nèi)外施工作業(yè)環(huán)境、焊接人員資質(zhì)以及焊接參數(shù)的確定等多個(gè)方面，因?yàn)楹附淤|(zhì)量的好壞直接決定著整個(gè)建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)質(zhì)量，所以我們必須對(duì)其引起重點(diǎn)關(guān)注，結(jié)合自身發(fā)展現(xiàn)狀引進(jìn)現(xiàn)代化先進(jìn)機(jī)械設(shè)備和人才，不斷提高焊接效率和質(zhì)量，焊接工作人員必須具備一定的專業(yè)技能和綜合素養(yǎng)，做到人人持證上崗，盡可能減少實(shí)際焊接過(guò)程中變形和裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。

3.1 外觀檢驗(yàn)

在鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗(yàn)過(guò)程中，第一步需要檢查的對(duì)象就是焊縫的外觀，判斷其是否足夠均勻和致密，要求焊縫位置不得出現(xiàn)咬邊弧坑、未焊滿、氣孔、夾渣或者是焊瘤等病灶，當(dāng)然裂紋就更不允許發(fā)生。實(shí)際檢驗(yàn)過(guò)程需要充分結(jié)合JGJ81-2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》和GB50205《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》立面的相關(guān)要求與規(guī)定實(shí)施[5]。在鋼結(jié)構(gòu)焊縫外觀質(zhì)量檢驗(yàn)的時(shí)候，檢驗(yàn)工作人員必須要嚴(yán)格按照建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)政策和國(guó)家工程施工質(zhì)量驗(yàn)收等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保鋼結(jié)構(gòu)焊接外觀沒(méi)有明顯的缺陷，同時(shí)也為后續(xù)無(wú)損探傷檢驗(yàn)工作的順利開(kāi)展奠定了良好的前提基礎(chǔ)。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量無(wú)損檢驗(yàn)

鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量無(wú)損檢驗(yàn)常見(jiàn)的方法有射線探傷和超聲波探傷兩種方式，通過(guò)這些方式對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，如果發(fā)現(xiàn)焊縫焊接質(zhì)量存在問(wèn)題，相關(guān)工作人員則應(yīng)該立即對(duì)具體問(wèn)題作出詳細(xì)分析與研究，并制定切實(shí)可行的改進(jìn)和維修處理措施。同時(shí)還要保證維修和改進(jìn)處理之后的焊縫質(zhì)量可以很好地滿足工程建設(shè)實(shí)際要求，達(dá)到焊縫質(zhì)量無(wú)損檢驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在焊縫實(shí)際維修返工過(guò)程中需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：一，在開(kāi)始返修之前，就需要安排專人對(duì)各種夾渣進(jìn)行徹底清理，然后再進(jìn)行仔細(xì)打磨，保證其表面的光滑度和整潔度，之后才能按照相關(guān)要求實(shí)施焊縫連接處理。二，在焊縫進(jìn)行返修的時(shí)候，一般情況下多選用定位焊接方式，將所有需要再次焊接的位置按照一定的數(shù)據(jù)位置進(jìn)行再次焊接處理。三，在返修作業(yè)完成之后，還需要對(duì)焊縫實(shí)施一次無(wú)損探傷檢驗(yàn)，并由專業(yè)人員根據(jù)超聲波無(wú)損探傷結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。四，必須確保返修之后的焊縫質(zhì)量和原來(lái)的質(zhì)量保持一致，并詳細(xì)分析鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝質(zhì)量控制和檢驗(yàn)質(zhì)量把控相關(guān)內(nèi)容。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間總結(jié)發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)具有質(zhì)量要求高且焊接難度大等多種特征，所以想要不斷提高最終焊接質(zhì)量就必須要充分結(jié)合多方面影響因素選擇最為科學(xué)合理的焊接方式和檢驗(yàn)方法，確保最終焊接質(zhì)量符合工程建設(shè)實(shí)際要求。

3.3 焊縫表面質(zhì)量檢驗(yàn)

一，對(duì)接焊縫的余高需要控制在2毫米到5毫米之間，如果不在該范圍之內(nèi)需要工作人員利用砂輪磨光機(jī)將多余的部分實(shí)施磨平處理。二，確保母材表面和焊縫過(guò)渡位置的平順性和均勻性，同時(shí)還要確保焊腳和焊縫高度的一致性，嚴(yán)禁出現(xiàn)較大的落差。三，焊縫表面不得出現(xiàn)超標(biāo)氣孔、電弧灼傷、凹坑以及裂紋現(xiàn)象。四，焊縫咬邊應(yīng)該控制在0.5毫米以內(nèi)，受力焊縫咬邊應(yīng)該控制在1毫米以內(nèi)。五，母材表面和管子的對(duì)接焊縫必須要保持一致。

總而言之，近些年隨著我國(guó)建筑市場(chǎng)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域當(dāng)中，只有做好鋼結(jié)構(gòu)焊接管控和檢驗(yàn)工作才能更好地保證建筑工程建設(shè)過(guò)程的順利推進(jìn)。除此之外，還應(yīng)該結(jié)合自身實(shí)際情況適當(dāng)引進(jìn)現(xiàn)代化焊接技術(shù)和設(shè)備，不斷提高焊接人員的專業(yè)技能，確保焊接質(zhì)量符合工程建設(shè)實(shí)際要求，促使我國(guó)建筑行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健發(fā)展。