建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接影響因素及焊接質(zhì)量管控

李 文

(山西潞安工程有限公司,山西 長(zhǎng)治 046102)

0 引言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為各行各業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支持，科學(xué)技術(shù)的更新?lián)Q代為各行各業(yè)的發(fā)展提供了源源不斷的動(dòng)力。焊接技術(shù)在建筑行業(yè)中占據(jù)著重要的位置，為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。近年來(lái)我國(guó)的焊接技術(shù)發(fā)展迅猛，目前我國(guó)的焊接水平已與世界同行業(yè)齊平，焊接技術(shù)也已廣泛運(yùn)用在各行各業(yè)中，尤其是在軍工等重工領(lǐng)域的大量應(yīng)用，更是表明了我國(guó)的焊接技術(shù)已然達(dá)到世界一流水平。但在建筑工程行業(yè)，由于焊接技術(shù)缺乏對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)的運(yùn)用，其現(xiàn)代化和智能化的程度較低，一方面限制了建筑行業(yè)焊接技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致其應(yīng)用水平有限，目前建筑行業(yè)的焊接技術(shù)仍處于傳統(tǒng)的應(yīng)用階段；另一方面則制約了鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)，嚴(yán)重影響了鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工效率和施工質(zhì)量，不利于建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)

第一，由于鋼結(jié)構(gòu)自重輕，所以在運(yùn)輸及安裝過(guò)程中更為便利；第二，鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能良好；第三，由于鋼材有著良好的韌性和塑性，材質(zhì)均勻，即使施工中突發(fā)超載也不會(huì)發(fā)生斷裂等情況；第四，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高，良好的塑性韌性導(dǎo)致其可以作出各種各樣的設(shè)計(jì)；第五，連接鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，運(yùn)用螺栓既能有效降低鋼結(jié)構(gòu)的重量，還能降低施工的難度；第六，鋼結(jié)構(gòu)環(huán)保性能突出，在安裝和應(yīng)用中產(chǎn)生的粉塵小，噪音污染和固體垃圾物也較少，此外，廢鋼還可回收[1]；第七，相比之下，鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性較高，對(duì)資金的投入量不高；第八，鋼結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)便，質(zhì)量和精度較高。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量方面的質(zhì)量通病

2.1 焊接變形

彎曲變形、收縮變形以及扭曲變形等焊接變形是鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中最常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，不僅影響了鋼結(jié)構(gòu)的外觀造型，還會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)在焊接期間受熱不均勻是焊接變形的主要原因，施工人員應(yīng)當(dāng)規(guī)范焊接作業(yè)，焊接作業(yè)的質(zhì)量決定了鋼結(jié)構(gòu)的裝配質(zhì)量，若焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，就會(huì)嚴(yán)重削弱鋼結(jié)構(gòu)的承載能力。若發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中出現(xiàn)了彎曲變形或扭曲變形等情況，構(gòu)件就要做報(bào)廢處理，因?yàn)槌C正修復(fù)需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和金錢(qián)，并且還不能保證矯正后的構(gòu)件質(zhì)量達(dá)到建筑工程的施工標(biāo)準(zhǔn)和施工要求[2]。

2.2 殘余變形

在鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，由于受熱不均勻會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)收縮、彎曲、扭曲等變形，在矯正構(gòu)件時(shí)，會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生參與應(yīng)力等情況的發(fā)生。施工人員在焊接作業(yè)時(shí)，構(gòu)件的質(zhì)量受到焊接溫度的影響，因此，殘余應(yīng)力及殘余變形問(wèn)題頻發(fā)。施工人員在多跨鋼焊接作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)把握好焊接的節(jié)點(diǎn)，避免應(yīng)力過(guò)度集中在該軸線方向[3]。此外，還要確保焊接縫有足夠的寬度，若前一根梁出現(xiàn)變形情況，后一根梁也必然會(huì)出現(xiàn)類似的問(wèn)題，盡量降低殘余應(yīng)力及殘余變形等問(wèn)題的發(fā)生概率。

2.3 突發(fā)性斷裂

在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接及安裝過(guò)程中，毫無(wú)征兆且破壞力強(qiáng)的突發(fā)性斷裂問(wèn)題也是較為普遍的鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量方面的問(wèn)題，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)予以重視。施工人員在焊接作業(yè)中，若焊接的速度較慢或者是電流突然增大，此時(shí)由于焊接施工的線能量會(huì)過(guò)大而降低了鋼結(jié)構(gòu)的韌性和塑性，就導(dǎo)致了突發(fā)性斷裂問(wèn)題的發(fā)生。

2.4 其他方面

施工材料、機(jī)械設(shè)備、焊接工藝以及焊接施工的現(xiàn)場(chǎng)管理等方面的因素也會(huì)導(dǎo)致實(shí)際焊接作業(yè)狀況頻發(fā)。因此，施工人員在施工前應(yīng)當(dāng)了解建筑工程的總體目標(biāo)和要求，分析質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生原因。若焊接操作員的專業(yè)水平有限，或缺乏操作能力，導(dǎo)致實(shí)際焊接作業(yè)錯(cuò)誤頻發(fā)，此時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)焊接出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

3 我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的影響因素

3.1 焊接條件

在建筑工程要求中明確規(guī)定了工程交付時(shí)間，為了實(shí)際的工程進(jìn)度不落后于計(jì)劃進(jìn)度，要求建筑鋼結(jié)構(gòu)工程必須要在低溫的條件下施工。在超低的氣候環(huán)境下，焊接材料的好壞決定了鋼結(jié)構(gòu)的焊接性能，為了提升其焊接性能，應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎選擇焊接材料。在相同的低溫環(huán)境下測(cè)試各種焊接材料強(qiáng)度后可以發(fā)現(xiàn)，超低氫焊接材料是一種可以將鋼結(jié)構(gòu)焊接強(qiáng)度發(fā)揮到極致的材料；此外，焊接質(zhì)量還受到焊接恒溫環(huán)境的影響，在施工中為了防止熱量流失過(guò)快，達(dá)到恒溫焊接環(huán)境要求，可以通過(guò)設(shè)置防護(hù)棚等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了降低熱脹冷縮現(xiàn)象的發(fā)生概率，可以在氣體保護(hù)焊的同時(shí)粘貼保溫膜于放氣裝置外部，為焊接創(chuàng)造良好的條件，全面提升焊接的效率和質(zhì)量[4]。

3.2 焊接用材

目前在我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，最常用的焊接材料是鍍銅焊絲，該種材料在焊接過(guò)程中會(huì)造成污染，而國(guó)外則較少應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，世界各國(guó)都在倡導(dǎo)綠色節(jié)能的環(huán)保理念，各行各業(yè)也都在積極尋找綠色的焊接材料來(lái)取代原始的焊接材料，已經(jīng)有少數(shù)國(guó)家用無(wú)鍍銅焊絲來(lái)取代污染嚴(yán)重的鍍銅焊絲。但由于無(wú)鍍銅焊絲的經(jīng)濟(jì)效益不高，在國(guó)內(nèi)該材料并未受到廣泛關(guān)注，亦未被廣泛運(yùn)用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)模式的轉(zhuǎn)型，國(guó)人的環(huán)保意識(shí)也在不斷加強(qiáng)，未來(lái)市場(chǎng)中綠色節(jié)能的環(huán)保材料發(fā)展前景良好，我國(guó)也會(huì)早日將無(wú)鍍銅焊絲運(yùn)用至建筑工程焊接施工中，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.3 焊接設(shè)備

建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接效率受到焊接設(shè)備的影響，自動(dòng)化程度高且充滿科技感的焊接設(shè)備能夠提升焊接技術(shù)和焊接質(zhì)量。目前，我國(guó)生產(chǎn)的焊接設(shè)備不僅自動(dòng)化程度低，而且在技術(shù)及質(zhì)量方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本及歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，因此，我國(guó)建筑工程焊接施工使用的設(shè)備基本都是從日本歐美等國(guó)家進(jìn)口的[5]。在進(jìn)口外國(guó)焊接設(shè)備時(shí)，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的專家就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)焊接設(shè)備進(jìn)行分析和研究，特別是近年來(lái)我國(guó)制造行業(yè)發(fā)展迅猛，國(guó)內(nèi)已經(jīng)自主研發(fā)生產(chǎn)出先進(jìn)的焊接設(shè)備了，雖然與發(fā)達(dá)國(guó)家之間還存在一定的差距，請(qǐng)相信在不久的將來(lái)，我國(guó)研發(fā)的焊接設(shè)備一定會(huì)早日趕上發(fā)達(dá)國(guó)家，躋身世界領(lǐng)先行列。

3.4 焊接工程技術(shù)人員

焊接工程技術(shù)人員的專業(yè)技能和綜合素養(yǎng)是影響我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的因素之一。現(xiàn)階段我國(guó)建筑焊接行業(yè)普遍存在在焊接技術(shù)人員專業(yè)技能欠缺，綜合素質(zhì)偏低的情況，尤其在重大工程建設(shè)或軍工等重工領(lǐng)域的焊接作業(yè)中更是缺乏高素質(zhì)的焊接技術(shù)人才。因此，我國(guó)應(yīng)當(dāng)加大對(duì)焊接工程技術(shù)人才的培養(yǎng)力度，通過(guò)校企合作及一系列的人才培養(yǎng)、監(jiān)管、認(rèn)證制度來(lái)為我國(guó)建筑焊接行業(yè)提供人才支持，源源不斷輸送高質(zhì)量的技術(shù)人才。

4 建筑鋼結(jié)構(gòu)施工焊接質(zhì)量控制措施

4.1 注重和關(guān)注施工前質(zhì)量控制工作

為了控制建筑鋼結(jié)構(gòu)施工焊接質(zhì)量，第一，應(yīng)當(dāng)注重和關(guān)注施工前的質(zhì)量控制工作。毫無(wú)疑問(wèn)，建筑工程鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工質(zhì)量控制呈現(xiàn)多樣化的特征，在建筑設(shè)計(jì)階段，涉及到的內(nèi)容復(fù)雜，另外建筑鋼結(jié)構(gòu)有大量的構(gòu)件，在焊接作業(yè)前的質(zhì)量控制重點(diǎn)在于建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特質(zhì)和建筑鋼結(jié)構(gòu)的材料等。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員及建筑工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的圖紙審核力度和監(jiān)督工作，嚴(yán)格按照國(guó)家的規(guī)章制度來(lái)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)，使鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)條件達(dá)到基礎(chǔ)的施工要求。第二，在建筑工程中，要想確保鋼結(jié)構(gòu)建筑工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，應(yīng)當(dāng)高效融入混凝土，成立專業(yè)的工作小組來(lái)核對(duì)和檢查混凝土的具體數(shù)量、確定地腳螺旋的準(zhǔn)確位置和劃分部件堆放區(qū)域及制定合理的部件堆放計(jì)劃。第三，加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理力度，由于實(shí)際施工涉及到的施工材料、施工機(jī)械設(shè)備、施工工藝流程繁瑣，因此，建筑單位也應(yīng)當(dāng)重視施工人員的管理，施工前各環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備工作能有效保證工程的順利開(kāi)展，為工程質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)保障。

4.2 做好焊接前的準(zhǔn)備工作

為了保質(zhì)保量完成焊接工作，應(yīng)當(dāng)做好充足的焊接前的準(zhǔn)備工作。建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工前焊接作業(yè)的準(zhǔn)備工作應(yīng)當(dāng)注意以下重難點(diǎn)：做好焊接施工的安全防護(hù)措施及相關(guān)安全工作；為焊接作業(yè)創(chuàng)造便利的施工條件，例如引弧板及背面墊板及的安裝狀態(tài)、坡口的尺寸與形態(tài)等；做好建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工的材料和機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備工作；焊接前還要做好必要的清潔工作，確保坡口表面干凈整潔而后進(jìn)行預(yù)熱作業(yè)[6]。

4.3 對(duì)焊接人員的資質(zhì)進(jìn)行管理

鋼結(jié)構(gòu)焊接施工是一項(xiàng)具有一定風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的作業(yè)，因此焊接人員的專業(yè)技能和安全意識(shí)必須過(guò)關(guān)。建筑企業(yè)在招聘鋼結(jié)構(gòu)焊接施工人員時(shí)，要提高入職門(mén)檻，考核該焊接人員的專業(yè)能力，確認(rèn)其是否參加了國(guó)家專業(yè)的技能知識(shí)培訓(xùn)并考試合格，取得了國(guó)家認(rèn)證的從業(yè)資格證，此外還要在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行摸底考試，確認(rèn)焊接人員資質(zhì)的真實(shí)性，無(wú)造假行為。未經(jīng)受過(guò)專業(yè)技能培訓(xùn)的焊接人員一律不得錄用，即使該焊接人員從業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富或者是通過(guò)了摸底考試也不可上崗作業(yè)。建筑企業(yè)還應(yīng)當(dāng)對(duì)焊接人員的資質(zhì)進(jìn)行管理，統(tǒng)計(jì)目前建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)的實(shí)際在崗人數(shù)，定期以講座或培訓(xùn)的方式增加焊接人員的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備量，此外還應(yīng)當(dāng)舉辦安全講座，在講座中通過(guò)分項(xiàng)焊接作業(yè)的安全事故來(lái)提升焊接人員的安全意識(shí)和責(zé)任意識(shí)。及時(shí)對(duì)培訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行考核，考核結(jié)果與績(jī)效掛鉤，成績(jī)優(yōu)異者給予一定的現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，使焊接人員能積極主動(dòng)加入到培訓(xùn)中來(lái)，在潛移默化中提升焊接人員的專業(yè)技術(shù)能力。

4.4 提高對(duì)于施工人員的管理力度

施工人員的工作態(tài)度和工作能力是制約建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的重要因素之一，因此，建筑企業(yè)應(yīng)當(dāng)提高對(duì)于施工人員的管理力度。在實(shí)際工程焊接施工中，施工人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接作業(yè)，管理人員要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量和進(jìn)度的掌控，使工程焊接施工人員在遵循施工要求和施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上操作，全面提升建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

4.5 控制鋼結(jié)構(gòu)工程焊接過(guò)程中的材料質(zhì)量

建筑鋼結(jié)構(gòu)施工焊接質(zhì)量控制措施之一，是控制鋼結(jié)構(gòu)工程焊接過(guò)程中的材料質(zhì)量。在焊接作業(yè)中，如果在運(yùn)輸或存儲(chǔ)過(guò)程中缺少對(duì)焊條、焊絲及焊劑等材料做必要的防潮措施，那么會(huì)導(dǎo)致焊接施工的性能和質(zhì)量變差，從而為鋼結(jié)構(gòu)建筑埋下巨大的安全隱患。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)造較為特殊，在焊接材料時(shí)，應(yīng)按照要求烘焙焊接材料。比如，堿性低氫型焊條的最佳溫度為375℃，且上下浮動(dòng)不得大于25℃，具體的烘焙時(shí)間不得超過(guò)兩小時(shí)，完成烘焙后將堿性低氫型焊條放入保溫桶內(nèi)。同一個(gè)焊接材料最多只能烘焙兩次。另外，在烘焙焊條時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)將烘焙的時(shí)間及溫度、焊條的批號(hào)以及規(guī)格等信息記錄下來(lái)，待質(zhì)檢員仔細(xì)確認(rèn)核實(shí)后才可進(jìn)入下一階段的施工[7]。

4.6 焊后檢查

焊接檢查分為焊縫外觀無(wú)損檢查和焊縫內(nèi)部質(zhì)量檢查兩個(gè)部分。前者是為了避免焊縫表面出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，檢查內(nèi)容包含了外觀的整潔度、接頭的平滑度以及焊縫的誤差等；而后者的檢查則需要結(jié)合科學(xué)的檢測(cè)方式。通常焊縫內(nèi)部質(zhì)量檢查的依據(jù)為焊縫的質(zhì)量等級(jí)規(guī)定和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用超聲波、射線、磁粉和滲透等先進(jìn)的技術(shù)來(lái)檢查焊縫內(nèi)部質(zhì)量，焊縫內(nèi)部質(zhì)量對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量產(chǎn)生了重大影響。在選擇無(wú)損檢測(cè)的具體方法及相對(duì)比例時(shí)，不能忽視質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，禁止脫離監(jiān)理人員獨(dú)立開(kāi)展焊口的抽樣檢查，一定要在監(jiān)理人員的陪同下抽樣并記錄下該焊口的詳細(xì)編號(hào)。無(wú)損檢測(cè)完成后，施工單位還應(yīng)當(dāng)在焊口圖上將具體的材料信息如材質(zhì)規(guī)格等以及焊口位置、無(wú)損檢測(cè)位置及方法等準(zhǔn)確標(biāo)示出來(lái)。檢測(cè)人員也應(yīng)當(dāng)及時(shí)檢查射線底片及檢測(cè)報(bào)告，若焊縫沒(méi)有達(dá)到施工要求，應(yīng)當(dāng)采取對(duì)應(yīng)的返工處理。

5 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，為了充分應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，將鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的研究力度。在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，為了提升建筑工程的穩(wěn)定性，必須要選取適當(dāng)?shù)暮附庸に?，培養(yǎng)高素質(zhì)的焊接技術(shù)人員，加強(qiáng)焊接施工中的現(xiàn)場(chǎng)管理和安全防護(hù)措施，為建筑行業(yè)的穩(wěn)定與發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。