大型焊接工程結構施工過程中的焊接質量控制

袁 昭 徐學利 張驍勇

西安石油大學 材料科學與工程學院 （陜西 西安 710065）

進入到21世紀以來，中國的大型工程結構得到了空前的發展。2005年，我國已成為世界上最大的產鋼國和用鋼國，年鋼鐵消耗量已突破3億t，而其中鋼結構的用鋼量就高達1.4億t，包括了能源、交通及基礎設施等的鋼結構產業已成為國民經濟建設的支柱[1]。到目前為止，我國已建成60多幢高層焊接鋼結構建,鋼結構住宅在我國經過幾年的深入研究和開發后，也已進入一個新的發展階段[2]。

1 焊前質量控制內容和方法

1.1 認真審查圖紙、標準、規程和規范

審查圖紙、標準、規程和規范以理解焊接要求和辨別出不符合要求的地方。需要注意的是此處的圖紙是指相應項目的施工圖紙，此處的標準、規程和規范指的是由相關領域權威部門頒布的推薦或強制性技術指導，是施工和檢驗的總的原則和大方向。同時，必須注意的是，每個項目或者是產品的制作都會有相應的國家、地方的和相應項目的技術標準、規程和規范，而且大多數項目都會有相應的技術合同，該技術合同會對重要環節的制作做出相應的技術規定，這意味著該項目的進行必須按照該技術規定進行。當項目沒有相應的制作技術規定時，則必須執行相應的國家或地方的標準進行施工和驗收。有時，對一個相同的項目來說，可能有2個或2個以上的標準或規范同時適用，在這種情況下，應該以要求較高和較嚴格的標準或規范來執行。

1.2 焊前質量控制內容

（1）技術要求控制。每個項目都有一個項目總說明和相關的技術要求，該說明和相應的技術要求會對所有的圖紙中需要說明的部分進行詳細的說明，如焊接符號規定、焊接尺寸要求、焊接工藝規程（WPS）、焊接材料保管、母材的性能要求、焊接現場環境條件要求、預熱要求、焊后熱處理（PWHT）的要求和適用方法、檢驗停止點和無損檢測要求、規定成品焊縫取樣、壓力試驗要求等。質量控制的重點是識別并明確遺漏的細節和信息；識別并明確遺漏的焊縫尺寸、形狀、測試和其他要求；識別并明確與標準、規范和規程不一致的情況；標出設計中未指明的潛在焊接問題等，并就以上不明確信息要求與設計人員在焊前妥善溝通解決。

（2）焊件要求控制。實施工作的設計工程師、焊接工程師、焊接機構和檢驗機構對焊件的要求。按照規程、標準和規范要求進行的焊接機構的資質；執行規定檢驗工作的機構的資質；確定的且合適的工程師、焊接機構和焊接檢驗員的作用和職責；檢驗機構明確獨立于生產機構的證明。質量控制的重點是標出缺陷并通知各機構相關人員。

（3）工藝評定控制。審查焊接工藝規程（WPS）和焊工操作資質評定記錄 （WPQR）。焊接工藝規程（WPS）完全合格并符合相關規程、標準和規范要求；工藝評定記錄（PQR）適當執行且完全符合焊接工藝規程（WPS）的要求；焊工操作資質評定（WPQ）符合焊接工藝規程（WPS）的要求。質量控制的重點是獲得合格的焊接工藝規程 （WPS）和工藝評定記錄（PQR）；需要時可驗證焊接工藝規范（WPS）；進行焊工考核或重新進行焊工考試。

（4）無損檢測控制。確認檢測機構的無損檢測人員、無損檢測工藝和無損檢測設備是否適用于作業。質量控制的重點是審核,確保人員的技術資質;識別和修改、認證和檢測程序的不足；獲得經過校準的設備。

（5）焊接設備和儀器控制。確認焊接設備和儀器是經校準且可運行,并在有效期內。質量控制的重點是確認設備和儀器校準；替換不合格的設備和儀器。

（6）熱處理和壓力檢測控制。確認熱處理和壓力檢驗程序及相關設備是否合格。熱處理程序符合相關標準、技術規范要求；壓力試驗程序符合相關標準、技術規范要求。其中詳細說明測試要求；焊后熱處理設備經過校準且在有效期內、壓力試驗設備和量具按照相關測試要求經過校準，且在有效期內。質量控制的重點是識別并修改熱處理程序中的不足；獲取經校準的設備。

（7）材料接收及材料跟蹤控制。確定完整的材料接收(MRI)和材料跟蹤(MTI)報告，材料測試報告（MTR）項目齊全且結果合格。保障材料的追述性信息；如需在母材表面加蓋鋼印做永久性標識，應使用低應力鋼印，保證對原件無害；材料表面的色標正確且適用；可用光譜分析（PMI）確認材料的正確性，并記錄材料的可追溯性。

（8）焊接準備控制。確認焊接準備工作、接頭裝配和尺寸的正確性。待焊表面無油污、油漆、鐵屑、灰塵、等外來污染物；母材無缺陷，如裂紋或分層等；如需烘干除氫，按工藝要求進行；焊接接頭無氧化物、硫化物、碳氫化合物殘留以及任何過多的焊接堆積物；焊接接頭類型、坡口角度、坡口鈍邊和根部間隙符合相關要求；裝配正確且誤差在允許范圍之內；母材尺寸、填充材料和焊接接頭正確；管道焊接裝配時需留有適當的間隙。質量控制的重點是拒收不正確的材料和裝配并監督檢測其改正。

（9）預熱控制。確認預熱設備和預熱溫度。預熱設備和預熱工藝符合相關標準,技術規范要求；預熱范圍和溫度正確；如需要的話，在熱切割或氣刨之前，對相應部位進行預熱；如果需要，應在焊接前加熱以去除濕氣。質量控制的重點是辨別和要求承包商改正加熱過程中的不足。

（10）焊接材料控制。確認焊條、填充金屬、焊劑和保護氣體是否符合規范要求且可以使用。各工藝填充金屬類型和尺寸正確；填充金屬的存放和處理方式正確；填充金屬干凈無污染；焊條藥皮無破損和受潮；焊劑適用于焊接且被正確存放和使用；如需使用保護氣體，應進行適當防護和凈化；氣體成分和純度符合規范要求；對保護氣體和凈化系統定期抽氣以防止空氣反充。質量控制的重點是拒收不符合要求的材料；識別和要求承包商改正錯誤。

2 焊接過程質量控制內容和方法

2.1 質量保證控制

與焊接機構一起建立的質量保證和質量控制體系（即QA/QC體系）。焊工具有合格的焊接資質；焊工了解工作的焊接工藝和要求；需要時進行必要的特別培訓和模擬焊接作業；焊工了解檢驗控制點的要求。質量控制的重點是與焊接機構一起對焊接作業進行復檢；按照相關項目規定對不合格焊縫進行處理。

2.1 焊接參數和焊工技術要求

確認焊接參數和焊工技術符合WPS和WPQ的要求。檢查參數是否相符;如電流、電壓和送絲速度；預熱和層間溫度；焊接速度 （線能量的關鍵因素）；線能量（必須小于等于規范規定的值）等。如果需要焊件樣品的話，該樣品必須經資質焊工完成且滿足焊接工程師的要求。質量控制的重點是檢查工作過程中是否嚴格參照WPS；確認資質焊工，確保合格成品焊道。

2.3 焊件檢查控制

完成焊件尺寸、焊縫外觀以及過程中的無損檢查。檢查焊接中的每道焊縫；確保焊道根部融透；焊道層間清理；每個焊道完成之后需要進行的無損檢測；發現不符合要求缺陷及之后缺陷的清除和焊縫返修；最終完成的焊縫尺寸和外觀是否符合規范和圖紙的要求。質量控制的重點是拒收不合格的焊件。

3 焊接完成后質量控制內容和方法

3.1 外形和修磨控制

核查焊接接頭焊接完成后的驗收、外觀和修磨情況。尺寸、長度和焊接位置符合圖紙，規范和規程的要求；未經批準，不得增加額外焊縫；焊接尺寸和外觀的檢測未發現焊接缺欠、過度扭曲和較差的焊接；臨時性附件和臨時性焊接應去除，且將相應部位修磨至與母材平齊,做相關MT檢測(若需要)；按缺陷驗收類別進行缺陷的復查；如需要，進行焊接材料材質檢驗（PMI），且檢測員應證實滿足焊接需要；確認已完工焊縫上的焊工和焊縫標記；如需要,進行現場硬度檢測（一般來說，須在焊縫、熱影響區以及母材上各取3點進行檢測）。質量控制的重點是按要求對完工的存在問題的焊縫進行返工、清理和修補。

3.2 NDE控制

確認NDE是在允許的地點(主要指RT)進行，在規定的地點(主要指RT)進行NDE；確定檢測頻率和比率；隨機檢查每個焊工的工作；所有無損檢測文件應有正確、完整的記錄。質量控制的重點是對檢測過程中發現的缺陷進行修復；檢測厚壁件、高應力和高強度材料接頭的延遲裂紋；做好記錄。

3.3 焊后熱處理控制

檢查是否按焊接工藝規定進行焊后熱處理。質量控制的重點是確認熱處理工藝正確、適用；同時設備、人員符合要求。

3.4 文件審查控制

審查最終檢驗文件，辨別不準確和不完全的信息。是否正確執行質量計劃中所有的檢查項目；檢驗報告完整，并經相關部門認可和簽章；檢驗結果的評估準確。質量控制的重點是對發現的不足核實；重新進行遺漏和不符合要求的檢查；糾正檢測記錄中的不足。

3.5 不符合項和缺陷控制

在焊接檢驗中的任何時間，如果確定有缺陷或不符合要求的情況，應將該缺陷或不符合情況告知相關責任人，并在下一步工作進行之前予以完全處理和修正，并按照與本程序相同的工作流程重新進行檢驗，直到合格。不符合項的糾正取決于不符合情況的性質及其對工件性能的影響。糾正工作包括重新焊接及后期的相關檢驗工作。

4 其他質量控制內容和方法

（1）無損檢測（NDE）人員資質。參考規程或標準會要求檢查人員符合特定規程要求，并對檢查人員進行認證以滿足要求。若參考規程中列出可供對照的資質認證的具體標準，則按照具體標準審核人員或按業主（客戶）的規定進行其他檢驗來證明其資質。

（2）安全警示。檢驗員應意識到在焊接過程中相關的危險，并應采取適當措施防止檢驗過程中造成傷害。應復查工作場所的安全規程和條例，以確保焊接作業與其相符。檢驗員在焊接現場通常遇到的危險包括電弧輻射、氣體污染、煙塵和灼傷。電弧保護包括可見光、紫外線和紅外線。因而應使用適當的濾光鏡保護眼部，用合適的衣物覆蓋皮膚。有必要采取適當的通風措施以除去煙塵顆粒，包括汽化金屬。在通風不良的地方，要求配備呼吸過濾保護裝置;在使用保護氣體進行焊接時，若空間有限會導致氧氣不足,應仔細復查這些地方的通風設施。焊接會產生灼傷眼睛的火花和其他氣體懸浮顆粒。必須進行適當的警告。同時,必須注意工作區域內吊裝、運輸、機電等操作潛在的安全危險。作業之前,確保工作區域安全,特別是交叉作業時,必須更加小心。

[1]劉學兵.鋼結構冬季施工技術難點與對策[J].建筑技術開發,2011(8):12-16.

[2]弓明.淺談超聲檢測在建筑鋼結構焊接工程質量控制中的運用[J].四川建材,2008(4):2-3.