水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制研究

汪丹杰

（中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制研究

汪丹杰

（中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

在水電工程的永久金屬結(jié)構(gòu)安裝施工過程中，最為關(guān)鍵的施工工序、同時(shí)也是最不好處理的施工工序就是對(duì)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接。在對(duì)水電工程的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí)，水電工程金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量會(huì)受到很多因素的影響。而水電工程金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量不僅體現(xiàn)了水電施工企業(yè)的施工水平，更為重要的是它還直接關(guān)系到水電工程能否安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。因此，水電施工企業(yè)要清楚的知道影響水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的主要因素，并采取相應(yīng)的措施來加強(qiáng)金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量，從而有效地提高金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量，以確保水電工程安全穩(wěn)定的運(yùn)行。本文首先簡單的介紹了影響水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的主要因素，接著從水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊前、焊中和焊后三個(gè)階段進(jìn)行質(zhì)量控制，以供相關(guān)人士參考。

金屬結(jié)構(gòu)焊接；影響因素；質(zhì)量控制

前言

在水電站永久金屬結(jié)構(gòu)安裝施工過程中，一道極為關(guān)鍵的工序就是金屬結(jié)構(gòu)的焊接工序，因?yàn)榻饘俳Y(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的好壞決定著設(shè)備能否安全的運(yùn)行。特別是水電工程在進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)的焊接時(shí)，會(huì)受到很多不確定因素的影響，這會(huì)嚴(yán)重影響金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。從目前水電工程所發(fā)生的金屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量事故來看，絕大多數(shù)都是因?yàn)榻饘俳Y(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工焊接質(zhì)量沒有得到有效地控制造成。因此，如何保證水工永久金屬結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝焊接質(zhì)量，是每一個(gè)建筑施工企業(yè)面臨的課題，同時(shí)也是企業(yè)的施工技術(shù)、管理水平的具體體現(xiàn)。

1 影響水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的主要因素

影響金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的因素很多，如施工作業(yè)人員的技能水平、焊接設(shè)備的選擇、母材焊接部位的處理、焊材的選擇、施工方法、施工環(huán)境等等，主要?dú)w納有以下幾點(diǎn)：

1.1 施工人員的因素

人類社會(huì)的任何生產(chǎn)活動(dòng)都離不開人的作為。在金屬結(jié)構(gòu)焊接施工中，各種不同的焊接方法對(duì)人的依賴程度不同，對(duì)以手工焊為主的焊件，電焊工的技術(shù)水平、工作態(tài)度對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用；即使是自動(dòng)化焊接設(shè)備也需要人來操作，如果操作人員粗心大意、不按規(guī)程操作也會(huì)給焊接質(zhì)量帶來隱患。

1.2 施工設(shè)備的因素

在水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接的施工過程中，各種焊接設(shè)備的性能、穩(wěn)定性與可靠性直接影響著焊接質(zhì)量。而且金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化程度高的設(shè)備非常依賴。

1.3 材料的因素

在水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接的施工過程中，母材的采購、保管、焊接部位的處理、特別是對(duì)焊材的選擇、使用條件是否滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，都會(huì)影響焊接質(zhì)量。因此，水電工程的施工企業(yè)在進(jìn)行母材及焊接材料采購時(shí)，一定要嚴(yán)格地要求采購部門必須按照技術(shù)部門提出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采購。因?yàn)槟覆暮秃附硬牧系淖陨碣|(zhì)量是保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)和前提。

1.4 焊接工藝、方法的因素

焊接施工前，沒有對(duì)不同牌號(hào)、厚度的母材做焊接工藝評(píng)定或者在焊接施工過程中沒有嚴(yán)格的按照焊接工藝評(píng)定中規(guī)定的對(duì)焊接部位的處理、焊接方法、施焊速度、焊接電流要求進(jìn)行焊接作業(yè)，也會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響；對(duì)大型水工鋼結(jié)構(gòu)或者是焊縫較為集中的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接施工時(shí)，沒有做焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書或沒有按照作業(yè)指導(dǎo)書中規(guī)定的施工方法、焊接順序、技術(shù)要求等進(jìn)行焊接施工，也是影響焊接質(zhì)量主要因素之一。

1.5 環(huán)境因素的影響

在水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接的施工過程中，由于焊接操作常常在室外露天進(jìn)行，所以金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量在很大程度上會(huì)受到外界自然條件（如溫度、濕度、風(fēng)力）的影響。同時(shí)，在水電工程的施工過程中，有很多的壓力鋼管在安裝焊接的時(shí)是在引水隧洞中狹小的空間內(nèi)進(jìn)行，施工難度的增加也會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成不利的影響。

2 焊前質(zhì)量控制

焊接施工前，應(yīng)針對(duì)不同的焊接結(jié)構(gòu)及施工邊界條件編制焊接工藝方案，對(duì)重要部位編制焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書，內(nèi)容應(yīng)包括焊接方法、焊接環(huán)境要求、焊接順序、焊材的要求及使用條件、焊接電流的控制要求、焊接設(shè)備的選擇及配置、焊接質(zhì)量控制點(diǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)點(diǎn)等，同時(shí)做好以下工作：

對(duì)參與焊接施工的作業(yè)人員做好技術(shù)交底工作，并加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)培訓(xùn)。所有參加焊接施工的作業(yè)人員必須是通過職業(yè)技能培訓(xùn)考試合格并獲得執(zhí)業(yè)資格證的專業(yè)技術(shù)工人；在水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接的過程中，所用到的機(jī)械設(shè)備主要是焊機(jī)和焊工所用的工具。焊接過程中的機(jī)械設(shè)備對(duì)金屬結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量有著重要影響。因此，焊接施工現(xiàn)場所用的焊接設(shè)備要根據(jù)焊接母材的材質(zhì)、焊材的牌號(hào)及現(xiàn)場條件進(jìn)行配置，結(jié)合工程的特點(diǎn)，配置的焊接設(shè)備要滿足性能可靠、操作方便。

3 焊接過程控制

水工鋼結(jié)構(gòu)的安裝焊縫施工是形成最終產(chǎn)品的關(guān)鍵工序，應(yīng)嚴(yán)格按照預(yù)先制定的施工工藝流程進(jìn)行施工，并建立完善的質(zhì)量保證體系，做到事前有計(jì)劃、過程有措施、結(jié)果有評(píng)價(jià)。在水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接的過程中，按工藝流程主要做好以下控制工作：

防止金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的運(yùn)輸變形，保證構(gòu)件的拼裝尺寸。水工鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場安裝施工時(shí)往往都是以單元部件最終在安裝部位組裝成整體，由于在組裝前單元件的剛度較差，在運(yùn)輸過程中容易產(chǎn)生塑性變形，影響整體拼裝精度，也會(huì)給安裝焊縫的焊接質(zhì)量帶來不利影響，故在現(xiàn)場運(yùn)輸過程中應(yīng)對(duì)易發(fā)生變形部位采取支墊、支撐或其他保護(hù)措施；結(jié)構(gòu)構(gòu)件在拼裝完成后應(yīng)進(jìn)行整體尺寸校核，確認(rèn)滿足設(shè)計(jì)要求后在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)受力點(diǎn)或剛度較大部位進(jìn)行點(diǎn)焊加固定型，重新復(fù)核構(gòu)件的整體尺寸；復(fù)核構(gòu)件的尺寸無誤后，清理焊縫，以保證焊縫的清潔度，然后根據(jù)焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定的順序進(jìn)行焊接施工，為防止因焊接應(yīng)力過大產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，應(yīng)采取對(duì)稱分段焊接，以水工鋼閘門為例，應(yīng)首先對(duì)主橫梁和縱梁進(jìn)行焊接，然后對(duì)閘門面板進(jìn)行焊接；在進(jìn)行水工金屬結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，為防止對(duì)接焊縫的起點(diǎn)和終點(diǎn)焊縫質(zhì)量，應(yīng)增設(shè)引弧板，施焊結(jié)束后將引弧板切割掉，用角磨機(jī)將切割部位打磨平整，在焊接的過程中，盡量避免強(qiáng)制裝配，對(duì)于交叉處的焊縫和方向急劇變化的焊縫處不要進(jìn)行定位焊。

3.1 水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制幾點(diǎn)要求

為保證焊縫焊接質(zhì)量，施焊前，操作人員應(yīng)在焊接試板上試焊，從而調(diào)整好焊接的參數(shù)，使焊接工作順利完成。其次，為了預(yù)防內(nèi)焊瘤的產(chǎn)生，在施焊的過程中，要對(duì)焊接的速度、電流強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對(duì)于溫度過高的熔池，一定要進(jìn)行停弧降溫；對(duì)于焊縫較為集中的部件，如壓力鋼管岔管的焊接，應(yīng)先進(jìn)行拼裝點(diǎn)焊成型后，進(jìn)行對(duì)稱分段焊接，同時(shí)為防止焊接應(yīng)力過大產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，可在焊接過程中對(duì)焊縫進(jìn)行錘擊來消除焊接應(yīng)力；露天焊接施工應(yīng)在恒溫情況下進(jìn)行焊接，如焊接環(huán)境溫差較大，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行保溫措施，防止焊縫因溫差原因產(chǎn)生收縮變形，杜絕在雨天進(jìn)行焊接施工；對(duì)于板厚超過30mm的壓力鋼管進(jìn)行對(duì)接施焊時(shí)，應(yīng)采用紅外線或者電加熱板在焊縫處預(yù)熱后進(jìn)行焊接，焊接完成后做好保溫措施，防止焊縫應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋；如采用低氫型焊材作為填充材料時(shí)，應(yīng)對(duì)焊材進(jìn)行烘烤，并在保溫盒中保溫；在國際施工項(xiàng)目中，由于項(xiàng)目屬地國材料市場的原因，往往會(huì)出現(xiàn)已知母材和未知母材進(jìn)行焊接，應(yīng)對(duì)這兩種材質(zhì)焊接質(zhì)量控制應(yīng)先做焊縫試件進(jìn)行物理試驗(yàn)來驗(yàn)證其可焊性能。

3.2 焊接檢驗(yàn)

焊接完成后，需要對(duì)工程進(jìn)行質(zhì)量檢查。焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)方法分為外觀檢查、超聲波探傷檢驗(yàn)和射線檢驗(yàn)3種。對(duì)于一級(jí)焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷、X射線檢驗(yàn)都合格；對(duì)于二級(jí)焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格；對(duì)于三級(jí)焊縫只需外觀檢查合格即可。

4 焊后質(zhì)量控制

在焊接的過程中，由于種種原因容易造成焊接缺陷的產(chǎn)生，當(dāng)焊縫內(nèi)部質(zhì)量合格僅有表面缺陷時(shí)，可對(duì)這些缺陷進(jìn)行補(bǔ)焊，若焊縫經(jīng)無損探傷檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部出現(xiàn)夾渣，氣泡或裂紋時(shí)，就必須對(duì)不合格焊縫進(jìn)行清除重新焊接，并在進(jìn)行返修的過程中，要對(duì)焊縫的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

在對(duì)焊縫進(jìn)行返修時(shí)，焊縫打磨的長度一定要適當(dāng)，一般打磨的總長度應(yīng)為返修時(shí)的長度再加上50mm左右，并在返修的過程中要形成船形的圓滑過渡;對(duì)于焊縫打磨的深度，不得低于缺陷深度的1.5mm，但是對(duì)于根部缺陷的焊縫，一定不能將其打透；對(duì)于不合格焊縫的清理通常用碳弧刨將不合格焊縫刨除；指對(duì)焊接產(chǎn)品的檢驗(yàn)、驗(yàn)收和對(duì)質(zhì)量偏差的糾正。

從理論上分析，計(jì)劃預(yù)控所制定的方案越周密，水電工程金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量就會(huì)越高。但客觀上，相當(dāng)部分的工程因?yàn)闀?huì)不可避免的出現(xiàn)一些難以預(yù)料的影響因素，使得其難達(dá)到。因此，水電工程的施工企業(yè)必須清楚的知道這些影響因素，讓施工人員在施工的過程中，盡可能的避免這些影響因素，從而提高水電工程金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。

5 結(jié)語

隨著國內(nèi)水電市場的萎縮，水電工程建筑企業(yè)相互之間的競爭愈來愈激烈，只有通過不斷地技術(shù)進(jìn)步，管理水平提高的企業(yè)才能在激烈的市場競爭中得到發(fā)展，水電工程的金屬結(jié)構(gòu)焊接施工水平的高低也是水電工程建筑企業(yè)綜合實(shí)力的一部分，這就需要水電工程建筑企業(yè)加強(qiáng)金屬結(jié)構(gòu)的施工管理、從而提高水電工程金屬結(jié)構(gòu)的施工水平，以保證水電工程建筑企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

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