淺談同外徑不同厚度鋼管對接焊縫的質量控制

李靈芝，高傳孝

（1.中煤第五建設有限公司第五工程處，江蘇 徐州 221140；2.中煤第五建設有限公司現代鋼結構廠，江蘇 徐州 221140）

鋼結構焊接缺陷的產生過程十分復雜，缺陷對焊接結構承載力有非常顯著的影響。結合湖北黃石工程不同厚度同外徑鋼管的對接焊縫，從人、機、料、法、環五個方面進行分析，通過更換藥芯焊絲、制定新的焊接工藝等，確保焊縫質量。

螺旋鋼管；焊接工藝；焊接缺陷

1 工程概況

黃石工程為三連跨鋼結構廠房，建筑面積19216 m2，廠房格構柱采用雙肢鋼管混凝土柱（見圖1），為砼泵送頂升澆筑密實。鋼管柱截面由上下兩節柱組成：上節柱為焊接H型鋼，下節柱由同外徑、不同厚度的螺旋鋼管φ750×20和φ750×10對接而成。

該工程擁有260t的行車噸位，如此噸位的行車在我國鋼結構廠房中僅有兩部，而行車所受到的荷載全部通過鋼管柱傳遞到地基基礎。該工程合同工期為90d，如果按照鋼管內加襯管的對接方式，僅襯管加工就需要30d，然后再焊接完成，中間施工所需要的時間已滿足不了合同工期要求。因此，采取用兩鋼管厚度差來代替襯管。這樣可以節省材料，節約加工工期。

圖1

2 影響焊接質量的因素

人、機、料、法、環。

2.1 人

焊接作業人員因素。

加強對焊工的質量意識教育，由有經驗的高級焊工施焊，并定期對對焊工進行崗位培訓，從實踐上提高操作技能，并嚴格執行焊接工藝規程，認真執行考試制度。

2.2 機

焊接設備集中，探傷儀器老化。

變壓器超負荷，進行鋼柱對接焊時需限制某些設備工作，由于探傷儀是過去的模擬機, 判斷曲線要靠自己計算后繪制的，測出的數據誤差大，易產生誤判。

2.3 料

鋼管表面清渣不徹底，現所有鋼管均通過拋丸機進行表面處理。焊絲表面鍍層不均勻，為使焊縫達到要求，即表面無氣孔、根部收縮小等，將實心焊絲更換成藥芯焊絲。

2.4 法

只有同壁厚管對接焊接工藝，無不同壁厚同外徑鋼管對接焊接工藝，根據有關規定和國家標準制定新的焊接工藝并進行評定。

2.5 環

天氣炎熱，焊接區風扇多風大。

本工程加工期在8、9月份，加工現場炎熱,為確保施工人員身心健康，對現場降溫配置風扇，調整風扇使之不正對焊縫方向，降低焊接速度也可以緩解風扇帶來的影響。

3 影響焊接缺陷的幾個方面

根據GB50205-2001鋼結構工程質量驗收規范要求，二級焊縫必須滿足（表1）。

表1

通過現場調查，找出經常出現問題的方面，整理出下表（見表2）。

表2

由表2可以看出，影響焊接質量的主要問題是焊縫內部缺陷，其累計頻率達到64.3%，成為解決問題的主要對象。

4 常見焊接缺陷的防止措施

4.1 未焊透

焊接時接頭根部未完全熔透的現象。

巴志鵬認為，中國共產黨的生態文明建設思想是對中國古代樸素的人與自然和諧觀“天人合一”及樸素的自然倫理“仁民愛物”論等傳統生態文化的揚棄和對馬克思恩格斯的人與自然協調發展觀的傳承［19］。而榮開明則認為，生態文明建設思想的主要淵源，包括馬克思主義生態文明理論，黨的三代領導集體探索中國社會主義建設的論述和前期經驗，國外有關生態文明建設的理念和經驗，中華文明中的生態文明智慧［20］。

4.1.1 產生原因及危害

焊件坡口角度和裝配間隙過小，鈍邊太大和坡口邊緣不齊，電流小而運條速度過快，焊條傾斜角度不正確等。此外，焊件坡口表面清理不凈、背面清根不徹底也容易產生未焊透。未焊透減少了焊縫的有效工作截面，造成嚴重的應力集中，大大降低了焊接強度。

4.1.2 防止措施

正確選定坡口形式和裝配間隙，認真清除坡口邊緣兩側污物。選擇合適的焊接電流，運條時隨時注意調整焊條角度，使熔敷金屬和母材之間充分均勻地加熱和熔化。

4.2 表面氣孔

焊接過程中熔池金屬高溫時吸收和產生的氣泡，在冷卻凝固時未能逸出而殘留在焊縫金屬內所形成的孔穴，稱為氣孔。氣孔是一種常見缺陷，不僅出現在焊縫內部和根部，也出現在焊縫表面現象。

防止措施：焊前仔細清理母材和焊絲表面油污、鐵銹等，適當預熱除去水分；焊前嚴格烘干焊接材料，低氫型焊條必須存放在焊條保溫桶中；采用合適的焊接電流、電壓及焊接速度。

4.3 咬邊

因焊接造成沿焊趾（或焊根）處出現的低于母材表面的凹陷或溝槽稱為咬邊。它是由于焊接過程中，焊件邊緣的母材金屬被熔化后，未及時得到熔化金屬的填充所致。咬邊可出現于焊縫一側或兩側，可以是連續的或間斷的。

防止措施：選擇適當的焊接電流、電壓和焊接速度，采用短弧操作，掌握正確的運條手法和焊條角度，坡口焊接時，保持合適的焊條離側壁的距離。

4.4 根部收縮

根部收縮缺陷由于焊接參數選擇不正確或操作不當，在焊道根部形成焊道表面收縮。

形成原因：焊接電流太小、焊接速度太快或間隙小，使得熔池溫度過低，形成焊道收縮。

預防措施：調節好焊接電流，控制焊接速度，嚴格控制好層間溫度，控制對口間隙及鈍邊厚度。

4.5 其他

焊縫化學成分或組織成分不符合要求：焊材與母材匹配不當，或焊接過程中元素燒損等原因，容易使焊縫金屬的化學成份發生變化，或造成焊縫組織不符合要求。這可能帶來焊縫的力學性能的下降，還會影響接頭的耐蝕性能。

5 根據影響焊接質量的主要因素，制定相應的對策（見表3）

表3

6 對策實施

6.1 實施一

對所有持有高級焊工證的人員進行現場考試，使之實際操作達到焊接水平時方可進行螺旋鋼管對接焊。

6.2 實施二

為滿足本工程的技術要求,購置一臺數字式HS600探傷儀，判斷曲線是自動生成，減少人為繪制曲線的誤差。數據顯示直觀、易判斷，探傷檢測數據準確率100%。

6.3 實施三

到現場摸索、進行焊接試驗，將鋼管管徑分成4段對焊，每段對焊分別采用三種焊接方式，如圖2所示。通過調整不同的焊接手法來達到焊接要求。焊接時要做好電流、電壓、焊接速度記錄，最終總結歸納數據，制定適合不同壁厚且管徑＞400mm對接焊縫的工藝，焊縫探傷合格率100%，通過施焊、探傷檢驗、外觀檢驗符合圖紙和標準要求。

圖2

7 效果檢查

通過嚴格的PDCA循環，使原來很難控制的不同厚度同外徑的螺旋鋼管柱縫的質量得到了很好的控制。焊縫隨意抽查合格率達到了100%，達到了預期效果。焊接施工質量得到保證，受到甲方、監理及質量監督部門的好評，獲得了良好的社會形象。

8 結語

湖北黃石工程在開工之初，通過試驗、調查，掌握了影響焊縫質量的各項因素，通過分析，認真找出影響焊接質量因素的主要原因，并制定了專項針對性措施。堅決杜絕鋼結構工程各種焊接缺陷，并避免其他鋼結構焊接缺陷的產生，確保了不同厚度同徑的螺旋鋼管對接焊縫的施工質量。

[1]GB50205-2001 鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[2]倪真.鋼結構焊接缺陷對施工質量的影響[J].鋼結構，2013（3）.