淺談機車鋼結構焊接質量的檢驗

茍建軍

摘 要：隨著我國經濟的高速發展，焊接鋼結構件越來越廣泛的應用到各制造領域，特別是在機車制造領域提出的“高速、重載”，對機車焊接鋼結構的質量要求提出了更高的要求，而焊接質量的好壞直接影響到焊接鋼結構的質量好壞，同時影響到機車的安全性和可靠性。因此，我們加強對焊接鋼結構的質量檢驗，確保這一特殊過程的有效控制和把關尤為重要。文章就對鋼結構焊接中出現的缺陷以及鋼結構焊接檢驗的基本內容做了闡述。

關鍵詞：焊接；鋼結構；質量檢驗

由于焊接鋼結構具有強度高、自重輕、整體剛性好、抗變形能力強，同時經濟性好等一系列優點，所以取代了鍛件、鑄件成為機車走形部位的承力構件，焊接質量的好壞直接影響到鋼結構的整體質量以及機車的安全性和可靠性。作為特殊過程的焊接，必須做好焊前、焊中、焊后的質量檢驗，確保焊接檢驗的規范、全面、有效，已經成為各質檢單位重要的研究課題之一。

1 鋼結構焊接出現的缺陷

鋼結構焊接缺陷是指鋼結構焊接接頭的不完整性，主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺欠等。鋼結構焊接缺陷會減少焊縫截面積，降低承載能力，產生應力集中，引起裂紋；降低疲勞強度，易引起焊件破裂導致脆斷，會嚴重影響鋼結構的質量。未達到焊接標準的鋼結構，一旦應用到機車制造中，將成為極大的質量隱患，甚至導致機車安全事故。

鋼結構焊接缺陷主要有以下幾類：

1.1 外觀缺陷

外觀缺陷（也稱“表面缺陷”）是指不用借助于儀器，從鋼結構工件表面就可以發現的缺陷。常見的外觀缺陷有咬邊、焊瘤、凹陷及焊接變形等，有時還有表面氣孔和表面裂紋以及單面焊的根部未焊透等。

1.2 氣孔和夾渣

在焊接時，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成空穴就是氣孔缺陷。其氣體可能是焊接中對熔池的保護不夠，熔池從外界吸收的，也可能是焊接冶金過程中反應生成的。氣孔缺陷的危害是減少焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，從而降低接頭的強度，降低塑性，還會引起泄漏等，另外，氣孔也是引起應力集中的因素，氫氣孔還可能促成冷裂紋。

夾渣就是焊后溶渣殘存在焊縫中的現象。點狀夾渣的危害與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會產生尖端應力集中，尖端還會發展為裂紋源，危害較大。

1.3 裂紋

裂紋就是焊縫中原子結合遭到破壞，形成新的界面而產生的縫隙。從產生的溫度上看，裂紋有兩類，一是冷裂紋，二是熱裂紋。冷裂紋就是指在焊畢冷至馬氏體轉變溫度M3點以下產生的裂紋，一般是在焊后一段時間（幾小時，幾天甚至更長）才出現，故又稱延遲裂紋。熱裂紋是指產生于Ac3線附近的裂紋，一般是焊接完畢即出現，又稱結晶裂紋。這種裂紋主要發生在晶界，裂紋面上有氧化色彩，失去金屬光澤。裂紋對鋼結構的危害是非常大的，尤其是冷裂紋，可能引起鋼結構的脆斷，給鋼結構帶來的危害可以說是災難性的。

1.4 未焊透

未焊透就是鋼結構金屬未熔化，焊縫金屬沒有進入接頭根部的現象。產生未焊透的原因主要有：（1）焊接電流小，熔深淺。（2）坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊太大。（3）磁偏吹影響。（4）焊條偏芯度太大。（5）層間及焊根清理不良。未焊透的危害之一是減少了焊縫的有效截面積，使接頭強度下降。其次，未焊透引起的應力集中所造成的危害，比強度下降的危害大得多。未焊透嚴重降低焊縫的疲勞強度。未焊透可能成為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要原因。

1.5 未熔合

未熔合是指焊縫金屬與鋼結構金屬，或焊縫金屬之間未熔化結合在一起的缺陷。產生未熔合缺陷的原因主要是：（1）焊接電流過小。（2）焊接速度過快。（3）焊條角度不對。（4）產生了弧偏吹現象。（5）焊接處于下坡焊位置，鋼結構未熔化時已被鐵水覆蓋。（6）鋼結構表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與鋼結構間的熔化結合等。未熔合是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對承載截面積的減小都非常明顯，應力集中也比較嚴重，其危害性僅次于裂紋。

2 鋼結構焊接檢驗的基本內容

焊接檢驗就是根據焊接產品的材料組成、結構形式和設計制造的工藝特點，從控制和保證質量的角度去分析產品在形成過程中的每一道可能出現的質量問題，據此設立相應的質量控制點，實施必要的檢驗手段，從而達到質量控制的目的。

2.1 技術能力的檢驗

這包括兩個方面，一方面對鋼結構焊接的有關技術文件進行檢驗，確保焊接技術文件的科學新和可操作性，這就是我們通常說的焊接工藝評定，工藝評定就是按技術文件的技術規范要求制作工作試件，通過焊縫的機械性能試驗來驗證，比如拉伸試驗、硬度試驗、缺口沖擊試驗、彎曲試驗、斷口試驗、金相試驗等。另一方面是驗證焊工技能能力的檢驗，就是讓具備等同材質、板厚、焊接位置、接頭形式的有資質的焊工，在鋼結構焊接生產前焊接工作試件，工作試件和實際產品生產的材質、板厚、焊接位置、接頭形式相同，從而驗證焊工的技能水平，確保產品的質量，工作試件的實驗一般包括斷口試驗、焊縫宏觀金相試驗等。

2.2 焊接前的檢驗

在鋼結構焊接前，首先，對焊接設備的檢驗，保證焊接電流、電壓的正確性。其次，檢驗焊前工件的坡口、組對間隙、錯邊量是否達到技術規范要求。再者，檢查點固焊和定位焊質量，檢驗點固焊是否徹底打磨處理，定位焊端頭是否進行打磨處理。第四，檢查焊縫區域20cm內清潔度的檢查，檢驗焊縫進行焊前打磨和去油污處理是否達到要求。第五，對有預熱要求的工件是否達到預熱溫度的要求。

2.3 焊接過程中的檢驗

主要包括對焊接參數如焊接電流、電壓、氣流量、焊接速度的檢驗。其次是焊接層間的清鏟、層間溫度的控制檢驗。再則是對焊接順序的控制檢驗。在檢驗的同時，要做好檢驗記錄，形成焊接檢驗文件。焊接過程中的檢驗是焊接過程中最重要的環節，它直接對鋼結構件的形成產生重要影響。因此，質檢單位應熟悉焊接工藝、焊接規范和設計要求，選擇適當的檢驗控制點，能最大限度的降低廢品率，減少返工，實現焊接質量目標。

2.4 焊接后成品的檢驗

對鋼結構焊接后成品的檢驗，方法有很多，這也是事后把關的重要環節，常見的無損檢驗方法有以下幾種：

2.4.1 外觀檢驗

焊接接頭的外觀檢驗是一種手續簡便而又應用廣泛的檢驗方法，是成品檢驗的一個重要內容。檢驗的內容主要焊縫表面是否有缺陷及尺寸上是否存在偏差等。一般通過肉眼觀察，借助標準樣板、量規和放大鏡等工具進行檢驗。若焊縫表面出現缺陷，焊縫內部便有存在缺陷的可能。

2.4.2 致密性檢驗

鋼結構焊接后利用致密性檢驗方法可以檢查出焊接過程中存在的缺陷問題，可以有效保證鋼結構焊接的安全性和可靠性。

2.4.3 物理方法的檢驗

通過利用一些物理現象對鋼結構焊接質量進行檢驗的方法稱為物理方法的檢驗。而在檢查材料和施工工藝內部是否存有缺陷時，通常采用無損探傷的方法，對材質，規格，溫度，檢測對象運行條件進行綜合分析。

3 結束語

總而言之，隨著機車制造領域向“高速、重載”方向發展，對機車鋼結構的承載能力和可靠性提出了更高的要求。因此，我們要加強對鋼結構焊接質量的檢驗，提高鋼結構質量，確保機車焊接鋼結構的安全性和可靠性。在對鋼結構焊接質量進行檢驗時，質檢人員應具備一定的檢驗水平，熟練掌握檢驗的相關內容，選擇適當的檢驗方法，進行科學的焊接檢驗，以保證鋼結構的焊接質量。

參考文獻

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