鋼結構焊接技術及質量控制要點探析

高艷琦

摘要：鋼結構工程在工業以及公共建筑領域的應用非常廣泛，而焊接工序又是鋼結構加工制造中的關鍵工序，加強焊接工序的質量控制，不僅可以提高鋼結構產品的質量，對整個鋼結構工程質量的提高也有很重要的作用。本文在此對鋼結構焊接的不同技術以及注意的問題作了一定的研究。

關鍵詞：鋼結構；焊接技術；質量

一、鋼結構焊接工作基本要求包括以下幾點

1、開展焊接工作之前，檢查焊接設備是否處于正常工作狀態，確認儀表工具是否齊全。同時，若鋼結構構件的焊縫外觀不符合建筑標準，相關人員需及時對其進行修磨，并保證螺栓球網架、T、K形節點焊縫符合國家焊縫標準。

2、由于鋼結構焊接所需的材料較為特殊，相關人員需選用相對應的焊條進行鋼結構焊接工作，如，對于Q345鋼結構材料，需選用E5015型焊條；而對于Q235鋼結構材料，需選用E4303型焊條。

3、鋼結構焊接順序應充分考慮焊接節點的不同間隙，順序為：先對間隙較小的節點進行焊接，再對間隙較大的節點進行焊接，從而避免鋼結構出現焊接所造成的變形情況。

4、在焊接過程中，及時清理焊渣，以便維持鋼構件的表面光滑，這就要求工作人員選擇較為合適的電流，并控制好運弧與角度。

二、不同情況鋼結構焊接技術

鑒于鋼結構焊接的情況較多，如采用定位焊、磨修和返修焊等，而因為焊接施工環境的不同的又會出現冬雨季焊接鋼結構，這些不同情況要求的鋼結構焊接技術都相應有其特殊性，結合工程實踐，筆者將對其進行詳細探討。

1、冬雨季鋼結構焊接技術

對于冬季焊接鋼結構的現場焊接時，當風力大于6級時，在焊接處周圍設置擋風屏，和雨雪遮擋傘，以防止風力和雨雪影響焊接質量。焊接鋼結構前應當清除焊接件表面的水、雪和水分，并用火焰將焊接縫兩側加熱到36℃以上，再進行焊接。焊接完畢后，仍應保留擋風，防雨、雪措施直到焊件自然冷卻到環境溫度為止。

雨季焊接作業區的相對濕度應當確保小于90%，當焊件表面潮濕或有冰雪覆蓋時，應采取加熱祛濕除潮措施。而對于冬季焊接時，焊接作業區的環境溫度低于0℃時，應將構件焊接區各方向大于或等于兩倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內的母材，加熱到20℃以上后方可施焊，且在焊接過程中均不低于這一溫度。實際加熱溫度應根據構件的構造特點、鋼材類別及質量等級和焊接性能、焊接材料熔敷金屬擴散氫含量、焊接方法和焊接輸入等因素確定，其加熱溫度應高于常溫下的焊接預熱溫度，并由焊接技術責任人制定作業方案經認可方施焊。

2、定位焊

鑒于鋼結構建筑，其一個節點通過存在較多構件，因此定位焊在鋼結構焊接中尤其存在較多。施工時，定位焊采用的焊材型號應與焊件材質相匹配，焊縫應與最終焊縫有相同的質量要求，而且焊接必須由持有相應合格證的焊工施焊。

進行鋼結構定位焊施工，定位焊縫應距設計焊縫端部30mm以上，長度為60―100mm，定位焊縫的間距一般為400―600mm。對于長大桿件應適當加大定位焊縫長度，并縮短其間距。定位焊縫的焊角尺寸不大于設計焊角尺寸的一半，但不應小于4mm。

結合工程實踐，筆者總結了定位焊縫質量的判定標準以及處理技術。定位焊縫的余高不應過高，定位焊縫的兩端應與母材平緩過渡，以有效地防止正式焊接時產生未焊透等缺陷。若定位焊縫出現開裂，則必須把裂紋處的焊縫鏟除后重新定位焊。在定位焊之后，如出現接口不齊，應進行校正，然后才能正式焊接。定位焊縫不得有裂紋、夾渣、焊瘤。對于開裂的定位焊縫，必須先查明原因，然后再清除開裂焊縫，并在保證桿件尺寸正確的條件下補充定位焊。

3、磨修和返修焊

焊角尺寸、焊坡、余高等超出規定上限值的焊縫及小于1mm且超差的咬邊，必須修磨勻順。焊縫咬邊超過1mm或焊角尺寸不足時，可采用手工焊補焊，補焊后，修磨勻順。焊接時應采用碳弧氣刨或其它機械方法，清除焊接缺陷，在清除缺陷時，刨除利于返修焊的坡口，并用砂輪磨掉坡口表面的氧化皮，露出金屬光澤。焊接裂紋的清除長度應由裂紋端各外延50mm。鋼結構返修焊縫應按原焊縫質量要求檢查；尤其是對于重大缺陷（主要是裂紋）的修補，應做好修補記錄。

4、坡口焊技術

對于坡口焊應保證坡口面平順、切口邊緣不得有裂紋等。坡口平焊時宜為4mm～6mm；立焊時宜為3mm～5mm。焊縫的根部、坡口端面以及鋼筋與鋼墊板之間均應融合良好，在焊接過程中應經常清理焊渣。而且應當采用幾個接頭輪流進行施焊；焊縫的寬度應大于V形坡口的邊緣2mm～3mm；焊縫余高不得大于3mm，而且宜平緩過渡至鋼構件表面；當發現接頭中存在有弧坑、氣孔以及咬邊等缺陷時，應采取立即補焊措施。

三、鋼結構焊接質量管理措施

1、成立施工質量管理小組，由總經理擔任組長，質管部經理擔任秘書長，由法務部、財務管理部、供應齊套部、技術管理部、行政安全部、人力資源部組織精干力量參加。管理小組每個組員都有自己負責的板塊，制定崗位責任制，加大走動式管理巡查力度，確保施工過程中的質量管理疏而不漏、有條不紊。

2、加大員工培訓工作力度，要求所有的電焊工均持證上崗，起重機司機、叉車司機等配合工位的操作工的證件管理也不容忽視。我們每月對工人進行現場業務知識考試，杜絕一證多人、借證上崗的現象發生。員工培訓工作由人力資源部負責。

3、加大現場安全檢查力度，杜絕發生習慣性違章事故，對于高空作業的材料擺放管理、人員及設備的安全繩管理、現場防火和設備保護管理等環節，進行嚴格的檢查。徹底杜絕特重大安全事故的發生，保證工傷率在3‰以下?，F場安全檢查工作由安全監察部負責。

4、嚴格現場施工對施工技術措施的履行檢查，確保我們在策劃階段設計的施工要點在實際施工中能夠履行到位。杜絕出現違規施工的情況，杜絕出現因為材料管理發放錯誤造成的不合格焊點的出現?，F場施工檢查由技術部負責

四、鋼結構焊接施工還應注意的幾個注意事項

1、焊接材料與母材的匹配

雖然焊接材料的選擇是設計人員的責任。但是由于種種原因，部分設計人員并沒有重視此類問題，導致現場焊接出現問題。焊接材料與母材匹配的原則是“不同強度等級母材選型；鑄鋼件與鋼材焊接時，焊接材料按鋼材選型。原因是焊接材料的強度普遍要求高于母材，材料連接處的焊接材料的強度不應與母材強度相差過大。

2、要重視焊前及焊接過程的控制和焊后處理

焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻過程。在施焊時，焊件上產生不均勻的溫度場，焊縫及附近溫度高，達1600℃以上，其鄰近的區域則溫度急劇下降。不均勻的溫度場產生不均勻的膨脹。高溫處的鋼材膨脹最大，由于受到兩側溫度較低，膨脹較小的鋼材的限制，產生熱狀態塑性壓縮。在焊縫冷卻之后，會產生殘余應力或變形。另外，實際焊接接頭中，有的焊件不能自由伸縮。施焊時膨脹受到阻礙，焊縫冷卻后便產生了約束應力。

焊接殘余應力和變形的存在，會降低結構鋼度，對壓桿穩定產生不利影響，在低溫下使裂縫發展，加速構件的脆性破壞，并對疲勞強度不利。

為了減少產生焊接殘余應力和變形，在施焊前可以采用預設反變形，預熱等措施進行預防；在焊接過程中采用合理的施焊次序，如鋼板對接時采用分段退焊，厚焊縫采用分層焊，工字形截面按對角跳焊等；焊后可采用消氫處理或焊后熱處理等方式消除應力、矯正變形。

3、焊接對作業環境的要求

鋼材焊接對環境的要求非常嚴格，如果在不良環境中施焊，就會產生焊接質量問題。因此，我們對鋼結構有三不焊的要求，即四級以上大風天不焊，雨天不焊，低溫不焊。這類天氣，焊接后焊縫材料降溫迅速，易造成焊接處產生較大殘余應力或變形，甚至產生裂紋。

五、結語

總之，為了確保工程質量的目的，在多數情況下為了有效地控制鋼結構的焊接變形，根據焊接要求的不同采取相對應的鋼結構焊接技術。并且在實踐中，由于材料、結構以及焊接施工現場環境等影響，為了提高焊接變形技術水平，要不斷地總結和積累焊接經驗，從而提高控制焊接應力。