鋼結構件的焊接及變形質量控制

馬魯軍，馬軍波

（臨朐縣冶源水庫管理局，山東　臨朐　262605）

鋼結構件的焊接及變形質量控制

馬魯軍，馬軍波

（臨朐縣冶源水庫管理局，山東臨朐262605）

國內外的大型或高層建筑愈來愈趨向于鋼構式架構形式，而此類結構構建制作和安裝，大都采用焊接形式，其焊接工藝、焊接順序、焊接變形、焊接設備的選用也就成了質量控制的重點和難點。

焊接；變形；質量；控制

鋼件焊接結構的質量主要取決于設計、工藝、材料、焊接、熱處理、檢驗、理化和無損檢測等八個質量系統，其中焊接控制系統是最重要的質量控制系統之一。焊接時難免會產生氣孔、夾渣、未熔合、焊接裂紋等焊接缺陷，對于鋼構件來說，除焊接裂紋外的其它缺陷，都可通過改進操作避免，而焊接裂紋則需通過正確的選材和工藝措施方能避免。焊接質量的控制大致可分為以下幾個方面：

1　鋼材與焊接材料的質量控制

焊接結構的質量和可靠性程度，與材料的選擇和使用得當與否密切相關。焊接材料必須要有生產廠家出具的有效的質量保證書。焊材庫管理人員必須按照JB3233-83《焊條質量管理規程》保管和發放焊接材料。用于制造焊接鋼結構的常用鋼材主要是含碳≤0.25%的碳素結構鋼、優質碳素結構鋼和低合金結構鋼，因此制作重要構件前首先要檢驗材料的合格性。檢查鋼材必要的力學性能、化學成分、表面及內在質量、金相組織等。對質量要求較高的產品，還應進行化學除銹（對銹蝕鋼材應酸洗）或機械除銹（即噴砂處理），必要時在除銹后噴（涂）底漆。

對金屬材料表面出現的彎曲、扭曲、波浪變形及局部凹凸不平的現象，特別是薄鋼板及截面積較小的型鋼，在劃線號料之前必須進行矯正。矯正一般在冷態下進行，由手工矯正或矯正機實現。若鋼材變形較大，在冷態下矯正會損壞其力學性能，則需熱態矯正。

2　焊接工藝的制定及組織實施

對于某個具體的產品，焊接技術人員要根據其結構特點制定具體的焊接工藝。在制定焊接工藝前要確定有無相應的或能覆蓋的焊接工藝評定，確定由持有何種資格項目的合格焊工施焊。

焊接工藝的參數及處理措施，一定要在工藝評定的范圍之內，要根據產品的結構特點，制定合理的能減小焊接變形和焊接應力的焊接順序。焊工施焊時必須嚴格按照焊接工藝的規定執行。對于關鍵焊縫或有特殊要求的焊縫，焊接技術人員必須親自向施焊焊工交待注意事項，并到生產一線指導焊接工作。

2.1焊接工藝的選用

焊接工藝采用的恰當與否，與焊接質量緊密相關，它不僅包含焊接電流大小、焊條型號的選用，還包含合理的焊接順序、焊接方法、焊接線能量的大小。這些都可以控制或減小約束應力，都能降低產生裂紋的幾率。

焊接應力和變形是形成各種焊接裂紋的重要因素，也是造成焊接接頭熱應變脆化的根源，并且影響結構的尺寸精度和穩定性。應力不僅影響結構的外形質量，對結構的強度等內在質量也有重要影響。焊接應力和變形的特殊規律，追根逐源，是由焊接部位不均勻的快速高溫加熱所導致的。

焊接應力和變形，不僅可使焊接產品的質量下降，使下一道工序無法順利進行，嚴重時還會使焊件報廢或造成事故，因此要盡量把焊接應力和變形降到最低。

2.1．1焊接變形控制

1）正確選擇裝焊順序。焊接結構變形的大小與其本身的剛性大小是成反比的，而焊接結構的剛性是在裝配與焊接過程中逐漸加大的，結構整體的剛性總是比零部件的剛性大，故在焊接鋼構件時，應盡可能先裝配成整體后再焊接。如：工字梁或H形鋼的拼接，即可采取先裝配后焊接的工序，裝成工字梁或H形鋼后其剛性較強，焊后四條焊縫的縱向收縮一致，故其彎曲變形較小。

2）正確選擇焊接順序和焊接方向。一般先焊的焊縫易使結構產生變形，因結構的剛性隨著焊接的進行而加強，而先焊的焊縫結構剛性較小，易產生變形。

3）剛性固定法。鋼板對接焊時，因焊縫收縮不一，易出現角變形或接口錯位，通常采用加“馬”來控制焊后變形。筒體和底板對接焊時易出現錯位，也可采取此法來處理。筒體和底板在組裝時，為了預防通長焊縫的過大變形，在施焊前點焊了一些楔鐵，對其相鄰未焊的長邊，也通過適當點焊幾個楔鐵控制其變形。

4）反變形法。反變形法是在焊接前將焊件預制一個反變形，使這個變形與焊后變形恰恰相反、大小相等，從而達到抵消焊接變形的目的。

2.1．2焊接應力控制

焊接過程是一個不均勻加熱和冷卻的過程，冷卻后不僅使焊件產生了變形，而且在焊件內部存在一定的焊接應力，這對可焊性差的金屬或剛性較大的結構，會導致其產生裂紋，使其安全使用系數降低。

1）選擇合理的焊接順序。如大型容器的底板由許多鋼板拼接而成，可分為縱向、橫向焊縫。焊接時應讓焊縫自由收縮，減小結構在焊接時的約束力，從而減小焊接應力。底板的鋪設主要是保證底板的幾何形狀及尺寸符合要求，為此要認真選擇排版方式和確定焊接順序。底板的排版方式通常有條字形排版、丁字形排版、人字形排版和分塊排版4種形式。人字形排版分塊排版可避免局部焊縫過于集中，使收縮較為均勻。

2）加熱減應法。在補焊塑性較差、剛性較大的鑄鐵件和鑄鋼件時，可用此法。其原則是減小焊接部位和焊件上陰端焊接區自由收縮部位之間的溫差。在結構的適當部位進行加熱，使其伸長。冷卻時，這兩個部位同時收縮，減小了焊接區的應力，防止了裂紋的產生。

2.2焊接設備的選用

對于剛構件的焊接，其應力和變形的大小，有時和焊接設備的選用也有直接關系。對于大多數結構，多應優先選用埋弧自動焊、CO2氣體保護焊。特別是在規范要求變形較小時，根據工藝要求，多使用CO2氣體保護焊。

3　焊接結構的質量控制體系

要使焊接結構的危險系數降到最低，除正確選擇材料、正確選擇焊接工藝措施外，還應該有一個嚴格的質量控制體系，并嚴格按照質量體系和國家標準規范執行。

3.1編制各項焊接質量管理制度

如焊工培訓考試和資格審查辦法；焊接工藝評定試驗實施細則；焊接工藝編制和審批辦法；焊接材料驗收保管烘干及領用發放制度；焊接設備管理制度；產品試板制作管理辦法；焊縫返修管理制度；焊接檢驗制度等。

3.2配備焊接技術人員及焊接工人

焊接技術人員包括焊接檢驗人員和焊接責任工程師，焊接檢驗人員負責焊縫各項外觀檢查、無損探傷、理化試驗等工作；焊接責任工程師全面負責焊接施工質量。焊接工人技術水平的高低直接影響產品的焊接質量，因此必須認真組織好焊工的培訓及考試，不斷提高焊工的理論水平和實際操作技能，建立焊工質量檔案，實行獎罰制度，鼓勵焊工提高操作水平。

4　結語

綜上所述，焊接結構質量的控制，既是選材、工藝措施嚴格把關的過程，也是組織管理嚴格實施的過程，這三方面的問題解決了，其質量也就得到了控制。

（責任編輯遲明春）

TU758.11

B

1009-6159（2016）-06-0056-02

2015-12-21

馬魯軍（1974—），男，工程師