淺析水電工程金屬結構焊接質量的影響因素及控制措施

吳師思

中國水利水電第八工程局有限公司機電設備制造岳陽分公司 湖南 岳陽 414000

前言

在對水電工程項目中的永久性金屬結構進行安裝作業時，金屬結構焊接工序是其中最為重要的關鍵性工序之一。其焊接質量，將直接關乎水電工程結構的穩固性與安全性。現階段，我國水電工程項目中，因金屬結構問題而導致的工程質量問題或安全事故，除少部分金屬材料的質量問題外，更多的還是來自于金屬結構的焊接質量問題。因而，如何有效改善或提升水電工程金屬結構的焊接質量，將是施工作業人員、技術人員，乃至施工單位所應重點關注的問題。因此，對于水電工程金屬結構焊接質量控制的研究，就具有極大的應用價值與現實意義。

1 水電工程金屬結構焊接質量的影響因素

1.1 作業人員方面

現階段，我國水利工程項目中的施工作業人員，有80%以上來自于農民工兄弟，大多并不具備極為專業的崗位技能與質量安全意識。且對于金屬結構焊接的各類方法與工藝等，也存在較大的認知差異。同時，由于作業人員技術水平的差異，致使不同的焊接方式通常會受到焊接工藝、焊接水平、工作態度等方面的影響，從而直接影響焊件的焊接質量。并且，很多施工人員在應用自動化焊接設備時，若未能依照施工要求標準進行作業，麻痹大意，那么金屬結構的焊接質量，將很難得以確保。除此之外，很多施工人員因自身綜合素質偏低，進而缺乏良好的質量與安全意識，這使得焊接過程中多會出現安全隱患。

1.2 作業設備方面

在水電工程實際施工中，金屬結構的焊接作業所涉及的各類焊接設備相對偏多。同時，會由于各類焊接設備的自身性能、穩定性以及可靠性等因素，而對焊接質量帶來直接性的影響。并且，水電工程焊接工序內所涉及的金屬結構作業，會由于自身的復雜性結構，而對自動化焊接設備的依賴程度顯著增高。

1.3 原材料方面

原材料對焊接質量的影響因素眾多，如原材料的購置、設備與材料的保管、焊接材料的選取以及對焊接工藝技術方面的處理等。在眾多的影響因素中，對于使用條件的規范與設定，將是關系焊接質量的重要組成部分。因而，在水電工程金屬結構焊接前，不僅要考慮到母材的選購與保管，更要選取出符合設計施工要求的規范性工藝技術，以此確保金屬結構的焊接質量。

1.4 焊接工藝方法方面

當焊接操作前，應當在遵從施工規定與設計要求的基礎上，確保對具有不同厚度、不同牌號的母材等，進行焊接工藝的評定工作。尤其在對金屬結構焊縫極為集中的鋼結構或大型水工鋼結構進行焊接時，更要嚴格的依照操作規定、設計標準、焊接順序以及施工工藝措施等實施焊接施工作業。

1.5 外部環境方面

通常情況下，水電工程的金屬結構焊接項目大多為室外作業，因此，焊接質量將會受到各類外部環境因素的影響與制約。并且，若外部施工環境相對復雜，則施工難度將會進一步提升。例如：當在較為狹窄的引水隧洞內進行施工時，受空間狹小因素的影響，使得壓力鋼管在焊接過程中，極易因環境因素所具有的特殊性質，而導致施工質量等受到影響。同時，氣候因素也是影響焊接施工質量與施工進度的關鍵性指標。例如：露天環境中的溫度、濕度以及風力等因素，都是影響焊接質量的外部環境因素，且此類因素在水電工程金屬結構的焊接施工中，均無法避免[1]。

2 水電工程金屬結構焊接質量的控制措施

2.1 焊接作業前期的質量控制措施

在金屬結構焊接作業前，應優先制定出與焊接結構相符的工藝方案，并在進行焊接工藝作業指導書的編撰過程中，融入焊接方法、焊接環境、焊接順序以及其他焊接要求等內容。與此同時，應對施工人員做好技術交底工作，且施工企業應定期對施工隊伍進行焊接作業的專項崗位技能培訓工作。并在培訓結束后，通過崗前考核，篩選出專業技能水平不達標及未取得上崗證的施工技術人員，并對其進行再次培訓與考核作業。此外，焊機與焊工工具等焊接設備是水電工程金屬結構焊接質量得以提升的關鍵，因此，在施工過程中應嚴格選取焊接母材材料，依照現場條件對焊材牌號等做出合理配置，并根據水電工程的實際設計與施工特點，來進行機械設備與工器具等的科學合理選取。

2.2 焊接作業中的質量控制措施

在水電工程金屬結構焊接工序全面開展的過程中，會涉及對最終產品的構成產生極大影響的水工鋼結構安裝與焊縫施工。對此，應在構建起較為完善的質量保障體系的前提下，從焊接操作的全過程角度，分別采取相應的措施。嚴格按照“事前計劃要合理、作業過程應完善、應急措施要得當、事后評價應及時”的原則。同時，依照水電工程金屬結構焊接工藝流程，做好多方面的控制工作：

首先，避免金屬結構中的構件等，在運輸中出現變形、損壞等現象，確保構件的拼裝尺寸等不會受到影響；其次，在進行水工鋼結構安裝作業時，通常會以單元部件的形式，在施工現場進行整體的組裝，但受到單元件剛度較差等因素的影響，極易在運輸時發生塑料變形等情況，進而對工程拼裝精度造成不利影響。致使安裝焊縫增大，從而導致焊接質量受到影響。因此，在現場運輸過程中，通常會在易變形部位使用支墊、支撐以及其他保護措施等；而在結構構件拼裝結束后，應對整體尺寸進行校對與核準，確保施工內容符合設計要求標準與受力條件后，對受力點或剛度較大位置處點焊加固定型，之后再進行復核，構件尺寸經復核無誤后，對存在焊接質量問題的焊點、焊縫等位置進行必要的清理，確保焊縫、焊點的清潔度。除此之外，為避免焊接應力過大而出現結構變形的現象，則可通過對稱分段焊接予以解決。例如：在進行水工鋼閘門的焊接作業時，應首先實施主橫梁與縱梁的焊接作業，然后再對閘門面板實施焊接作業。

除此此外，在焊接過程中為提高焊接質量，應嚴格注意做好如下控制：為避免因施工操作缺乏規范性，所導致的焊縫質量問題，應在施焊前進行試焊，從而能夠根據現場實際情況調整好最優焊接參數；為防止焊接過程中形成焊瘤，應嚴格控制焊接速度與電流強度，并對溫度過高的熔池做停弧降溫處理；對于焊縫集中的部件，應在拼裝完并點焊成型后進行對稱分段焊接，并通過對焊縫實施錘擊操作以防止過大的焊接應力而導致的結構變形；在進行露天作業時，應確保焊接作業處于恒溫環境下，如果溫差過大，應采取合理的保溫措施避免因溫差原因而產生焊縫變形；在實際施工中，焊縫表面不應與母材處于相同焊接高度，尤其是焊縫表面的超出高度，應及時通過打磨等方式來予以解決。

2.3 焊接檢驗與焊后的質量控制措施

待水電工程金屬結構焊接結束后，便可對工程做出詳細的質量檢測。在檢測中所涉及的檢測方式也較為多樣。如外觀檢查、超聲波探傷、X射線檢驗等方式。其中，一級焊縫的檢測內容應包含外觀檢查、超聲波探傷、X射線檢驗等，并確保三者同時符合標準要求；二級焊縫的檢測內容包括外觀檢查與超聲波探傷，并確保兩者都符合要求；三級焊縫只要通過外觀檢查合格后即可。同時，當焊接工序完成后，也要極力查找焊接過程中存在的缺陷，若在對焊縫進行質量檢驗后發現，其質量合格卻出現表面缺陷，必須通過補焊的方式來解決此類問題。如果無損探傷發現焊縫內部存在焊渣、氣泡或裂紋時，應及時清除不合格焊縫并重新焊接。并在二次焊接的過程中，嚴格控制焊縫質量，以此確保焊接質量的有效提升。

而對于焊縫的返修操作，應確保焊縫打磨長度適中。通常情況下，焊縫打磨的長度=總返修時長+50mm。同時，返修過程中應注意形成船型的圓滑過渡；對于焊縫打磨深度的要求，應大于缺陷深度1.5mm，對于根部缺陷的焊縫打磨深度應嚴格做好控制，避免出現打透的情況發生。且在對不符合要求的焊縫進行清理時，應當采用碳弧刨，對不合格的焊縫等予以刨除。

依照理論而言，水電工程金屬結構的焊接質量，會隨著計劃預控方案的周密性而顯著提升。但在實際操作中，常常會因無法預估或不可避免的因素，而導致水電工程金屬結構的焊接質量受到不同程度的影響，進而導致其焊接質量標準難以達成。為此，找尋出影響因素，并在焊接作業時避免這些因素造成的影響，便成為提升焊接質量的根本途徑[2]。

3 結束語

總而言之，新形勢下，隨著我國經濟發展速度的顯著提升，水電工程項目逐漸增多。在愈加激烈的市場競爭態勢下，唯有提升水電工程金屬結構的焊接質量，才能確保工程整體質量的穩步提升。同時，水電工程金屬結構焊接施工中所涵蓋的工序眾多，且作業環境與外部條件等影響因素也普遍較多，這也為焊接質量的控制，帶來了全新的挑戰。因此，在水電工程金屬結構的焊接過程中，唯有不斷提升焊接質量，才能確保水電工程的完善構建與應用目標達成。