鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制及檢驗探究

龔政

中交第四公路工程局有限公司 北京 100022

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝中常見質(zhì)量問題

根據(jù)以往經(jīng)驗總結(jié)，鋼結(jié)構(gòu)實際焊接過程中經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要包括焊瘤、斷裂以及變形等問題，而導(dǎo)致這些問題出現(xiàn)的一個主要原因就是鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中的受熱不均勻，受熱程度不同會引發(fā)鋼結(jié)構(gòu)焊接完成之后出現(xiàn)嚴重變形甚至是斷裂現(xiàn)象。想要避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，要求設(shè)計人員充分結(jié)合實際情況進行合理設(shè)計，保證設(shè)計方案的科學性和可靠性，并不斷提高焊接人員專業(yè)技術(shù)水平和綜合素養(yǎng)，盡量避免焊接質(zhì)量問題的發(fā)生。否則變形較為嚴重的鋼結(jié)構(gòu)角度和方向可能都會出現(xiàn)一定程度的改變，從而大大降低鋼結(jié)構(gòu)的實際承載力，威脅著建筑工程后期使用過程的穩(wěn)定性和安全性。設(shè)計人員一定要保證各焊接點滿足工程實際要求，焊接人員的具體操作必須要嚴格按照設(shè)計要求進行作業(yè)，如果焊接點設(shè)計不合理或者是作業(yè)人員水平不達標都會大大降低鋼結(jié)構(gòu)最終焊接質(zhì)量。在具體焊接過程當中，如果設(shè)計流程混亂或者是焊接人員操作速度過慢，會導(dǎo)致焊接點受熱不均勻，降低鋼材韌性，這就增加了鋼結(jié)構(gòu)安裝過程斷裂現(xiàn)象的發(fā)生風險，甚至還會威脅到施工人員的人身安全，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程焊接質(zhì)量控制措施

我國建筑工程鋼結(jié)構(gòu)最具代表性的建筑就是“鳥巢”國家體育館，在工程設(shè)計和具體建設(shè)過程中，相關(guān)工作人員提前對鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝做出了詳細的分析研究，很好地推動了我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展與推廣，同時也促使我國鋼結(jié)構(gòu)焊接水平邁上一個新的臺階，經(jīng)過多年總結(jié)，建筑工程鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制具體應(yīng)該做到以下幾個方面：

2.1 合理選擇焊接方法

一，組織技術(shù)人員詳細分析鋼構(gòu)件的形狀和尺寸，并清楚掌握鋼材料的組成成分和接頭形式，然后綜合多方面因素選擇出最為科學合理的焊接方法。與此同時還要對焊接人員專業(yè)技術(shù)水平和現(xiàn)場環(huán)境等進行一定的考慮，在權(quán)衡多方面影響因素基礎(chǔ)之上，選擇出最為實用和經(jīng)濟的一種焊接方式，確保最終焊接質(zhì)量符合工程建設(shè)要求。二，在選擇焊接方法的時候，還要對不同方法的穩(wěn)定程度和適用范圍引起重視，對勞動生產(chǎn)率和設(shè)備要求都要進行考慮，在確定好焊接方法之后再選擇恰當?shù)暮附硬牧稀?/p>

2.2 焊接變形控制措施

一，縮小焊接截面積，施焊量只要滿足連接需求即可，避免發(fā)生“過焊”現(xiàn)象，焊縫強度則根據(jù)焊腳尺寸進行合理確定，在對高凸焊縫進行處理的時候，我們必須要結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求進行操作，避免對坡口綜合性能造成影響。在厚板焊縫對接過程中，一般需要提前將坡口加工成U型，這樣可以在一定程度上降低焊縫金屬量[1]。二，盡可能減少焊縫數(shù)量，每一條焊縫多需要采取多道多層焊接方式，尤其需要對厚板焊接操作引起重點關(guān)注。三，保證環(huán)繞中心軸焊縫的均衡性，其實就是兩個收縮力保持相互均衡，一般情況下采用對稱施焊方式，采取這種方式可以很好地控制焊接過程發(fā)生變形現(xiàn)象。四，應(yīng)用逆向回焊法，如果整個焊接過程是自左向右，那么施焊就應(yīng)該是從右向左，其實就是大家常說的分段側(cè)焊法。在具體焊接過程中，焊縫板內(nèi)側(cè)的熱量可能會導(dǎo)致其發(fā)生一定程度的膨脹，從而導(dǎo)致板向外分離，待熱量擴散之后板又會回收。五，應(yīng)用反變形法。在開始焊接作業(yè)之間，我們可以充分利用焊件偏置方式合理利用收縮力，與此同時還要對焊接前的部件進行預(yù)彎處理，其實就是利用機械設(shè)備形成一定的反向力，從而消除收縮力。六，利用反向力使得收縮力更加平穩(wěn)，反向力主要是在以下幾種情況下而形成的，第一種是夾具約束力，第二種是構(gòu)件重力拱度向下，第三種是組合件時的約束力，第四種是其他收縮力。在平穩(wěn)收縮力的時候，將同樣的焊接件背靠背夾起來，然后將其作為一個組合件進行焊接，待組合件冷卻之后松開夾具，這就是非常有效的一種平穩(wěn)方式。七，保證焊接順序的合理性，只有確保焊接順序的科學性和合理性才能更好地保證收縮力的平衡性，這就要求工作人員提前按照好所有的焊接部分和順序。

2.3 焊接殘余應(yīng)力及裂紋的控制措施

在控制焊接殘余應(yīng)力和裂紋的時候需要注意以下幾個方面的問題：一，縮小焊縫尺寸。二，減小焊縫約束度。三，合理確定焊接順序。四，降低焊件的剛度，為自由收縮創(chuàng)設(shè)良好的條件。在控制焊接裂紋的時候可以從下面幾個方向進行著手：首先，結(jié)合工程實際需求選擇最為科學合理的焊接材料，詳細分析焊縫化學成分，盡可能降低焊接材料和母材的中低熔點共晶物，其實就是大家常說的偏析元素，像硫元素的含量等，通過這種方式可以很好的防控熱裂紋的發(fā)生。其次，確定最為科學合理的焊接工藝參數(shù)。比如電流和焊接速度，保證焊接深度比和截面寬度符合工藝要求，有效控制熱量的輸入。再次，合理管控焊前預(yù)熱和焊后冷卻處理，改善焊接接頭組織，通常情況下需要將其控制在t8/5，因為研究發(fā)現(xiàn)這樣可以改善HAZ和焊縫性能，避免了冷裂紋的發(fā)生[2]。

2.4 焊接工藝評定及焊縫質(zhì)量控制措施

焊接工藝評定主要包括兩個方面，一方面是國內(nèi)所生產(chǎn)的焊材和鋼材被應(yīng)用到一些特殊和關(guān)鍵性鋼結(jié)構(gòu)工程當中。另一方面是設(shè)計方案中對焊接工藝和鋼材類別等的相關(guān)要求和條件。在焊縫質(zhì)量控制過程中，外觀檢查是非常重要的一項工作，首先是檢查其外表的形狀是否合理，比如弧坑位置、焊縫截面是否規(guī)則以及焊縫連接點位置是否準確。其次是焊縫的尺寸是否準確，主要是角焊縫的焊腳尺寸和對接焊縫的余高等。再次是焊縫表面是否存在裂紋或者是咬邊現(xiàn)象。在《鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》一書中就對鋼結(jié)構(gòu)焊縫外觀質(zhì)量作出了明確規(guī)定，第一，裂紋不得出現(xiàn)焊瘤或者是不熔合現(xiàn)象。第二是焊接區(qū)域不得出現(xiàn)飛濺物。

2.5 焊接應(yīng)力集中控制措施

一，在對焊接應(yīng)力集中控制進行設(shè)計的時候，盡量避免不均勻、不連續(xù)還有缺口等各種問題的發(fā)生，避免焊縫交叉現(xiàn)象的發(fā)生，通常情況下焊縫之間的最小距離應(yīng)該保持在100毫米以上。如果是厚板的對稱焊接頭的話，無論中心線是否對齊，工作人員都必須保證厚板形成坡度之后再進行對齊處理。除此之外，還要保證焊縫布置的合理性和科學性，在保證焊接質(zhì)量基礎(chǔ)之上，盡可能減少焊接作業(yè)。二，在選擇焊縫位置的時候，還要充分考慮焊接操作和檢查工作的便利性，焊縫連接板在過渡的時候盡量平緩一些，并切去筋端的銳角，保好板的端角。同時焊縫的布置最好堅持對稱原則，并盡量靠近中心軸位置。三，在焊縫布置的時候，最好避開應(yīng)力集中位置，特別留心動載結(jié)構(gòu)，嚴禁在應(yīng)力最大位置布置焊縫[3]。

2.6 鋼結(jié)構(gòu)變形的控制措施

一，為了給加工過程提供更大的便利，工作人員應(yīng)該保證對稱零件的尺寸一致，這樣在拼裝的時候為互換工作提供很大的方便。如果零件尺寸和材料的尺寸大小一致，那么就應(yīng)該盡量減少拼接焊縫的布置，在具體布置過程中，保證和構(gòu)件的重心呈對稱狀態(tài)，減小焊接變形和應(yīng)力集中現(xiàn)象的發(fā)生。二，在各構(gòu)件和零部件安裝的時候，不能將厚度和截面積不等的構(gòu)件進行連接，同時還要采用結(jié)合緩坡連接形式，通過改變零件的厚度和截面形狀最大程度避免過大變形和焊后應(yīng)力現(xiàn)象的發(fā)生，保證了傳力的均衡性。除此之外還要注意，桿件的端頭邊緣距離不可太近，一般情況錯開距離應(yīng)該控制在20毫米以上，以更好地保證焊接質(zhì)量，避免了焊接作業(yè)過程中熱量過于集中而加大變形程度[4]。三，在選擇電焊機的時候需要考慮三個方面因素，一是電壓的平穩(wěn)性，二是焊接電流的大小，三是負荷用量。在焊接普通鋼結(jié)構(gòu)的時候一般選用交流焊機，而要求較高的鋼結(jié)構(gòu)則需要選用直流焊機，而二氧化碳氣體保護焊則經(jīng)常用于厚薄鋼板焊接過程中。

3 焊接質(zhì)量檢驗

焊接質(zhì)量檢驗過程主要是針對焊接內(nèi)外施工作業(yè)環(huán)境、焊接人員資質(zhì)以及焊接參數(shù)的確定等多個方面，因為焊接質(zhì)量的好壞直接決定著整個建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)質(zhì)量，所以我們必須對其引起重點關(guān)注，結(jié)合自身發(fā)展現(xiàn)狀引進現(xiàn)代化先進機械設(shè)備和人才，不斷提高焊接效率和質(zhì)量，焊接工作人員必須具備一定的專業(yè)技能和綜合素養(yǎng)，做到人人持證上崗，盡可能減少實際焊接過程中變形和裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。

3.1 外觀檢驗

在鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗過程中，第一步需要檢查的對象就是焊縫的外觀，判斷其是否足夠均勻和致密，要求焊縫位置不得出現(xiàn)咬邊弧坑、未焊滿、氣孔、夾渣或者是焊瘤等病灶，當然裂紋就更不允許發(fā)生。實際檢驗過程需要充分結(jié)合JGJ81-2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》和GB50205《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》立面的相關(guān)要求與規(guī)定實施[5]。在鋼結(jié)構(gòu)焊縫外觀質(zhì)量檢驗的時候，檢驗工作人員必須要嚴格按照建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)政策和國家工程施工質(zhì)量驗收等相關(guān)標準進行，確保鋼結(jié)構(gòu)焊接外觀沒有明顯的缺陷，同時也為后續(xù)無損探傷檢驗工作的順利開展奠定了良好的前提基礎(chǔ)。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量無損檢驗

鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量無損檢驗常見的方法有射線探傷和超聲波探傷兩種方式，通過這些方式對焊縫進行無損探傷檢查，如果發(fā)現(xiàn)焊縫焊接質(zhì)量存在問題，相關(guān)工作人員則應(yīng)該立即對具體問題作出詳細分析與研究，并制定切實可行的改進和維修處理措施。同時還要保證維修和改進處理之后的焊縫質(zhì)量可以很好地滿足工程建設(shè)實際要求，達到焊縫質(zhì)量無損檢驗相關(guān)標準。在焊縫實際維修返工過程中需要注意以下幾個方面的問題：一，在開始返修之前，就需要安排專人對各種夾渣進行徹底清理，然后再進行仔細打磨，保證其表面的光滑度和整潔度，之后才能按照相關(guān)要求實施焊縫連接處理。二，在焊縫進行返修的時候，一般情況下多選用定位焊接方式，將所有需要再次焊接的位置按照一定的數(shù)據(jù)位置進行再次焊接處理。三，在返修作業(yè)完成之后，還需要對焊縫實施一次無損探傷檢驗，并由專業(yè)人員根據(jù)超聲波無損探傷結(jié)果進行準確評估。四，必須確保返修之后的焊縫質(zhì)量和原來的質(zhì)量保持一致，并詳細分析鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝質(zhì)量控制和檢驗質(zhì)量把控相關(guān)內(nèi)容。經(jīng)過長時間總結(jié)發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)具有質(zhì)量要求高且焊接難度大等多種特征，所以想要不斷提高最終焊接質(zhì)量就必須要充分結(jié)合多方面影響因素選擇最為科學合理的焊接方式和檢驗方法，確保最終焊接質(zhì)量符合工程建設(shè)實際要求。

3.3 焊縫表面質(zhì)量檢驗

一，對接焊縫的余高需要控制在2毫米到5毫米之間，如果不在該范圍之內(nèi)需要工作人員利用砂輪磨光機將多余的部分實施磨平處理。二，確保母材表面和焊縫過渡位置的平順性和均勻性，同時還要確保焊腳和焊縫高度的一致性，嚴禁出現(xiàn)較大的落差。三，焊縫表面不得出現(xiàn)超標氣孔、電弧灼傷、凹坑以及裂紋現(xiàn)象。四，焊縫咬邊應(yīng)該控制在0.5毫米以內(nèi)，受力焊縫咬邊應(yīng)該控制在1毫米以內(nèi)。五，母材表面和管子的對接焊縫必須要保持一致。

總而言之，近些年隨著我國建筑市場的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域當中，只有做好鋼結(jié)構(gòu)焊接管控和檢驗工作才能更好地保證建筑工程建設(shè)過程的順利推進。除此之外，還應(yīng)該結(jié)合自身實際情況適當引進現(xiàn)代化焊接技術(shù)和設(shè)備，不斷提高焊接人員的專業(yè)技能，確保焊接質(zhì)量符合工程建設(shè)實際要求，促使我國建筑行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健發(fā)展。