關(guān)于化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的分析

周 超，邵偉清

（林德亞太工程有限公司，浙江 杭州 310012）

鋼結(jié)構(gòu)有著獨(dú)特的優(yōu)勢，它的強(qiáng)度較高、剛性好、可以變成任意的形狀，因此，被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)中。在化工裝置工程中，鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)會直接影響整個工程的質(zhì)量，稍有不慎就會產(chǎn)生嚴(yán)重的安全問題，造成不良影響。在實(shí)際的化工裝置工程作業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)焊接的工序比較繁瑣，施工內(nèi)容也相對較多，企業(yè)在施工的過程中一定要高度注意。因此，做好化工裝置的鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)分析工作是非常有必要的。

1 鋼結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 優(yōu)勢

鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛的建筑結(jié)構(gòu)之一，這主要是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)本身具有非常明顯的優(yōu)勢，鋼結(jié)構(gòu)中的主要組成部分就是鋼鐵，因此，它自身承載力非常大。在一些化工裝置中使用鋼結(jié)構(gòu)可以有效的提高承載力。另一方面，與其他材料相比較，鋼結(jié)構(gòu)有著較強(qiáng)的耐腐蝕性，化工作業(yè)過程中，可能會遇見具有腐蝕性的物體，使用鋼結(jié)構(gòu)就可以讓化工裝置的使用壽命更加長久，使用年限大大的增加，化工企業(yè)也就不再需要頻繁的更換化工裝置。而且，鋼結(jié)構(gòu)的架構(gòu)是非常明顯的，也非常簡單并不復(fù)雜，企業(yè)在安裝化工裝置的時候，施工的難度也會大大的減小，能夠輕易的就完成相關(guān)的工作。

1.2 劣勢

與鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)特優(yōu)勢相對的就是其本身也有著很大的劣勢。一是鋼結(jié)構(gòu)的造價成本比較高，與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)相比較，鋼鐵的價格成本要高出很多，而且在鋼結(jié)構(gòu)的施工過程中，需要相關(guān)企業(yè)引進(jìn)大量的先進(jìn)科技，這也是非常大的一筆消耗，因此，鋼結(jié)構(gòu)的造價會比混凝土結(jié)構(gòu)的造價高出很多，使得鋼結(jié)構(gòu)的造價成本大大提高，一些比較小的化工企業(yè)根本負(fù)擔(dān)不起鋼結(jié)構(gòu)的高額成本。二是工作人員在處理鋼結(jié)構(gòu)的時候會出現(xiàn)一些問題，影響化工裝置的安裝進(jìn)度，嚴(yán)重時可能還會影響到施工的質(zhì)量。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中存在的問題

2.1 相關(guān)工作人員能力不夠

一是一些比較小的化工企業(yè)對化工裝置的鋼結(jié)構(gòu)焊接工作不夠重視，所雇傭的工作人員并不具備熟練的焊接技術(shù)，這對化工裝置的安裝來說有著巨大的安全隱患。化工企業(yè)技術(shù)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也相對缺乏，理論知識非常豐富，但是實(shí)際操作能力卻不足，對于鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的分析不夠，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上也存在著不足之處。這些工作人員的能力和工作崗位嚴(yán)重不匹配，給化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接的安全性、穩(wěn)定性和可靠性帶來了不好的影響。二是當(dāng)前的人才市場中，能夠熟練操作鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的專業(yè)人才較少，這就使得化工企業(yè)在進(jìn)行裝置安裝時會選擇一些專業(yè)能力不強(qiáng)的人員來完成具體的工作，也就導(dǎo)致了化工裝置安裝工作達(dá)不到預(yù)期效果，效率也不高。

2.2 焊接過程的控制

對于化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接來說，存在著很多不可控制的因素，在化工行業(yè)中，焊接是作為一種比較特殊的過程進(jìn)行控制的，工作人員要對焊接過程中的每一項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格有效的控制，要符合相關(guān)的要求，這樣能夠把發(fā)生焊接質(zhì)量問題的幾率降到最小，保證焊接過程的安全性和質(zhì)量的可控性。

2.3 焊接鋼結(jié)構(gòu)時焊縫探傷不達(dá)標(biāo)

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對于鋼結(jié)構(gòu)焊接時，應(yīng)該按照每條焊縫整體百分比進(jìn)行計(jì)算，但在實(shí)際焊接中，工作者總是按照所有焊縫百分比進(jìn)行計(jì)算，這樣焊出來的縫，可能會不達(dá)標(biāo)，國家明確規(guī)定，在正常進(jìn)行焊接工作時，可以只抽查所有焊縫的20%，常常焊接的探傷檢測單位資源缺少，無法給出合格的探傷報告，可能會導(dǎo)致發(fā)生相應(yīng)的危險，這時應(yīng)該請求其他部門的幫助，例如壓力容器等方面的探傷人員，但壓力容器探傷人員對這個鋼結(jié)構(gòu)的焊接標(biāo)準(zhǔn)不是完全了解時，導(dǎo)致最后提交的報告不能完全體現(xiàn)真正的焊縫情況。所以在化工裝置焊接中，工程人員需要加倍細(xì)心，同時也需要焊接人員充分加強(qiáng)對鋼結(jié)構(gòu)焊縫的理解，如果這樣正確執(zhí)行了，才能防止探傷報告不合格的事情再次出現(xiàn)。

2.4 焊接后鋼結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)重

焊接變形有很多種，例如彎曲變形，橫行收縮，扭曲變形等等。主要還是因?yàn)楹附訒r受熱不均勻，變形不但會導(dǎo)致焊接出的化工裝置外形發(fā)生變化，降低化工裝置的工作質(zhì)量，降低裝置受力性能，甚至降低裝置的承重能力，導(dǎo)致在使用裝置時發(fā)生安全事故。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)具有弱可變性，甚至不可變性，裝置變形后往往需要投入大量的時間人力和物力進(jìn)行修復(fù)，有的甚至無法修復(fù)，只能報廢造成資源的浪費(fèi)。為了防止焊接變形的事情發(fā)生，工作人員應(yīng)該在焊接前，充分理解裝置的結(jié)構(gòu)，找到合適的焊接順序，盡量保證是對稱焊接，厚薄不一的焊縫，應(yīng)該使用不同焊接方式，例如薄一點(diǎn)的焊板使用一次焊完，厚焊板使用分層焊。焊接時保證留有給裝置變形的偏差空間，或者焊接時將焊板固定焊接，這樣能極大程度減少焊接后變形的機(jī)率。而對于已經(jīng)變形的鋼結(jié)構(gòu)焊板，可以將焊板固定在專用胎具上，進(jìn)行加熱矯正。

2.5 焊接的焊縫施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

管理人員在現(xiàn)場檢查時，總是發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場工作人員不重視鋼結(jié)構(gòu)焊接焊縫的施工，使焊接的焊縫施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，也無法保證焊接出的化工裝置的質(zhì)量，導(dǎo)致在使用時帶來不必要的安全問題。同時由于安裝焊縫時是在現(xiàn)場焊接，條件往往達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，給焊接工作的質(zhì)量控制上帶來很多不確定的因素。所以工作人員應(yīng)該注意鍛煉自己在不同場景的焊接控制，管理人員也應(yīng)該仔細(xì)觀察，及時發(fā)現(xiàn)并指出焊接人員的錯誤，以免造成不必要的損失，同時探傷人員在給出探傷報告之前需要認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶缚p進(jìn)行探傷檢測，不能給出不合格的探傷報告，這樣會給整個裝置留下很多安全問題，必須及時發(fā)現(xiàn)，及時改正。

2.6 焊接焊縫后出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)斷裂

在焊接工作中斷裂情況時常發(fā)生，斷裂時沒有一點(diǎn)預(yù)兆，是突然的、瞬間的，斷裂端呈現(xiàn)出切割面狀，斷裂的突然性和瞬間性，對于焊接的工作人員特別不利，如果在焊接時突然發(fā)生斷裂，不僅會對整個化工裝置造成極大不可逆的破壞，可能還會對現(xiàn)場的工作人員造成極大的危險。造成鋼結(jié)構(gòu)焊板突然斷裂的原因是工作人員焊接時控制電流不當(dāng)，使電流突然增大；或者是工作人員焊接時速度控制不當(dāng)，使焊接速度減慢，導(dǎo)致焊過的焊縫能量突然增大，使熱影響區(qū)的粒子變的很大，從而導(dǎo)致焊接的焊縫處韌性大大降低，最后使焊縫突然斷裂。

2.7 焊接時電流過大或者電弧過長

當(dāng)焊接時電流過大或者電弧過長時會產(chǎn)生“焊縫咬邊”的現(xiàn)象，這是一種鋼結(jié)構(gòu)焊接不良的狀態(tài)，也稱做“咬肉”，就是在焊縫周圍產(chǎn)生被大電流或者電弧燒出的凹槽。

2.8 焊料控制不當(dāng)

即是焊瘤，焊接時焊料給予太多，導(dǎo)致多余焊料去到焊縫周圍形成金屬小球，形成焊瘤的主要原因是焊接的工作人員焊接能力不夠，焊接的工作經(jīng)驗(yàn)不足，或者焊接時分心，沒有注意焊料的融化量而從焊縫中溢出。

2.9 焊縫中存在熔渣

即是夾渣，主要形成原因是焊接工作人員在焊接時，沒有將焊縫打掃干凈；焊接的電流太大或者太小；焊接過程中沒有按照焊接標(biāo)準(zhǔn)來焊接；焊接時沒有固定；焊料與焊縫的材料化學(xué)成分不匹配；焊接過后由于熔渣焊料的化學(xué)成分不同會形成不同的受力情況，在長時間使用過程中，焊縫中的熔渣會先產(chǎn)生裂紋，使此處的強(qiáng)度降低，并慢慢延伸，最后導(dǎo)致整個化工裝置斷裂。

2.10 焊縫中存在氣孔

在焊接時，給予焊料時熔池中的氣體沒有及時逸出，并冷卻凝固，導(dǎo)致焊縫中存在空洞。造成這樣氣孔的主要原因：焊工沒有控制好焊接時的電壓、電流，使電弧過高；焊接時速度太快；焊接使用的氬氣純度不夠，焊接口沒有打掃干凈。這種氣孔和夾渣一樣，會形成不同的受力情況，使此處的強(qiáng)度和韌性降低，最后導(dǎo)致整個化工裝置斷裂。

3 焊接技術(shù)的廣泛應(yīng)用

3.1 焊接技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)常使用的連接方式主要有三種，分別是焊縫連接、螺栓連接和鉚釘連接，通常情況下鉚釘連接使用的最少，焊縫連接使用的最多。在采用螺栓連接方式的時候，使用普通的螺栓連接可以方便化工企業(yè)拆卸鋼結(jié)構(gòu)和支撐整個鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，而高強(qiáng)度的螺栓連接則多應(yīng)用于重型鋼架的連接。而鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)中使用的最廣泛的焊縫連接，則主要分為對接焊縫和角焊縫兩種。

3.2 焊接技術(shù)在管道安裝焊接過程中的應(yīng)用

大多數(shù)化工裝置的管道介質(zhì)都有著普遍的特點(diǎn)，那就是易燃易爆、有毒有害、并且具有強(qiáng)腐蝕性，不同的工作情況和管道焊接質(zhì)量是不是合格都會嚴(yán)重的影響到化工裝置能不能安全、穩(wěn)定、有效的運(yùn)行，并且直接關(guān)乎到化工裝置設(shè)備的安全和相關(guān)工作人員的生命安全，因此化工企業(yè)加強(qiáng)化工裝置管道的焊接管理是非常有必要的。化工企業(yè)在施工過程中進(jìn)行焊接時，相關(guān)工作人員一定要嚴(yán)格按照焊接工藝的工作流程進(jìn)行焊接工作，保證自身安全的同時保證化工企業(yè)的利益。

4 化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中焊接技術(shù)的質(zhì)量控制

4.1 化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接前

對于比較復(fù)雜的化工裝置來說，普通的焊接技術(shù)是沒有辦法達(dá)到化工企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，比如說球館結(jié)構(gòu)這種比較特殊的裝置，就需要化工企業(yè)焊接方面的專業(yè)技術(shù)工作人員針對具體的化工裝置進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治觯笤匍_始準(zhǔn)備后面的一系列焊接工作。由于化工企業(yè)的有些專業(yè)技術(shù)人員文化水平不高，缺少焊接方面的專業(yè)知識，工作缺少專業(yè)性，不能以最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度去對待鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作，給化工企業(yè)的管理也增加了一定的難度。化工企業(yè)一定要多多注意這些問題，制定相對嚴(yán)格科學(xué)的管理制度，并且對專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)，提高他們的知識水平，鍛煉他們的業(yè)務(wù)能力，保證化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接工作的規(guī)范進(jìn)行。

4.2 化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接中

在對化工裝置的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時，化工企業(yè)的焊接技術(shù)專業(yè)人員必須要嚴(yán)格按照焊接工藝的工作流程進(jìn)行相關(guān)工作。在焊接前期對焊接工藝進(jìn)行規(guī)劃，專業(yè)技術(shù)工作人員要根據(jù)具體的化工裝置和工作流程做好周密的鋼結(jié)構(gòu)焊接計(jì)劃，考慮到所有在工作中可能出現(xiàn)的意外和風(fēng)險，并避免這些意外和風(fēng)險發(fā)生。

4.3 化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接后

當(dāng)焊接專業(yè)技術(shù)工作人員完成化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接工作時，工作人員必須要做好焊接之后化工裝置的定期檢查和養(yǎng)護(hù)工作。化工裝置在鋼結(jié)構(gòu)焊接處可能會出現(xiàn)比較尖銳的凸起，當(dāng)發(fā)現(xiàn)這些凸起部分時，工作人員一定要及時的把這些凸起部分處理掉，要保證化工裝置焊接處的光滑，并且及時對其進(jìn)行清洗。

4.4 安全管理

化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接工作的安全問題，除了受氣象、場地常見安全設(shè)防、各專業(yè)存在的施工防護(hù)以及特殊材料施工安全規(guī)定之外，還有許多其他的因素影響，比如有焊接過程中的用電安全、高空安全和腳手架安全等等。化工企業(yè)在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接的過程中，應(yīng)該按照常規(guī)施工方面的相關(guān)要求，加大企業(yè)在制定施工方案、施工過程中的防護(hù)措施、安全檢查等方面的投入力度，并不斷加強(qiáng)化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接工作過程中的監(jiān)管力度。

4.5 節(jié)點(diǎn)形式和焊縫檢測

化工裝置鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行施工的時候，除了要在一些比較關(guān)鍵的位置進(jìn)行焊接施工外，還可以借助高強(qiáng)度的螺栓對化工裝置中的梁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。化工裝置鋼結(jié)構(gòu)中會用到很多的鋼板，這些鋼板都具有一定的厚度，因此，化工企業(yè)在使用這些鋼板時要按照相關(guān)的要求做好焊縫質(zhì)量的檢測和探傷實(shí)驗(yàn)。如果化工企業(yè)發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的焊接出現(xiàn)了質(zhì)量問題，就要及時的進(jìn)行改正，改正完成之后，還要對整改后的焊接質(zhì)量進(jìn)行二次復(fù)檢。通常情況下，化工企業(yè)在進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測時都是使用超聲波探傷儀進(jìn)行的，超聲波探傷儀能夠快速的發(fā)現(xiàn)化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接中存在的質(zhì)量缺陷，并且能夠準(zhǔn)確的找出質(zhì)量缺陷的位置和缺陷的嚴(yán)重程度。

化工裝置鋼結(jié)構(gòu)的安裝和焊接質(zhì)量的好壞所影響的不僅僅只是化工企業(yè)運(yùn)作過程中的一個或者是幾個環(huán)節(jié)，而是會影響到整個化工企業(yè)的運(yùn)作。因此，化工企業(yè)需要具有一定專業(yè)知識和科技實(shí)力的工作人員來完成化工裝置鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作，這樣能夠加強(qiáng)化工企業(yè)的競爭力。鋼材是建筑工程中最常見的材料之一，應(yīng)用非常廣泛，要想鋼材能夠在建筑工程中使用的更加廣泛更加靈活，就需要重視起鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)，就需要相關(guān)的工作人員不斷地去探索鋼結(jié)構(gòu)的焊接方式方法和相關(guān)技巧，當(dāng)然，相關(guān)企業(yè)也要不斷地加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的檢測和監(jiān)督管理，并不斷對焊接方面的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行知識技能培訓(xùn)，使得這些工作人員具有改進(jìn)和創(chuàng)新鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的能力，保證化工裝置鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量。