钢结构工程焊接质量控制要点【最新】

钢结构工程焊接质量控制要点

摘要:钢结构工程在工业以及公共建筑领域的应用非常广泛，而焊接工序又是钢结构加工制造中的关键工序，加强焊接工序的质量控制，不仅可以提高钢结构产品的质量，对整个钢结构工程质量的提高也有很重要的作用。

关键词: 钢结构焊接质量控制中图分类号:TU291 文献标识码:A焊接工序是钢结构加工制作中一种特殊而且非常重要的工序。在焊接过程中会出现一些不可避免的焊接缺陷或残余应力，如果不加以控制，就会使某些局部缺陷，由于难以抵抗外部荷载和内部应力的共同作用而产生破坏，并影响到整体结构安全，以致这些钢结构建筑发生局部变形、脆性断裂、甚至倒塌等严重事故，所以，必须建立材料供应、焊前准备、组装、焊接、焊后处理和成品检验等全过程的焊接生产质量控制体系，来保证钢结构工程的焊接质量。1.焊接质量控制的基本方法在钢结构加工制造的整个过程中，为保证产品的焊接质量，在公司的人员、设备、材料、操作规范和作业环境上都要遵循严格的要求，同时还要保证产品合理的制造流程、可靠的试验与检验以及安全的操作。1.1 焊工资质和管理焊接操作人员属于特殊工种，必须按照有关规定进行焊工技术考试，合格后持证上岗。未经培训、考核合格者，不准上岗作业。企业要编制焊工花名册，并进行严格管理，及时记录和更改相关信息。焊工停焊时间超过6个月的要重新考核上岗。

每个月要通过对焊工所焊焊缝通过检验及无损探伤检测后的合格率进行统计，来考核焊工的业绩和工作质量。统计内容包括焊工姓名、编号、构件名称、焊缝数量、不合格项目、焊接合格率和探伤合格率。

1.2 焊接工艺评定试验焊接工艺评定是保证焊接质量的重要措施。通过焊接工艺评定，来检验按照已经制订的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书提供可靠的依据。而对于首次采用的钢材和焊接材料，必须进行焊接工艺的评定，并将焊接工艺评定报告存档保存。1.3 制定合理的焊接工艺作业指导书焊接工艺作业指导书是指导操作人员按照一定的方法进行焊接施工的操作规程，没有作业指导书，按照个人想法随意施工会导致焊接施工的质量过程不受控，造成产品质量下降。制定书面的的焊接工艺作业指导书并严格执行，质量才不会失控。1.4 保证焊接材料质量，建立严格的领用制度。焊接过程中所使用的一些焊条、焊丝、焊剂等焊接材料，很容易受潮、变质，直接影响焊接质量，所以在运输、储存工程中必须注意防潮，在使用前还要按照规定的烘焙时间和温度进行烘焙。低氢型焊条取出后应立即放入焊条保温桶。在常温下使用，一般不超过4小时，若超过时间就要重新烘焙，但不能超过2次。焊条烘焙，由工段长及时准确填写烘焙记录，记录上要对牌号、规格、批号、烘焙温度和时间等内容详细记录清楚，并由专职质量检验员进行核查签字确认。1.4.1材质因素的控制(1)母材的控制母材所选用的钢材除满足结构的强度、塑料、韧性和疲劳性能要求外，还要求有良好的可焊性，因为母材对焊接质量的影响主要体现在金属

材料的焊接性上。利用碳当量Cep可以从理论上来间接评价碳素钢和低合金钢产生脆化倾向和冷裂纹的倾向从而评价母材的可焊性。检验母材可焊性最直接的方法是进行焊接工艺评定，因此对特殊钢种和首次采用的钢材要进行焊接工艺评定。(2)焊接材料的控制焊接材料的选择对焊接质量的影响很重要。为获得段质的焊接接头，在选择焊接材料时应遵循以下原则:①在焊接同种材质时，一般应按焊接接头与母材等强的原则来选择焊接材料。在焊接厚板时，由于冷却速度快，焊接应力较大，容易产生焊接裂纹，所以在第一层打底焊接时，就要选用塑性好，强度稍高的低氢焊条来焊接，其他各层可用等强度的碳素钢或低合金钢焊条来焊接。②形状复杂和大厚度工作，焊接金属冷却时收缩应力大，容易产生裂缝，因此必须选用抗裂性能好的低氢型焊条。③焊接碳钢与低合金钢或不同强度等级的低合金钢时，可按两者中强度级别较低的一种选用焊接材料。④受条件限制不能翻转的工作，应选用能全位置焊接的焊条。1.5 保证焊件区的装配质量:焊接质量的好坏与装配质量有着密切关系，焊接前要除了满足标准规定的焊接连接组装允许的偏差外，还应该满足下列条件:(1)焊接区边缘50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等必须铲除干净，以减少产生焊接气孔等缺陷的因素;(2)装配间隙不能过大，尽量避免强力装配，定位焊缝要留有足够的厚度和长度:定位焊缝厚度不应小于3mm，长度不应小于40mm，其间距宜为300mm~600mm。定位焊缝与正式焊缝应具有相同的焊接工艺和焊接质量要求，定位焊缝存在裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，应完全清除;(3)引弧板应与母材材质相同，焊缝坡口

形式相同，长度应符合标准规定。引弧板拆除时，应采用气割的方式，不允许用锤击落，以避免损伤焊缝端部;(4)衬板焊时，垫板要与母材底面贴紧，以保证焊接金属与垫板完全融合。(5)对接焊缝不应和加筋板的角焊缝交错。对接焊缝和角焊缝距离应不小于50mm。(6)方管或圆管在每根构件中允许存在一个接头，但在对接时应加垫宽度不小于30mm的钢衬垫，并与管壁紧贴。管子应开坡口，并留2~3mm间隙，以利于与衬垫板焊透。2.常用的焊接方法:钢结构工程常用的焊接方法有:手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊、电渣焊等，各种焊接方法都有各自的优缺点，应该根据实际情况，选用合适的焊接方式。

2.1手工电弧焊:手工电弧焊是最传统的焊接方法，基本上所有钢材都可以采用手工电弧焊的方式进行焊接。2.1.1主要优点:(1)设备简单:一般情况下，酸性焊条采用交流焊机，碱性焊条采用直流焊机。随着科技的发展，很多新型的焊机不断出现，对提高焊接质量提供了保障。

(2)操作方便:手工电弧焊，不受操作空间的限制，只要操作人员能到达的地方，都可以进行操作，在其他焊接方法无法实现的地方，更显出其优越性。(3)可实现全位置焊接:手工电弧焊可以实现平焊、立焊、横焊、仰焊等各种位置的焊接，操作灵活方便。2.1.2主要缺点:(1)对焊工的技术水平要求高:手工电弧焊主要由焊工操作完成，焊接质量的好坏主要有焊工的技术水平决定，培养一名合格的焊工成本较高。

(2)劳动强度大:由于不能采用机械辅助，全部由焊工完成，劳动强度很大。(3)生产效率低:焊工操作过程中，必然有换焊条等操作时间，焊条总有一段不能完全使用完毕，必然造成生产效率低，成本相对较

高。2.1.3适用范围:手工电弧焊生产效率低，已经不是钢结构生产过程的主要焊接方法，只有在无法使用埋弧自动焊接和CO2气体保护焊时，才使用手工电弧焊。主要应用于现场安装时，高空焊接，和局部焊接时采用。2.2埋弧自动焊接:埋弧自动焊是钢结构加工过程的主要焊接方式，能够实现连续作业，生产效率高。2.2.1主要优点:(1)焊接质量好:埋弧自动焊接采用电流大，焊缝的熔深大，由于焊剂的保护，成型美观，气孔、夹渣比较容易浮出，焊缝内部不容易形成缺陷，焊接质量好。(2)生产效率高:埋弧自动焊可以实现连续流水作业，自动化程度较高，由于采用大电流，熔覆金属能够很快融化，并形成良好的融合，生产效率很高。2.2.2主要缺点:(1)焊接位置限制:埋弧自动焊接只适合平焊、船形焊等，直线型或圆弧型焊缝，并需要配合相应的轨道，才能实现。(2)对设备、工艺要求较高:埋弧自动焊接需要专门的焊接设备，钢结构生产线中配备的龙门焊机全部是自动化控制，要求操作人员在焊接前，根据构件的板厚选择合适的工艺参数。由于操作过程中不能观察焊缝的融合情况，需要进行焊接工艺评定后，按合格的工艺指导书进行操作。2.2.3适用范围:埋弧自动焊是钢结构加工过程的主要焊接方式，焊接工作量占全部焊接工作量的80%左右，主要用于H型钢腹板和翼缘板的焊接、箱型构件通长焊缝的焊接等。在长度较大的钢板拼接焊缝，也可以采用半自动的埋弧自动焊接。2.3 CO2气体保护焊:由于成本低，效率高，CO2气体保护焊已经成为钢结构生产和安装过程中的主要焊接方法。2.3.1主要优点:(1)生产效率高:由于CO2气体保护焊丝融化快，穿透力强，不产生熔渣，可连续操

作，大大提高焊接的生产效率。(2)焊接质量好:由于电弧热量集中，加热面积小，以及CO2气流的冷却作用，因此工件焊接变形小。(3)不容易产生裂纹:由于CO2气体保护采用的保护性气体是CO2，具有一定的氧化性，能够减少焊缝中的含氢量，可显著减小焊缝氢裂纹的倾向。(4)操作方便:由于明弧操作，可直接观察，操作简便灵活，焊工容易掌握，办自动焊接设备也比较简单。(5)成本较低:由于CO2气体是许多工业部门的副产品，价廉易得。2.3.2主要缺点:气体保护焊接，受环境影响较大，在室外焊接时，当出现下列情况时，不允许施焊:(1)风速大于2m/s;(2)相对湿度大于90%;(3)雨天及雪天;(4)环境温度在-5℃以下。2.3.3适用范围:CO2气体保护焊是钢结构加工中的主要焊接方式，适用于钢结构加工过程中，除埋弧自动焊接以外的构件焊接。比如，节点板的焊接、零部件与构件的焊接、构件局部焊缝的修补等。2.4电渣焊:电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间牢固连接。目前，在钢结构加工过程中，主要应用于箱型构件内隔板最后一道立焊缝的焊接。3.焊接质量的检验焊缝的质量检验阶段分为焊前、焊接过程中和焊后检验阶段三个阶段。主要也是针对焊接前期准备工作、焊缝外观质量以及焊缝内部质量检验和焊接性能的抗拉强度所进行的检测。主要的焊接检验方法有:外观检测、无损检测、实验检测。3.1外观检测:焊缝的外观质量检验主要是用测量工具凭借肉眼或借助强光手电或用放大镜观察焊件，以此检验焊缝质量，发现并测定焊缝存在的表面缺陷。3.1.1普通碳素结构钢构件应在焊接冷却到工作环境温度、

低合金结构钢应在焊接24h后方可进行外观检查。焊接工件外观检查，一般用肉眼或量具检查焊缝和母材的裂纹及缺陷，也可用放大镜检查，必要时进行磁粉或渗透探伤。3.1.2焊缝的焊波应均匀，不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤、咬边、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷，焊接区无飞溅残留物。3.1.3焊缝的位置、外形尺寸必须符合施工图要求，并必须符合《钢结构焊接规范》及《钢结构工程施工及验收规范》的要求。3.2无损检测:常用的无损检测方法有磁粉检测(MT)、着色检测(PT)、超声波检测(UT)、射线检测(RT),其中超声波检测是目前应用最广的无损检测方式，具体应根据设计要求及实际情况采用。3.2.1磁粉检测(MT):铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。磁粉检测只能用于检测铁磁性材料的表面或近表面的缺陷，由于不连续的磁痕堆集于被检测表面上，所以能直观地显示出不连续的形状、位置和尺寸，并可大致确定其性质。3.2.2着色检测(PT):着色检测和磁粉检测一样，也是一种表面检测方法，主要用来探测诸如肉眼无法识别的裂纹之类的表面损伤，例如近表面缺陷(裂纹)、气孔、疏松、分层、未焊透及未熔合等缺陷。着色探伤的基本原理:用着色剂涂在材料的表面，着色剂渗入受损部位。放置一段时间后将表面的着色剂冲洗掉。在已经清洗干净的表面涂上显影剂，损伤部位由于着色剂渗入其中从而看得一清二楚。主要利用毛细现象使渗透液渗入缺陷，经清洗剂清洗使表面渗透液清除，

而缺陷中的渗透液残留，再利用显像剂的毛细管作用吸附出缺陷中残留的渗透液而达到检验缺陷的目的。3.2.3超声波检测(UT):超声波检测是检测焊缝内部缺陷的方法，主要是利用超声波在焊缝或钢材内部的反射波，来确定缺陷的一种方法。当焊缝或钢构件存在缺陷时，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射,反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质。超声波检测是钢结构无损检测中最主要的方法，成本低、检测方便，超声波检测尤其对裂纹非常敏感。3.2.4射线检测(RT): 射线检测是利用x射线穿透构件，利用感光材料形成影像，来判断缺陷的一种无损检测方法，和超声波检测一样，用来检测焊缝内部缺陷。相对于超声波检测，射线检测设备复杂、操作复杂，并且x射线对人身有伤害，冲洗胶片需要时间较长等，主要用于重要的压力容器等焊缝的检测，在钢结构工程特别重要的部位，或设计有要求时，也可采用。一般构件不建议采用射线检测。3.3实验检测:实验检测是破坏性检测，主要通过把焊接构件，按实验要求加工成相应的试件，通过实验设备进行破坏性的检测，主要包括:拉伸试验、弯曲实验、冲击试验、硬度试验、宏观金相等方法，实验检测主要用于焊接工艺评定，可以准确测定相应焊接工艺的质量数据指标。4.不合格焊缝的处理4.1在操作过程中不合格的焊缝是不允许

存在的，但是由于每个焊工的技能水平、责任心和自觉性有所不同，焊接设备在运行过程中也会发生一些改变，就很容易产生不合格焊缝，一旦发现不合格焊缝，检验员要及时作出标记，张贴“待处理”标签，并分析产生缺陷的原因，开出返修通知单，提出相应的改进措施。4.2待返修构件不允许流入下道工序，焊缝返修完毕之后，还要与原焊缝相同的探伤要求和标准进行复探，在返修后检验合格才能继续操作。

4.3焊接质量的可追溯性:对重要结构的焊缝，应打印操作焊工的钢印号，完整保存焊接工艺指导书、施焊记录、检查记录等，存入技术档案，确保焊接质量的全过程可追溯性。

5.结论随着设计、制造、安装技术的进步，钢材及辅材品种的增加和性能的改进，钢材作为一种可再生的建筑材料，其发展前景十分广阔。而钢结构产品的质量，也是一个逐渐形成的过程，只有保证了各个环节的质量，才能生产出高质量的钢结构产品。焊接工序是钢结构产品形成的主要阶段，加强其生产加工质量的控制，也将会使整个钢结构工程的质量有所保障。科学技术和相关学科的不断发展，管理方式、检测手段和分析方法的不断提高，对于钢结构制造质量控制水平的提高也都更有帮助。因此如何提高建筑钢结构的施工质量，特别是工程焊接质量，是永远值得我们深思并不断改进的话题。