浅谈机车钢结构焊接质量的检验

苟建军

摘 要：随着我国经济的高速发展，焊接钢结构件越来越广泛的应用到各制造领域，特别是在机车制造领域提出的“高速、重载”，对机车焊接钢结构的质量要求提出了更高的要求，而焊接质量的好坏直接影响到焊接钢结构的质量好坏，同时影响到机车的安全性和可靠性。因此，我们加强对焊接钢结构的质量检验，确保这一特殊过程的有效控制和把关尤为重要。文章就对钢结构焊接中出现的缺陷以及钢结构焊接检验的基本内容做了阐述。

关键词：焊接；钢结构；质量检验

由于焊接钢结构具有强度高、自重轻、整体刚性好、抗变形能力强，同时经济性好等一系列优点，所以取代了锻件、铸件成为机车走形部位的承力构件，焊接质量的好坏直接影响到钢结构的整体质量以及机车的安全性和可靠性。作为特殊过程的焊接，必须做好焊前、焊中、焊后的质量检验，确保焊接检验的规范、全面、有效，已经成为各质检单位重要的研究课题之一。

1 钢结构焊接出现的缺陷

钢结构焊接缺陷是指钢结构焊接接头的不完整性，主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺欠等。钢结构焊接缺陷会减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，引起裂纹；降低疲劳强度，易引起焊件破裂导致脆断，会严重影响钢结构的质量。未达到焊接标准的钢结构，一旦应用到机车制造中，将成为极大的质量隐患，甚至导致机车安全事故。

钢结构焊接缺陷主要有以下几类：

1.1 外观缺陷

外观缺陷（也称“表面缺陷”）是指不用借助于仪器，从钢结构工件表面就可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹以及单面焊的根部未焊透等。

1.2 气孔和夹渣

在焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成空穴就是气孔缺陷。其气体可能是焊接中对熔池的保护不够，熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。气孔缺陷的危害是减少焊缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低接头的强度，降低塑性，还会引起泄漏等，另外，气孔也是引起应力集中的因素，氢气孔还可能促成冷裂纹。

夹渣就是焊后溶渣残存在焊缝中的现象。点状夹渣的危害与气孔相似，带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中，尖端还会发展为裂纹源，危害较大。

1.3 裂纹

裂纹就是焊缝中原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙。从产生的温度上看，裂纹有两类，一是冷裂纹，二是热裂纹。冷裂纹就是指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹，一般是在焊后一段时间（几小时，几天甚至更长）才出现，故又称延迟裂纹。热裂纹是指产生于Ac3线附近的裂纹，一般是焊接完毕即出现，又称结晶裂纹。这种裂纹主要发生在晶界，裂纹面上有氧化色彩，失去金属光泽。裂纹对钢结构的危害是非常大的，尤其是冷裂纹，可能引起钢结构的脆断，给钢结构带来的危害可以说是灾难性的。

1.4 未焊透

未焊透就是钢结构金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。产生未焊透的原因主要有：（1）焊接电流小，熔深浅。（2）坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大。（3）磁偏吹影响。（4）焊条偏芯度太大。（5）层间及焊根清理不良。未焊透的危害之一是减少了焊缝的有效截面积，使接头强度下降。其次，未焊透引起的应力集中所造成的危害，比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源，是造成焊缝破坏的重要原因。

1.5 未熔合

未熔合是指焊缝金属与钢结构金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。产生未熔合缺陷的原因主要是：（1）焊接电流过小。（2）焊接速度过快。（3）焊条角度不对。（4）产生了弧偏吹现象。（5）焊接处于下坡焊位置，钢结构未熔化时已被铁水覆盖。（6）钢结构表面有污物或氧化物影响熔敷金属与钢结构间的熔化结合等。未熔合是一种面积型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對承载截面积的减小都非常明显，应力集中也比较严重，其危害性仅次于裂纹。

2 钢结构焊接检验的基本内容

焊接检验就是根据焊接产品的材料组成、结构形式和设计制造的工艺特点，从控制和保证质量的角度去分析产品在形成过程中的每一道可能出现的质量问题，据此设立相应的质量控制点，实施必要的检验手段，从而达到质量控制的目的。

2.1 技术能力的检验

这包括两个方面，一方面对钢结构焊接的有关技术文件进行检验，确保焊接技术文件的科学新和可操作性，这就是我们通常说的焊接工艺评定，工艺评定就是按技术文件的技术规范要求制作工作试件，通过焊缝的机械性能试验来验证，比如拉伸试验、硬度试验、缺口冲击试验、弯曲试验、断口试验、金相试验等。另一方面是验证焊工技能能力的检验，就是让具备等同材质、板厚、焊接位置、接头形式的有资质的焊工，在钢结构焊接生产前焊接工作试件，工作试件和实际产品生产的材质、板厚、焊接位置、接头形式相同，从而验证焊工的技能水平，确保产品的质量，工作试件的实验一般包括断口试验、焊缝宏观金相试验等。

2.2 焊接前的检验

在钢结构焊接前，首先，对焊接设备的检验，保证焊接电流、电压的正确性。其次，检验焊前工件的坡口、组对间隙、错边量是否达到技术规范要求。再者，检查点固焊和定位焊质量，检验点固焊是否彻底打磨处理，定位焊端头是否进行打磨处理。第四，检查焊缝区域20cm内清洁度的检查，检验焊缝进行焊前打磨和去油污处理是否达到要求。第五，对有预热要求的工件是否达到预热温度的要求。

2.3 焊接过程中的检验

主要包括对焊接参数如焊接电流、电压、气流量、焊接速度的检验。其次是焊接层间的清铲、层间温度的控制检验。再则是对焊接顺序的控制检验。在检验的同时，要做好检验记录，形成焊接检验文件。焊接过程中的检验是焊接过程中最重要的环节，它直接对钢结构件的形成产生重要影响。因此，质检单位应熟悉焊接工艺、焊接规范和设计要求，选择适当的检验控制点，能最大限度的降低废品率，减少返工，实现焊接质量目标。

2.4 焊接后成品的检验

对钢结构焊接后成品的检验，方法有很多，这也是事后把关的重要环节，常见的无损检验方法有以下几种：

2.4.1 外观检验

焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法，是成品检验的一个重要内容。检验的内容主要焊缝表面是否有缺陷及尺寸上是否存在偏差等。一般通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检验。若焊缝表面出现缺陷，焊缝内部便有存在缺陷的可能。

2.4.2 致密性检验

钢结构焊接后利用致密性检验方法可以检查出焊接过程中存在的缺陷问题，可以有效保证钢结构焊接的安全性和可靠性。

2.4.3 物理方法的检验

通过利用一些物理现象对钢结构焊接质量进行检验的方法称为物理方法的检验。而在检查材料和施工工艺内部是否存有缺陷时，通常采用无损探伤的方法，对材质，规格，温度，检测对象运行条件进行综合分析。

3 结束语

总而言之，随着机车制造领域向“高速、重载”方向发展，对机车钢结构的承载能力和可靠性提出了更高的要求。因此，我们要加强对钢结构焊接质量的检验，提高钢结构质量，确保机车焊接钢结构的安全性和可靠性。在对钢结构焊接质量进行检验时，质检人员应具备一定的检验水平，熟练掌握检验的相关内容，选择适当的检验方法，进行科学的焊接检验，以保证钢结构的焊接质量。

参考文献

[1]巩金红.钢结构焊接质量的检验[J].金属加工（热加工），2008，10.

[2]王蓬，王敏.浅议钢结构焊接质量的检验[J].机械工人，2001，9.