浅析水电工程金属结构焊接质量的影响因素及控制措施

吴师思

中国水利水电第八工程局有限公司机电设备制造岳阳分公司 湖南 岳阳 414000

前言

在对水电工程项目中的永久性金属结构进行安装作业时，金属结构焊接工序是其中最为重要的关键性工序之一。其焊接质量，将直接关乎水电工程结构的稳固性与安全性。现阶段，我国水电工程项目中，因金属结构问题而导致的工程质量问题或安全事故，除少部分金属材料的质量问题外，更多的还是来自于金属结构的焊接质量问题。因而，如何有效改善或提升水电工程金属结构的焊接质量，将是施工作业人员、技术人员，乃至施工单位所应重点关注的问题。因此，对于水电工程金属结构焊接质量控制的研究，就具有极大的应用价值与现实意义。

1 水电工程金属结构焊接质量的影响因素

1.1 作业人员方面

现阶段，我国水利工程项目中的施工作业人员，有80%以上来自于农民工兄弟，大多并不具备极为专业的岗位技能与质量安全意识。且对于金属结构焊接的各类方法与工艺等，也存在较大的认知差异。同时，由于作业人员技术水平的差异，致使不同的焊接方式通常会受到焊接工艺、焊接水平、工作态度等方面的影响，从而直接影响焊件的焊接质量。并且，很多施工人员在应用自动化焊接设备时，若未能依照施工要求标准进行作业，麻痹大意，那么金属结构的焊接质量，将很难得以确保。除此之外，很多施工人员因自身综合素质偏低，进而缺乏良好的质量与安全意识，这使得焊接过程中多会出现安全隐患。

1.2 作业设备方面

在水电工程实际施工中，金属结构的焊接作业所涉及的各类焊接设备相对偏多。同时，会由于各类焊接设备的自身性能、稳定性以及可靠性等因素，而对焊接质量带来直接性的影响。并且，水电工程焊接工序内所涉及的金属结构作业，会由于自身的复杂性结构，而对自动化焊接设备的依赖程度显著增高。

1.3 原材料方面

原材料对焊接质量的影响因素众多，如原材料的购置、设备与材料的保管、焊接材料的选取以及对焊接工艺技术方面的处理等。在众多的影响因素中，对于使用条件的规范与设定，将是关系焊接质量的重要组成部分。因而，在水电工程金属结构焊接前，不仅要考虑到母材的选购与保管，更要选取出符合设计施工要求的规范性工艺技术，以此确保金属结构的焊接质量。

1.4 焊接工艺方法方面

当焊接操作前，应当在遵从施工规定与设计要求的基础上，确保对具有不同厚度、不同牌号的母材等，进行焊接工艺的评定工作。尤其在对金属结构焊缝极为集中的钢结构或大型水工钢结构进行焊接时，更要严格的依照操作规定、设计标准、焊接顺序以及施工工艺措施等实施焊接施工作业。

1.5 外部环境方面

通常情况下，水电工程的金属结构焊接项目大多为室外作业，因此，焊接质量将会受到各类外部环境因素的影响与制约。并且，若外部施工环境相对复杂，则施工难度将会进一步提升。例如：当在较为狭窄的引水隧洞内进行施工时，受空间狭小因素的影响，使得压力钢管在焊接过程中，极易因环境因素所具有的特殊性质，而导致施工质量等受到影响。同时，气候因素也是影响焊接施工质量与施工进度的关键性指标。例如：露天环境中的温度、湿度以及风力等因素，都是影响焊接质量的外部环境因素，且此类因素在水电工程金属结构的焊接施工中，均无法避免[1]。

2 水电工程金属结构焊接质量的控制措施

2.1 焊接作业前期的质量控制措施

在金属结构焊接作业前，应优先制定出与焊接结构相符的工艺方案，并在进行焊接工艺作业指导书的编撰过程中，融入焊接方法、焊接环境、焊接顺序以及其他焊接要求等内容。与此同时，应对施工人员做好技术交底工作，且施工企业应定期对施工队伍进行焊接作业的专项岗位技能培训工作。并在培训结束后，通过岗前考核，筛选出专业技能水平不达标及未取得上岗证的施工技术人员，并对其进行再次培训与考核作业。此外，焊机与焊工工具等焊接设备是水电工程金属结构焊接质量得以提升的关键，因此，在施工过程中应严格选取焊接母材材料，依照现场条件对焊材牌号等做出合理配置，并根据水电工程的实际设计与施工特点，来进行机械设备与工器具等的科学合理选取。

2.2 焊接作业中的质量控制措施

在水电工程金属结构焊接工序全面开展的过程中，会涉及对最终产品的构成产生极大影响的水工钢结构安装与焊缝施工。对此，应在构建起较为完善的质量保障体系的前提下，从焊接操作的全过程角度，分别采取相应的措施。严格按照“事前计划要合理、作业过程应完善、应急措施要得当、事后评价应及时”的原则。同时，依照水电工程金属结构焊接工艺流程，做好多方面的控制工作：

首先，避免金属结构中的构件等，在运输中出现变形、损坏等现象，确保构件的拼装尺寸等不会受到影响；其次，在进行水工钢结构安装作业时，通常会以单元部件的形式，在施工现场进行整体的组装，但受到单元件刚度较差等因素的影响，极易在运输时发生塑料变形等情况，进而对工程拼装精度造成不利影响。致使安装焊缝增大，从而导致焊接质量受到影响。因此，在现场运输过程中，通常会在易变形部位使用支垫、支撑以及其他保护措施等；而在结构构件拼装结束后，应对整体尺寸进行校对与核准，确保施工内容符合设计要求标准与受力条件后，对受力点或刚度较大位置处点焊加固定型，之后再进行复核，构件尺寸经复核无误后，对存在焊接质量问题的焊点、焊缝等位置进行必要的清理，确保焊缝、焊点的清洁度。除此之外，为避免焊接应力过大而出现结构变形的现象，则可通过对称分段焊接予以解决。例如：在进行水工钢闸门的焊接作业时，应首先实施主横梁与纵梁的焊接作业，然后再对闸门面板实施焊接作业。

除此此外，在焊接过程中为提高焊接质量，应严格注意做好如下控制：为避免因施工操作缺乏规范性，所导致的焊缝质量问题，应在施焊前进行试焊，从而能够根据现场实际情况调整好最优焊接参数；为防止焊接过程中形成焊瘤，应严格控制焊接速度与电流强度，并对温度过高的熔池做停弧降温处理；对于焊缝集中的部件，应在拼装完并点焊成型后进行对称分段焊接，并通过对焊缝实施锤击操作以防止过大的焊接应力而导致的结构变形；在进行露天作业时，应确保焊接作业处于恒温环境下，如果温差过大，应采取合理的保温措施避免因温差原因而产生焊缝变形；在实际施工中，焊缝表面不应与母材处于相同焊接高度，尤其是焊缝表面的超出高度，应及时通过打磨等方式来予以解决。

2.3 焊接检验与焊后的质量控制措施

待水电工程金属结构焊接结束后，便可对工程做出详细的质量检测。在检测中所涉及的检测方式也较为多样。如外观检查、超声波探伤、X射线检验等方式。其中，一级焊缝的检测内容应包含外观检查、超声波探伤、X射线检验等，并确保三者同时符合标准要求；二级焊缝的检测内容包括外观检查与超声波探伤，并确保两者都符合要求；三级焊缝只要通过外观检查合格后即可。同时，当焊接工序完成后，也要极力查找焊接过程中存在的缺陷，若在对焊缝进行质量检验后发现，其质量合格却出现表面缺陷，必须通过补焊的方式来解决此类问题。如果无损探伤发现焊缝内部存在焊渣、气泡或裂纹时，应及时清除不合格焊缝并重新焊接。并在二次焊接的过程中，严格控制焊缝质量，以此确保焊接质量的有效提升。

而对于焊缝的返修操作，应确保焊缝打磨长度适中。通常情况下，焊缝打磨的长度=总返修时长+50mm。同时，返修过程中应注意形成船型的圆滑过渡；对于焊缝打磨深度的要求，应大于缺陷深度1.5mm，对于根部缺陷的焊缝打磨深度应严格做好控制，避免出现打透的情况发生。且在对不符合要求的焊缝进行清理时，应当采用碳弧刨，对不合格的焊缝等予以刨除。

依照理论而言，水电工程金属结构的焊接质量，会随着计划预控方案的周密性而显著提升。但在实际操作中，常常会因无法预估或不可避免的因素，而导致水电工程金属结构的焊接质量受到不同程度的影响，进而导致其焊接质量标准难以达成。为此，找寻出影响因素，并在焊接作业时避免这些因素造成的影响，便成为提升焊接质量的根本途径[2]。

3 结束语

总而言之，新形势下，随着我国经济发展速度的显著提升，水电工程项目逐渐增多。在愈加激烈的市场竞争态势下，唯有提升水电工程金属结构的焊接质量，才能确保工程整体质量的稳步提升。同时，水电工程金属结构焊接施工中所涵盖的工序众多，且作业环境与外部条件等影响因素也普遍较多，这也为焊接质量的控制，带来了全新的挑战。因此，在水电工程金属结构的焊接过程中，唯有不断提升焊接质量，才能确保水电工程的完善构建与应用目标达成。