钢结构焊接质量控制及检验探究

龚政

中交第四公路工程局有限公司 北京 100022

1 钢结构焊接工艺中常见质量问题

根据以往经验总结，钢结构实际焊接过程中经常出现的质量问题主要包括焊瘤、断裂以及变形等问题，而导致这些问题出现的一个主要原因就是钢结构焊接过程中的受热不均匀，受热程度不同会引发钢结构焊接完成之后出现严重变形甚至是断裂现象。想要避免此类现象的发生，要求设计人员充分结合实际情况进行合理设计，保证设计方案的科学性和可靠性，并不断提高焊接人员专业技术水平和综合素养，尽量避免焊接质量问题的发生。否则变形较为严重的钢结构角度和方向可能都会出现一定程度的改变，从而大大降低钢结构的实际承载力，威胁着建筑工程后期使用过程的稳定性和安全性。设计人员一定要保证各焊接点满足工程实际要求，焊接人员的具体操作必须要严格按照设计要求进行作业，如果焊接点设计不合理或者是作业人员水平不达标都会大大降低钢结构最终焊接质量。在具体焊接过程当中，如果设计流程混乱或者是焊接人员操作速度过慢，会导致焊接点受热不均匀，降低钢材韧性，这就增加了钢结构安装过程断裂现象的发生风险，甚至还会威胁到施工人员的人身安全，给企业造成巨大的经济损失。

2 钢结构工程焊接质量控制措施

我国建筑工程钢结构最具代表性的建筑就是“鸟巢”国家体育馆，在工程设计和具体建设过程中，相关工作人员提前对钢结构焊接工艺做出了详细的分析研究，很好地推动了我国钢结构建筑的发展与推广，同时也促使我国钢结构焊接水平迈上一个新的台阶，经过多年总结，建筑工程钢结构焊接质量控制具体应该做到以下几个方面：

2.1 合理选择焊接方法

一，组织技术人员详细分析钢构件的形状和尺寸，并清楚掌握钢材料的组成成分和接头形式，然后综合多方面因素选择出最为科学合理的焊接方法。与此同时还要对焊接人员专业技术水平和现场环境等进行一定的考虑，在权衡多方面影响因素基础之上，选择出最为实用和经济的一种焊接方式，确保最终焊接质量符合工程建设要求。二，在选择焊接方法的时候，还要对不同方法的稳定程度和适用范围引起重视，对劳动生产率和设备要求都要进行考虑，在确定好焊接方法之后再选择恰当的焊接材料。

2.2 焊接变形控制措施

一，缩小焊接截面积，施焊量只要满足连接需求即可，避免发生“过焊”现象，焊缝强度则根据焊脚尺寸进行合理确定，在对高凸焊缝进行处理的时候，我们必须要结合相关规范要求进行操作，避免对坡口综合性能造成影响。在厚板焊缝对接过程中，一般需要提前将坡口加工成U型，这样可以在一定程度上降低焊缝金属量[1]。二，尽可能减少焊缝数量，每一条焊缝多需要采取多道多层焊接方式，尤其需要对厚板焊接操作引起重点关注。三，保证环绕中心轴焊缝的均衡性，其实就是两个收缩力保持相互均衡，一般情况下采用对称施焊方式，采取这种方式可以很好地控制焊接过程发生变形现象。四，应用逆向回焊法，如果整个焊接过程是自左向右，那么施焊就应该是从右向左，其实就是大家常说的分段侧焊法。在具体焊接过程中，焊缝板内侧的热量可能会导致其发生一定程度的膨胀，从而导致板向外分离，待热量扩散之后板又会回收。五，应用反变形法。在开始焊接作业之间，我们可以充分利用焊件偏置方式合理利用收缩力，与此同时还要对焊接前的部件进行预弯处理，其实就是利用机械设备形成一定的反向力，从而消除收缩力。六，利用反向力使得收缩力更加平稳，反向力主要是在以下几种情况下而形成的，第一种是夹具约束力，第二种是构件重力拱度向下，第三种是组合件时的约束力，第四种是其他收缩力。在平稳收缩力的时候，将同样的焊接件背靠背夹起来，然后将其作为一个组合件进行焊接，待组合件冷却之后松开夹具，这就是非常有效的一种平稳方式。七，保证焊接顺序的合理性，只有确保焊接顺序的科学性和合理性才能更好地保证收缩力的平衡性，这就要求工作人员提前按照好所有的焊接部分和顺序。

2.3 焊接残余应力及裂纹的控制措施

在控制焊接残余应力和裂纹的时候需要注意以下几个方面的问题：一，缩小焊缝尺寸。二，减小焊缝约束度。三，合理确定焊接顺序。四，降低焊件的刚度，为自由收缩创设良好的条件。在控制焊接裂纹的时候可以从下面几个方向进行着手：首先，结合工程实际需求选择最为科学合理的焊接材料，详细分析焊缝化学成分，尽可能降低焊接材料和母材的中低熔点共晶物，其实就是大家常说的偏析元素，像硫元素的含量等，通过这种方式可以很好的防控热裂纹的发生。其次，确定最为科学合理的焊接工艺参数。比如电流和焊接速度，保证焊接深度比和截面宽度符合工艺要求，有效控制热量的输入。再次，合理管控焊前预热和焊后冷却处理，改善焊接接头组织，通常情况下需要将其控制在t8/5，因为研究发现这样可以改善HAZ和焊缝性能，避免了冷裂纹的发生[2]。

2.4 焊接工艺评定及焊缝质量控制措施

焊接工艺评定主要包括两个方面，一方面是国内所生产的焊材和钢材被应用到一些特殊和关键性钢结构工程当中。另一方面是设计方案中对焊接工艺和钢材类别等的相关要求和条件。在焊缝质量控制过程中，外观检查是非常重要的一项工作，首先是检查其外表的形状是否合理，比如弧坑位置、焊缝截面是否规则以及焊缝连接点位置是否准确。其次是焊缝的尺寸是否准确，主要是角焊缝的焊脚尺寸和对接焊缝的余高等。再次是焊缝表面是否存在裂纹或者是咬边现象。在《钢结构焊接技术规程》一书中就对钢结构焊缝外观质量作出了明确规定，第一，裂纹不得出现焊瘤或者是不熔合现象。第二是焊接区域不得出现飞溅物。

2.5 焊接应力集中控制措施

一，在对焊接应力集中控制进行设计的时候，尽量避免不均匀、不连续还有缺口等各种问题的发生，避免焊缝交叉现象的发生，通常情况下焊缝之间的最小距离应该保持在100毫米以上。如果是厚板的对称焊接头的话，无论中心线是否对齐，工作人员都必须保证厚板形成坡度之后再进行对齐处理。除此之外，还要保证焊缝布置的合理性和科学性，在保证焊接质量基础之上，尽可能减少焊接作业。二，在选择焊缝位置的时候，还要充分考虑焊接操作和检查工作的便利性，焊缝连接板在过渡的时候尽量平缓一些，并切去筋端的锐角，保好板的端角。同时焊缝的布置最好坚持对称原则，并尽量靠近中心轴位置。三，在焊缝布置的时候，最好避开应力集中位置，特别留心动载结构，严禁在应力最大位置布置焊缝[3]。

2.6 钢结构变形的控制措施

一，为了给加工过程提供更大的便利，工作人员应该保证对称零件的尺寸一致，这样在拼装的时候为互换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，那么就应该尽量减少拼接焊缝的布置，在具体布置过程中，保证和构件的重心呈对称状态，减小焊接变形和应力集中现象的发生。二，在各构件和零部件安装的时候，不能将厚度和截面积不等的构件进行连接，同时还要采用结合缓坡连接形式，通过改变零件的厚度和截面形状最大程度避免过大变形和焊后应力现象的发生，保证了传力的均衡性。除此之外还要注意，杆件的端头边缘距离不可太近，一般情况错开距离应该控制在20毫米以上，以更好地保证焊接质量，避免了焊接作业过程中热量过于集中而加大变形程度[4]。三，在选择电焊机的时候需要考虑三个方面因素，一是电压的平稳性，二是焊接电流的大小，三是负荷用量。在焊接普通钢结构的时候一般选用交流焊机，而要求较高的钢结构则需要选用直流焊机，而二氧化碳气体保护焊则经常用于厚薄钢板焊接过程中。

3 焊接质量检验

焊接质量检验过程主要是针对焊接内外施工作业环境、焊接人员资质以及焊接参数的确定等多个方面，因为焊接质量的好坏直接决定着整个建筑钢结构工程的建设质量，所以我们必须对其引起重点关注，结合自身发展现状引进现代化先进机械设备和人才，不断提高焊接效率和质量，焊接工作人员必须具备一定的专业技能和综合素养，做到人人持证上岗，尽可能减少实际焊接过程中变形和裂缝现象的发生。

3.1 外观检验

在钢结构焊接质量检验过程中，第一步需要检查的对象就是焊缝的外观，判断其是否足够均匀和致密，要求焊缝位置不得出现咬边弧坑、未焊满、气孔、夹渣或者是焊瘤等病灶，当然裂纹就更不允许发生。实际检验过程需要充分结合JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》和GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》立面的相关要求与规定实施[5]。在钢结构焊缝外观质量检验的时候，检验工作人员必须要严格按照建筑钢结构焊接技术政策和国家工程施工质量验收等相关标准进行，确保钢结构焊接外观没有明显的缺陷，同时也为后续无损探伤检验工作的顺利开展奠定了良好的前提基础。

3.2 钢结构焊接质量无损检验

钢结构焊接质量无损检验常见的方法有射线探伤和超声波探伤两种方式，通过这些方式对焊缝进行无损探伤检查，如果发现焊缝焊接质量存在问题，相关工作人员则应该立即对具体问题作出详细分析与研究，并制定切实可行的改进和维修处理措施。同时还要保证维修和改进处理之后的焊缝质量可以很好地满足工程建设实际要求，达到焊缝质量无损检验相关标准。在焊缝实际维修返工过程中需要注意以下几个方面的问题：一，在开始返修之前，就需要安排专人对各种夹渣进行彻底清理，然后再进行仔细打磨，保证其表面的光滑度和整洁度，之后才能按照相关要求实施焊缝连接处理。二，在焊缝进行返修的时候，一般情况下多选用定位焊接方式，将所有需要再次焊接的位置按照一定的数据位置进行再次焊接处理。三，在返修作业完成之后，还需要对焊缝实施一次无损探伤检验，并由专业人员根据超声波无损探伤结果进行准确评估。四，必须确保返修之后的焊缝质量和原来的质量保持一致，并详细分析钢结构焊接工艺质量控制和检验质量把控相关内容。经过长时间总结发现，钢结构焊接作业具有质量要求高且焊接难度大等多种特征，所以想要不断提高最终焊接质量就必须要充分结合多方面影响因素选择最为科学合理的焊接方式和检验方法，确保最终焊接质量符合工程建设实际要求。

3.3 焊缝表面质量检验

一，对接焊缝的余高需要控制在2毫米到5毫米之间，如果不在该范围之内需要工作人员利用砂轮磨光机将多余的部分实施磨平处理。二，确保母材表面和焊缝过渡位置的平顺性和均匀性，同时还要确保焊脚和焊缝高度的一致性，严禁出现较大的落差。三，焊缝表面不得出现超标气孔、电弧灼伤、凹坑以及裂纹现象。四，焊缝咬边应该控制在0.5毫米以内，受力焊缝咬边应该控制在1毫米以内。五，母材表面和管子的对接焊缝必须要保持一致。

总而言之，近些年随着我国建筑市场的快速发展，钢结构被广泛应用于建筑领域当中，只有做好钢结构焊接管控和检验工作才能更好地保证建筑工程建设过程的顺利推进。除此之外，还应该结合自身实际情况适当引进现代化焊接技术和设备，不断提高焊接人员的专业技能，确保焊接质量符合工程建设实际要求，促使我国建筑行业钢结构的稳健发展。