关于化工装置钢结构焊接技术的分析

周 超，邵伟清

（林德亚太工程有限公司，浙江 杭州 310012）

钢结构有着独特的优势，它的强度较高、刚性好、可以变成任意的形状，因此，被广泛的应用在各行各业中。在化工装置工程中，钢结构的焊接技术会直接影响整个工程的质量，稍有不慎就会产生严重的安全问题，造成不良影响。在实际的化工装置工程作业中，钢结构焊接的工序比较繁琐，施工内容也相对较多，企业在施工的过程中一定要高度注意。因此，做好化工装置的钢结构焊接技术分析工作是非常有必要的。

1 钢结构的主要优缺点

1.1 优势

钢结构是现阶段应用比较广泛的建筑结构之一，这主要是因为钢结构本身具有非常明显的优势，钢结构中的主要组成部分就是钢铁，因此，它自身承载力非常大。在一些化工装置中使用钢结构可以有效的提高承载力。另一方面，与其他材料相比较，钢结构有着较强的耐腐蚀性，化工作业过程中，可能会遇见具有腐蚀性的物体，使用钢结构就可以让化工装置的使用寿命更加长久，使用年限大大的增加，化工企业也就不再需要频繁的更换化工装置。而且，钢结构的架构是非常明显的，也非常简单并不复杂，企业在安装化工装置的时候，施工的难度也会大大的减小，能够轻易的就完成相关的工作。

1.2 劣势

与钢结构独特优势相对的就是其本身也有着很大的劣势。一是钢结构的造价成本比较高，与传统的混凝土结构相比较，钢铁的价格成本要高出很多，而且在钢结构的施工过程中，需要相关企业引进大量的先进科技，这也是非常大的一笔消耗，因此，钢结构的造价会比混凝土结构的造价高出很多，使得钢结构的造价成本大大提高，一些比较小的化工企业根本负担不起钢结构的高额成本。二是工作人员在处理钢结构的时候会出现一些问题，影响化工装置的安装进度，严重时可能还会影响到施工的质量。

2 钢结构焊接过程中存在的问题

2.1 相关工作人员能力不够

一是一些比较小的化工企业对化工装置的钢结构焊接工作不够重视，所雇佣的工作人员并不具备熟练的焊接技术，这对化工装置的安装来说有着巨大的安全隐患。化工企业技术人员的设计经验也相对缺乏，理论知识非常丰富，但是实际操作能力却不足，对于钢结构焊接技术的分析不够，在产品设计上也存在着不足之处。这些工作人员的能力和工作岗位严重不匹配，给化工装置钢结构焊接的安全性、稳定性和可靠性带来了不好的影响。二是当前的人才市场中，能够熟练操作钢结构焊接技术的专业人才较少，这就使得化工企业在进行装置安装时会选择一些专业能力不强的人员来完成具体的工作，也就导致了化工装置安装工作达不到预期效果，效率也不高。

2.2 焊接过程的控制

对于化工装置钢结构焊接来说，存在着很多不可控制的因素，在化工行业中，焊接是作为一种比较特殊的过程进行控制的，工作人员要对焊接过程中的每一项参数进行严格有效的控制，要符合相关的要求，这样能够把发生焊接质量问题的几率降到最小，保证焊接过程的安全性和质量的可控性。

2.3 焊接钢结构时焊缝探伤不达标

根据国家标准规定：对于钢结构焊接时，应该按照每条焊缝整体百分比进行计算，但在实际焊接中，工作者总是按照所有焊缝百分比进行计算，这样焊出来的缝，可能会不达标，国家明确规定，在正常进行焊接工作时，可以只抽查所有焊缝的20%，常常焊接的探伤检测单位资源缺少，无法给出合格的探伤报告，可能会导致发生相应的危险，这时应该请求其他部门的帮助，例如压力容器等方面的探伤人员，但压力容器探伤人员对这个钢结构的焊接标准不是完全了解时，导致最后提交的报告不能完全体现真正的焊缝情况。所以在化工装置焊接中，工程人员需要加倍细心，同时也需要焊接人员充分加强对钢结构焊缝的理解，如果这样正确执行了，才能防止探伤报告不合格的事情再次出现。

2.4 焊接后钢结构变形严重

焊接变形有很多种，例如弯曲变形，横行收缩，扭曲变形等等。主要还是因为焊接时受热不均匀，变形不但会导致焊接出的化工装置外形发生变化，降低化工装置的工作质量，降低装置受力性能，甚至降低装置的承重能力，导致在使用装置时发生安全事故。因为钢结构具有弱可变性，甚至不可变性，装置变形后往往需要投入大量的时间人力和物力进行修复，有的甚至无法修复，只能报废造成资源的浪费。为了防止焊接变形的事情发生，工作人员应该在焊接前，充分理解装置的结构，找到合适的焊接顺序，尽量保证是对称焊接，厚薄不一的焊缝，应该使用不同焊接方式，例如薄一点的焊板使用一次焊完，厚焊板使用分层焊。焊接时保证留有给装置变形的偏差空间，或者焊接时将焊板固定焊接，这样能极大程度减少焊接后变形的机率。而对于已经变形的钢结构焊板，可以将焊板固定在专用胎具上，进行加热矫正。

2.5 焊接的焊缝施工质量不达标

管理人员在现场检查时，总是发现现场工作人员不重视钢结构焊接焊缝的施工，使焊接的焊缝施工质量不达标，也无法保证焊接出的化工装置的质量，导致在使用时带来不必要的安全问题。同时由于安装焊缝时是在现场焊接，条件往往达不到标准，给焊接工作的质量控制上带来很多不确定的因素。所以工作人员应该注意锻炼自己在不同场景的焊接控制，管理人员也应该仔细观察，及时发现并指出焊接人员的错误，以免造成不必要的损失，同时探伤人员在给出探伤报告之前需要认真、严谨的对焊缝进行探伤检测，不能给出不合格的探伤报告，这样会给整个装置留下很多安全问题，必须及时发现，及时改正。

2.6 焊接焊缝后出现钢结构断裂

在焊接工作中断裂情况时常发生，断裂时没有一点预兆，是突然的、瞬间的，断裂端呈现出切割面状，断裂的突然性和瞬间性，对于焊接的工作人员特别不利，如果在焊接时突然发生断裂，不仅会对整个化工装置造成极大不可逆的破坏，可能还会对现场的工作人员造成极大的危险。造成钢结构焊板突然断裂的原因是工作人员焊接时控制电流不当，使电流突然增大；或者是工作人员焊接时速度控制不当，使焊接速度减慢，导致焊过的焊缝能量突然增大，使热影响区的粒子变的很大，从而导致焊接的焊缝处韧性大大降低，最后使焊缝突然断裂。

2.7 焊接时电流过大或者电弧过长

当焊接时电流过大或者电弧过长时会产生“焊缝咬边”的现象，这是一种钢结构焊接不良的状态，也称做“咬肉”，就是在焊缝周围产生被大电流或者电弧烧出的凹槽。

2.8 焊料控制不当

即是焊瘤，焊接时焊料给予太多，导致多余焊料去到焊缝周围形成金属小球，形成焊瘤的主要原因是焊接的工作人员焊接能力不够，焊接的工作经验不足，或者焊接时分心，没有注意焊料的融化量而从焊缝中溢出。

2.9 焊缝中存在熔渣

即是夹渣，主要形成原因是焊接工作人员在焊接时，没有将焊缝打扫干净；焊接的电流太大或者太小；焊接过程中没有按照焊接标准来焊接；焊接时没有固定；焊料与焊缝的材料化学成分不匹配；焊接过后由于熔渣焊料的化学成分不同会形成不同的受力情况，在长时间使用过程中，焊缝中的熔渣会先产生裂纹，使此处的强度降低，并慢慢延伸，最后导致整个化工装置断裂。

2.10 焊缝中存在气孔

在焊接时，给予焊料时熔池中的气体没有及时逸出，并冷却凝固，导致焊缝中存在空洞。造成这样气孔的主要原因：焊工没有控制好焊接时的电压、电流，使电弧过高；焊接时速度太快；焊接使用的氩气纯度不够，焊接口没有打扫干净。这种气孔和夹渣一样，会形成不同的受力情况，使此处的强度和韧性降低，最后导致整个化工装置断裂。

3 焊接技术的广泛应用

3.1 焊接技术在钢结构焊接过程中的应用

钢结构经常使用的连接方式主要有三种，分别是焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接，通常情况下铆钉连接使用的最少，焊缝连接使用的最多。在采用螺栓连接方式的时候，使用普通的螺栓连接可以方便化工企业拆卸钢结构和支撑整个钢结构系统，而高强度的螺栓连接则多应用于重型钢架的连接。而钢结构焊接技术中使用的最广泛的焊缝连接，则主要分为对接焊缝和角焊缝两种。

3.2 焊接技术在管道安装焊接过程中的应用

大多数化工装置的管道介质都有着普遍的特点，那就是易燃易爆、有毒有害、并且具有强腐蚀性，不同的工作情况和管道焊接质量是不是合格都会严重的影响到化工装置能不能安全、稳定、有效的运行，并且直接关乎到化工装置设备的安全和相关工作人员的生命安全，因此化工企业加强化工装置管道的焊接管理是非常有必要的。化工企业在施工过程中进行焊接时，相关工作人员一定要严格按照焊接工艺的工作流程进行焊接工作，保证自身安全的同时保证化工企业的利益。

4 化工装置钢结构焊接过程中焊接技术的质量控制

4.1 化工装置钢结构焊接前

对于比较复杂的化工装置来说，普通的焊接技术是没有办法达到化工企业标准的，比如说球馆结构这种比较特殊的装置，就需要化工企业焊接方面的专业技术工作人员针对具体的化工装置进行严谨的分析，之后再开始准备后面的一系列焊接工作。由于化工企业的有些专业技术人员文化水平不高，缺少焊接方面的专业知识，工作缺少专业性，不能以最严谨的态度去对待钢结构的焊接工作，给化工企业的管理也增加了一定的难度。化工企业一定要多多注意这些问题，制定相对严格科学的管理制度，并且对专业技术人员进行定期的培训，提高他们的知识水平，锻炼他们的业务能力，保证化工装置钢结构焊接工作的规范进行。

4.2 化工装置钢结构焊接中

在对化工装置的钢结构进行焊接时，化工企业的焊接技术专业人员必须要严格按照焊接工艺的工作流程进行相关工作。在焊接前期对焊接工艺进行规划，专业技术工作人员要根据具体的化工装置和工作流程做好周密的钢结构焊接计划，考虑到所有在工作中可能出现的意外和风险，并避免这些意外和风险发生。

4.3 化工装置钢结构焊接后

当焊接专业技术工作人员完成化工装置钢结构焊接工作时，工作人员必须要做好焊接之后化工装置的定期检查和养护工作。化工装置在钢结构焊接处可能会出现比较尖锐的凸起，当发现这些凸起部分时，工作人员一定要及时的把这些凸起部分处理掉，要保证化工装置焊接处的光滑，并且及时对其进行清洗。

4.4 安全管理

化工装置钢结构焊接工作的安全问题，除了受气象、场地常见安全设防、各专业存在的施工防护以及特殊材料施工安全规定之外，还有许多其他的因素影响，比如有焊接过程中的用电安全、高空安全和脚手架安全等等。化工企业在进行钢结构焊接的过程中，应该按照常规施工方面的相关要求，加大企业在制定施工方案、施工过程中的防护措施、安全检查等方面的投入力度，并不断加强化工装置钢结构焊接工作过程中的监管力度。

4.5 节点形式和焊缝检测

化工装置钢结构在进行施工的时候，除了要在一些比较关键的位置进行焊接施工外，还可以借助高强度的螺栓对化工装置中的梁板结构进行连接。化工装置钢结构中会用到很多的钢板，这些钢板都具有一定的厚度，因此，化工企业在使用这些钢板时要按照相关的要求做好焊缝质量的检测和探伤实验。如果化工企业发现钢结构的焊接出现了质量问题，就要及时的进行改正，改正完成之后，还要对整改后的焊接质量进行二次复检。通常情况下，化工企业在进行焊接质量检测时都是使用超声波探伤仪进行的，超声波探伤仪能够快速的发现化工装置钢结构焊接中存在的质量缺陷，并且能够准确的找出质量缺陷的位置和缺陷的严重程度。

化工装置钢结构的安装和焊接质量的好坏所影响的不仅仅只是化工企业运作过程中的一个或者是几个环节，而是会影响到整个化工企业的运作。因此，化工企业需要具有一定专业知识和科技实力的工作人员来完成化工装置钢结构的焊接工作，这样能够加强化工企业的竞争力。钢材是建筑工程中最常见的材料之一，应用非常广泛，要想钢材能够在建筑工程中使用的更加广泛更加灵活，就需要重视起钢结构的焊接技术，就需要相关的工作人员不断地去探索钢结构的焊接方式方法和相关技巧，当然，相关企业也要不断地加强钢结构焊接质量的检测和监督管理，并不断对焊接方面的专业技术人员进行知识技能培训，使得这些工作人员具有改进和创新钢结构焊接技术的能力，保证化工装置钢结构焊接的质量。