建筑钢结构焊接影响因素及焊接质量管控

2023-04-22李文

居业 2023年11期

李文

(山西潞安工程有限公司,山西长治 046102)

0 引言

科学技术的发展为各行各业的发展提供了技术支持，科学技术的更新换代为各行各业的发展提供了源源不断的动力。焊接技术在建筑行业中占据着重要的位置，为建筑行业的发展提供了技术基础。近年来我国的焊接技术发展迅猛，目前我国的焊接水平已与世界同行业齐平，焊接技术也已广泛运用在各行各业中，尤其是在军工等重工领域的大量应用，更是表明了我国的焊接技术已然达到世界一流水平。但在建筑工程行业，由于焊接技术缺乏对现代化技术的运用，其现代化和智能化的程度较低，一方面限制了建筑行业焊接技术的发展，导致其应用水平有限，目前建筑行业的焊接技术仍处于传统的应用阶段；另一方面则制约了钢结构建筑的优势，严重影响了钢结构建筑的施工效率和施工质量，不利于建筑行业的可持续发展。

1 钢结构建筑的优势

第一，由于钢结构自重轻，所以在运输及安装过程中更为便利；第二，钢结构的抗震性能良好；第三，由于钢材有着良好的韧性和塑性，材质均匀，即使施工中突发超载也不会发生断裂等情况；第四，钢结构的强度高，良好的塑性韧性导致其可以作出各种各样的设计；第五，连接钢结构时，运用螺栓既能有效降低钢结构的重量，还能降低施工的难度；第六，钢结构环保性能突出，在安装和应用中产生的粉尘小，噪音污染和固体垃圾物也较少，此外，废钢还可回收[1]；第七，相比之下，钢结构的经济性较高，对资金的投入量不高；第八，钢结构制作简便，质量和精度较高。

2 钢结构焊接质量方面的质量通病

2.1 焊接变形

弯曲变形、收缩变形以及扭曲变形等焊接变形是钢结构焊接施工中最常见的质量问题，不仅影响了钢结构的外观造型，还会影响钢结构的焊接质量。钢结构在焊接期间受热不均匀是焊接变形的主要原因，施工人员应当规范焊接作业，焊接作业的质量决定了钢结构的装配质量，若焊接质量不达标，就会严重削弱钢结构的承载能力。若发现钢结构在焊接过程中出现了弯曲变形或扭曲变形等情况，构件就要做报废处理，因为矫正修复需要耗费大量的时间和金钱，并且还不能保证矫正后的构件质量达到建筑工程的施工标准和施工要求[2]。

2.2 残余变形

在钢结构焊接施工中，由于受热不均匀会导致构件出现收缩、弯曲、扭曲等变形，在矫正构件时，会导致构件产生参与应力等情况的发生。施工人员在焊接作业时，构件的质量受到焊接温度的影响，因此，残余应力及残余变形问题频发。施工人员在多跨钢焊接作业时，应当把握好焊接的节点，避免应力过度集中在该轴线方向[3]。此外，还要确保焊接缝有足够的宽度，若前一根梁出现变形情况，后一根梁也必然会出现类似的问题，尽量降低残余应力及残余变形等问题的发生概率。

2.3 突发性断裂

在建筑钢结构焊接及安装过程中，毫无征兆且破坏力强的突发性断裂问题也是较为普遍的钢结构焊接质量方面的问题，相关人员应当予以重视。施工人员在焊接作业中，若焊接的速度较慢或者是电流突然增大，此时由于焊接施工的线能量会过大而降低了钢结构的韧性和塑性，就导致了突发性断裂问题的发生。

2.4 其他方面

施工材料、机械设备、焊接工艺以及焊接施工的现场管理等方面的因素也会导致实际焊接作业状况频发。因此，施工人员在施工前应当了解建筑工程的总体目标和要求，分析质量问题的产生原因。若焊接操作员的专业水平有限，或缺乏操作能力，导致实际焊接作业错误频发，此时也会导致钢结构焊接出现质量问题。

3 我国建筑钢结构焊接技术的影响因素

3.1 焊接条件

在建筑工程要求中明确规定了工程交付时间，为了实际的工程进度不落后于计划进度，要求建筑钢结构工程必须要在低温的条件下施工。在超低的气候环境下，焊接材料的好坏决定了钢结构的焊接性能，为了提升其焊接性能，应当谨慎选择焊接材料。在相同的低温环境下测试各种焊接材料强度后可以发现，超低氢焊接材料是一种可以将钢结构焊接强度发挥到极致的材料；此外，焊接质量还受到焊接恒温环境的影响，在施工中为了防止热量流失过快，达到恒温焊接环境要求，可以通过设置防护棚等措施来实现。为了降低热胀冷缩现象的发生概率，可以在气体保护焊的同时粘贴保温膜于放气装置外部，为焊接创造良好的条件，全面提升焊接的效率和质量[4]。

3.2 焊接用材

目前在我国建筑钢结构焊接施工中，最常用的焊接材料是镀铜焊丝，该种材料在焊接过程中会造成污染，而国外则较少应用。随着人们环保意识的增强，世界各国都在倡导绿色节能的环保理念，各行各业也都在积极寻找绿色的焊接材料来取代原始的焊接材料，已经有少数国家用无镀铜焊丝来取代污染严重的镀铜焊丝。但由于无镀铜焊丝的经济效益不高，在国内该材料并未受到广泛关注，亦未被广泛运用。随着我国经济模式的转型，国人的环保意识也在不断加强，未来市场中绿色节能的环保材料发展前景良好，我国也会早日将无镀铜焊丝运用至建筑工程焊接施工中，促进建筑行业的可持续发展。

3.3 焊接设备

建筑钢结构的焊接效率受到焊接设备的影响，自动化程度高且充满科技感的焊接设备能够提升焊接技术和焊接质量。目前，我国生产的焊接设备不仅自动化程度低，而且在技术及质量方面都远远落后于日本及欧美等发达国家，因此，我国建筑工程焊接施工使用的设备基本都是从日本欧美等国家进口的[5]。在进口外国焊接设备时，国内相关领域的专家就已经开始对焊接设备进行分析和研究，特别是近年来我国制造行业发展迅猛，国内已经自主研发生产出先进的焊接设备了，虽然与发达国家之间还存在一定的差距，请相信在不久的将来，我国研发的焊接设备一定会早日赶上发达国家，跻身世界领先行列。

3.4 焊接工程技术人员

焊接工程技术人员的专业技能和综合素养是影响我国建筑钢结构焊接技术的因素之一。现阶段我国建筑焊接行业普遍存在在焊接技术人员专业技能欠缺，综合素质偏低的情况，尤其在重大工程建设或军工等重工领域的焊接作业中更是缺乏高素质的焊接技术人才。因此，我国应当加大对焊接工程技术人才的培养力度，通过校企合作及一系列的人才培养、监管、认证制度来为我国建筑焊接行业提供人才支持，源源不断输送高质量的技术人才。

4 建筑钢结构施工焊接质量控制措施

4.1 注重和关注施工前质量控制工作

为了控制建筑钢结构施工焊接质量，第一，应当注重和关注施工前的质量控制工作。毫无疑问，建筑工程钢结构的焊接施工质量控制呈现多样化的特征，在建筑设计阶段，涉及到的内容复杂，另外建筑钢结构有大量的构件，在焊接作业前的质量控制重点在于建筑钢结构的设计特质和建筑钢结构的材料等。因此，相关设计人员及建筑工程设计人员应当加强对钢结构建筑的图纸审核力度和监督工作，严格按照国家的规章制度来设计钢结构，使钢结构的基础条件达到基础的施工要求。第二，在建筑工程中，要想确保钢结构建筑工程设计的科学性和合理性，应当高效融入混凝土，成立专业的工作小组来核对和检查混凝土的具体数量、确定地脚螺旋的准确位置和划分部件堆放区域及制定合理的部件堆放计划。第三，加强对施工现场的管理力度，由于实际施工涉及到的施工材料、施工机械设备、施工工艺流程繁琐，因此，建筑单位也应当重视施工人员的管理，施工前各环节的准备工作能有效保证工程的顺利开展，为工程质量控制提供基础保障。

4.2 做好焊接前的准备工作

为了保质保量完成焊接工作，应当做好充足的焊接前的准备工作。建筑钢结构焊接施工前焊接作业的准备工作应当注意以下重难点：做好焊接施工的安全防护措施及相关安全工作；为焊接作业创造便利的施工条件，例如引弧板及背面垫板及的安装状态、坡口的尺寸与形态等；做好建筑钢结构焊接施工的材料和机械设备的准备工作；焊接前还要做好必要的清洁工作，确保坡口表面干净整洁而后进行预热作业[6]。

4.3 对焊接人员的资质进行管理

钢结构焊接施工是一项具有一定风险系数的作业，因此焊接人员的专业技能和安全意识必须过关。建筑企业在招聘钢结构焊接施工人员时，要提高入职门槛，考核该焊接人员的专业能力，确认其是否参加了国家专业的技能知识培训并考试合格，取得了国家认证的从业资格证，此外还要在企业内部进行摸底考试，确认焊接人员资质的真实性，无造假行为。未经受过专业技能培训的焊接人员一律不得录用，即使该焊接人员从业经验丰富或者是通过了摸底考试也不可上岗作业。建筑企业还应当对焊接人员的资质进行管理，统计目前建筑钢结构焊接作业的实际在岗人数，定期以讲座或培训的方式增加焊接人员的专业知识储备量，此外还应当举办安全讲座，在讲座中通过分项焊接作业的安全事故来提升焊接人员的安全意识和责任意识。及时对培训结果进行考核，考核结果与绩效挂钩，成绩优异者给予一定的现金奖励，使焊接人员能积极主动加入到培训中来，在潜移默化中提升焊接人员的专业技术能力。

4.4 提高对于施工人员的管理力度

施工人员的工作态度和工作能力是制约建筑钢结构焊接质量的重要因素之一，因此，建筑企业应当提高对于施工人员的管理力度。在实际工程焊接施工中，施工人员应当严格按照国家标准进行焊接作业，管理人员要加强对施工现场质量和进度的掌控，使工程焊接施工人员在遵循施工要求和施工规范标准的基础上操作，全面提升建筑钢结构工程的质量和稳定性。

4.5 控制钢结构工程焊接过程中的材料质量

建筑钢结构施工焊接质量控制措施之一，是控制钢结构工程焊接过程中的材料质量。在焊接作业中，如果在运输或存储过程中缺少对焊条、焊丝及焊剂等材料做必要的防潮措施，那么会导致焊接施工的性能和质量变差，从而为钢结构建筑埋下巨大的安全隐患。由于钢结构建筑的构造较为特殊，在焊接材料时，应按照要求烘焙焊接材料。比如，碱性低氢型焊条的最佳温度为375℃，且上下浮动不得大于25℃，具体的烘焙时间不得超过两小时，完成烘焙后将碱性低氢型焊条放入保温桶内。同一个焊接材料最多只能烘焙两次。另外，在烘焙焊条时，应当及时将烘焙的时间及温度、焊条的批号以及规格等信息记录下来，待质检员仔细确认核实后才可进入下一阶段的施工[7]。

4.6 焊后检查

焊接检查分为焊缝外观无损检查和焊缝内部质量检查两个部分。前者是为了避免焊缝表面出现严重的质量问题，检查内容包含了外观的整洁度、接头的平滑度以及焊缝的误差等；而后者的检查则需要结合科学的检测方式。通常焊缝内部质量检查的依据为焊缝的质量等级规定和检验标准，运用超声波、射线、磁粉和渗透等先进的技术来检查焊缝内部质量，焊缝内部质量对建筑钢结构的焊接质量产生了重大影响。在选择无损检测的具体方法及相对比例时，不能忽视质量检测标准，禁止脱离监理人员独立开展焊口的抽样检查，一定要在监理人员的陪同下抽样并记录下该焊口的详细编号。无损检测完成后，施工单位还应当在焊口图上将具体的材料信息如材质规格等以及焊口位置、无损检测位置及方法等准确标示出来。检测人员也应当及时检查射线底片及检测报告，若焊缝没有达到施工要求，应当采取对应的返工处理。