朱萬忠

【摘要】焊接質(zhì)量是大型鋼結(jié)構(gòu)制作過程中最為重要的指標(biāo)，因此，對(duì)各個(gè)構(gòu)件的焊接質(zhì)量進(jìn)行控制就顯得十分的重要。本文主要提出了大型鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中應(yīng)嚴(yán)格按WPS規(guī)范進(jìn)行焊接，并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況出發(fā)，編制出切實(shí)可行的焊接質(zhì)量監(jiān)控體系對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量來進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，為大型鋼結(jié)構(gòu)制作過程中的焊接質(zhì)量提高提供相應(yīng)的監(jiān)控依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】大型鋼結(jié)構(gòu)；制作過程；焊接質(zhì)量；控制分析

前言

在大型鋼結(jié)構(gòu)制作過程中最為重要的工序就是焊接，其焊接質(zhì)量就會(huì)影響到大型鋼結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，因此，必須對(duì)正在制作過程中的大型鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進(jìn)行控制，若不然就會(huì)對(duì)后期的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量造成一定的影響。根據(jù)材料、產(chǎn)品形式、結(jié)構(gòu)形式的不同，所采用的焊接的類型方式也就不同。鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的焊接形式很多，有藥皮焊條手工電弧焊（SMAW）、埋弧自動(dòng)焊（SAW）、CO2保護(hù)焊（FCAW）、氣體保護(hù)焊（GMAW）、電渣焊（ESW）、氣電焊（EGW）等。根據(jù)制造產(chǎn)品的實(shí)際情況，編制出切合實(shí)際可行的焊接質(zhì)量監(jiān)控體系?？偨Y(jié)過程中的一些得失，為后續(xù)簽大型鋼結(jié)構(gòu)制作過程中的焊接質(zhì)量提高提供相應(yīng)的依據(jù)。

一.焊工的要求：

焊工必須根據(jù)項(xiàng)目要求通過了專門培訓(xùn)。不同的焊接位置，應(yīng)由符合相應(yīng)WPS評(píng)定測(cè)試的要求，即取得相應(yīng)資格證書焊工焊接。大型結(jié)構(gòu)件上焊接的焊工，為了保證焊接的質(zhì)量，經(jīng)過多年焊接生產(chǎn)領(lǐng)域的實(shí)際操練，懂得了很多材料性能和焊接規(guī)范，接觸了很多的焊接方法和設(shè)備的焊工參與。并還需經(jīng)過理論知識(shí)、專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)的培訓(xùn)。

1.理論知識(shí)：作為一名焊工首先要了解所使用的焊機(jī)設(shè)備需接電，焊工要懂得一些電工基本知識(shí)。懂得自身的防護(hù)措施，為了防止觸電發(fā)生，焊工必須穿干燥的衣服、鞋以及在干燥的環(huán)境下焊接，這樣能使人體的電阻增大而減少觸電的危險(xiǎn)；焊工必須還要懂得安全方面的基本常識(shí)，在不了解周圍環(huán)境/邊上有易燃物時(shí)，不擅自焊接等。

2.專業(yè)知識(shí)：焊接過程會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的弧光輻射，眼睛直接接觸弧光的輻射，會(huì)對(duì)視力造成嚴(yán)重影響。作為焊工要知道自我保護(hù)能力。在焊接時(shí)自覺戴好保護(hù)用品（如面罩、勞防鞋、帆布工作服等）多人同時(shí)焊接時(shí)，因弧光輻射方向頻繁，應(yīng)使用遮擋弧光防護(hù)屏，避免自己和別人受弧光傷害。焊工還能看懂圖紙上標(biāo)注的焊接符號(hào)，并按照焊接工藝規(guī)程要求進(jìn)行焊接。

3.實(shí)踐知識(shí)：焊工自身的一種技術(shù)能力。焊工通過對(duì)符合焊接工藝規(guī)程（WPS）評(píng)定測(cè)試板焊接的評(píng)定，焊工應(yīng)具有采用本工藝，在用于WPS評(píng)定的測(cè)試位置焊接測(cè)試板的資格。（若一名焊工通過4G（仰焊）位置類型的WPS評(píng)定，則這名焊工就能焊接除3G（立焊）之外的所有板狀、結(jié)構(gòu)狀料的焊接位置的資格，仰焊不能覆蓋立焊，若再通過了3G位置評(píng)定，則能焊接所有板狀、結(jié)構(gòu)狀材料的焊接）。但當(dāng)焊工超過一年不焊接則需重新經(jīng)過相關(guān)類型的考試。

二.設(shè)備的控制

1.焊接設(shè)備是影響焊接質(zhì)量的重要因素之一。焊機(jī)的電流表、電壓表經(jīng)過檢定，在使用過程中必須在有效期之內(nèi)。若超過檢定日期，電流表/電流表可能有誤差，給焊工造成錯(cuò)誤的信息，焊接質(zhì)量受到影響。

2.焊機(jī)的接地線及焊鉗的絕緣必須牢固，焊機(jī)內(nèi)部不應(yīng)有浸水等。若有以上問題極易引起發(fā)熱；一方面容引起焊機(jī)電流的不穩(wěn)定，焊接時(shí)易產(chǎn)生咬邊、焊瘤等焊接缺陷，另一方面易引起焊機(jī)的壽命縮短。

三.材料的控制：

1.焊條、焊絲、焊劑及母材承包商或供制造商必須提供符合要求的合格證和質(zhì)量證書。

2.焊接電流值必須在焊條制造商推薦的范圍之內(nèi)。

3.根據(jù)母材等級(jí)、厚度選擇焊條類別、坡口形狀以及電壓電流參數(shù)等。

4.焊條類別和尺寸、電弧長(zhǎng)度、電壓以及電流必須適合于材料厚度、坡口類型、焊條位置和伴隨作業(yè)所出現(xiàn)的其它情況.

5.自動(dòng)埋弧焊劑的作用與手工焊條藥皮相類似，埋弧焊劑在使用中必須干燥；二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊中的二氧化碳的澄度必須符合焊接工藝規(guī)程（WPS）要求，在焊接時(shí)能隔離外界水汽等雜質(zhì)的侵入，保護(hù)焊接縫質(zhì)量.在露天焊接時(shí)，必須要采取措施，用屏障來擋風(fēng)才能焊接。

6.用著保護(hù)的氣體或混合氣體必須由制造商的證明書以證實(shí)該該氣體或混合氣體符合標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)的要求，如氣體在焊接現(xiàn)場(chǎng)混合，則必須使用合適的儀器使氣體按比例混合均勻.氣體的比率必須符合WPS的要求.

7.項(xiàng)目上使用低氫焊條時(shí)，在打開密封容器后，必須立即將焊條存放于烘箱中，在至少120度保溫下貯存。焊條必須進(jìn)行再烘焙的次數(shù)嚴(yán)禁多于一次。已潮濕的焊條嚴(yán)禁使用。

8.檢查所領(lǐng)用的焊接材料是否符合WPS上規(guī)定的焊材，焊材的包裝是否有損傷，若發(fā)現(xiàn)有損傷則不準(zhǔn)使用。手工焊條藥皮是否損壞或藥皮的不均這些缺陷也將會(huì)影響焊接縫的質(zhì)量都不能使用。

9.若打開焊劑包裝后須立即放入發(fā)放系統(tǒng)，如使用已打開包裝的焊劑，最上層25毫米的焊劑必須廢棄.已潮濕焊劑嚴(yán)禁使用.

10.回收未熔化的焊劑須加入新熔劑，并用這兩種焊劑混合物進(jìn)行焊接.以使焊劑熔池處的焊劑成分和顆度大小的分布相對(duì)不變。

四.焊接過程的控制

1.焊接前的控制：

1）焊道的引弧板是否安裝，安裝得是否符合規(guī)范，若引弧板安裝不規(guī)范會(huì)引起焊接缺陷留在邊緣，受力時(shí)邊緣易引起失效。

2）若焊道需穿過隔板，則穿越孔是否開了，開得穿越孔是否能滿足要求。若穿越孔開得太小，起不到穿越孔的作用，從而引起穿越孔位置的焊接縫不連續(xù)，而影響結(jié)構(gòu)件受力強(qiáng)度。

3）必須清理掉坡口或待焊接區(qū)域的鐵銹、切割氧化皮、油污、水份或其它污染物（這些廢物會(huì)把熔絲和母材隔離，引起焊接縫缺陷）。

4）若是全長(zhǎng)襯墊焊，鋼襯墊在整個(gè)焊縫長(zhǎng)度內(nèi)必須邊續(xù)，鋼襯墊內(nèi)的所有接頭必須為完全熔透對(duì)接接頭縫。若鋼襯墊對(duì)接接頭不熔透，焊縫受力后，襯墊對(duì)接頭處接縫相當(dāng)于裂紋會(huì)延伸到焊接縫上，裂紋延伸到一定成度將引起構(gòu)件失效。

5）所有焊接必須根據(jù)焊接工藝規(guī)程（WPS）上規(guī)定的要求進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不得低于WPS上規(guī)定的最低溫度。

6）焊工所使用的保溫筒必須完好。

2.焊接時(shí)的控制：

1）焊接引弧時(shí)不允許在母材上引弧，應(yīng)在焊道內(nèi)引弧。

2）焊接過程中覆蓋前面的焊道前，必須清除所有焊渣，并同時(shí)對(duì)焊縫及鄰近的母材進(jìn)行擦刷或用其它合適的方法清理干凈。

3）焊接時(shí)變形控制

（1）對(duì)稱焊接，從構(gòu)件彼此間相對(duì)固定部位朝向具有更大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度之處進(jìn)行焊接.

（2）為使焊接在拘束盡量小的狀態(tài)下焊接，應(yīng)先焊有較大收縮量的接頭，后焊收縮量較小的接頭.

（3）對(duì)于有嚴(yán)重的外部收縮拘束條件下的施焊，焊接要連續(xù)進(jìn)行，一旦開始，則嚴(yán)禁接頭冷卻到規(guī)定的最低預(yù)熱溫度以下，直至接頭完成或已熔敷了足夠焊縫而確保無裂紋為止。

（4）在構(gòu)件上施焊時(shí)，焊接走向應(yīng)從工件相對(duì)固定的位置開始，向有較大相對(duì)自由運(yùn)動(dòng)的位置運(yùn)動(dòng)。

（5）對(duì)容易變形的構(gòu)件，應(yīng)選擇焊接能量輸入較少的方式焊接，如采用CO2保護(hù)焊工藝。

（6）使構(gòu)件熱量分布均勻，施焊時(shí)應(yīng)盡量對(duì)稱進(jìn)行。

（7）構(gòu)件中的加強(qiáng)筋板等盡量預(yù)先焊接，包括其它可以分拆成相對(duì)獨(dú)立單元的構(gòu)件應(yīng)優(yōu)先預(yù)制，避免構(gòu)件整體焊接時(shí)造成構(gòu)件過大的變形或約束。

（8）對(duì)在施焊過程中如發(fā)現(xiàn)由于變形或收縮對(duì)構(gòu)件的質(zhì)量造成影響時(shí)，應(yīng)暫停施焊，通知焊接工程師，由工程師提出處理意見。

4）焊接過程中盡可能采用平焊位置。

5）有些構(gòu)件要求有拖帶試板，一塊拖帶試板代表著幾條焊接縫，若所代表的機(jī)械性能試驗(yàn)不合格，則拖帶試板代表的幾條焊接縫被判定為不合格。

3.焊接后的檢查：

1）焊接完成后，首先對(duì)焊縫表面的焊接熔渣清理干凈。再100%的根據(jù)焊接縫重要性I級(jí)或II級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不同對(duì)焊縫進(jìn)行目檢檢驗(yàn)，對(duì)焊接縫超差不確定再用焊縫量具來檢驗(yàn)焊接縫符合性。

（1）檢驗(yàn)焊接縫上的飛濺是否已清除干凈.（根據(jù)焊接縫重要性I級(jí)或II級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，箱體內(nèi)外有別進(jìn)行檢驗(yàn)）

（2）檢驗(yàn)焊縫是否有咬邊（II級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來的，T25mm，咬邊<0.25mm，T>25mm，咬邊>1mm.若結(jié)構(gòu)重要為I級(jí)，則要求更嚴(yán)（T為板厚）。

（3）焊接縫不允許有弧坑、焊瘤、燒穿、未熔合及裂紋等明顯缺陷.（見右圖部份缺陷）

（4）焊接縫余高不能太高，II級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為T12mm，-1余高<2.5mm，T>12mm，-1余高<3mm.若結(jié)構(gòu)重要為I級(jí)，則要求更嚴(yán)（T為板厚）。

（5）焊縫寬度不均勻II級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為T12mm，不均勻1.5mm， T>12mm，不均勻<2mm。（T為板厚）

（6）有全焊透要求的焊縫則還需進(jìn)行NDT檢查。

2）完工焊縫的清理：清除所有完工焊縫的焊渣于結(jié)構(gòu)件外表面的飛濺要盡量清除掉，需進(jìn)行UT檢測(cè)的焊縫附近的飛濺必須完全清除干凈。

五.檢接后的修復(fù)：

1.焊接變形的修復(fù)

（1）用機(jī)械方法對(duì)焊接縫進(jìn)行校平：不過這種方法進(jìn)行校平，使材料發(fā)生冷硬化，使塑性下降。所以在有條件的情況下，盡量采取反變形焊接，減少焊接后的變形校正。

（2）用火焰對(duì)焊接縫進(jìn)行校平：在有些情況不能用機(jī)械校平方法進(jìn)行校正時(shí)，采用火焰校平方法，只能隨環(huán)境溫度冷卻后再檢驗(yàn)校正的結(jié)果，這種方法的效率較低（現(xiàn)隨著鋼結(jié)構(gòu)制造產(chǎn)品不斷大型化，高強(qiáng)度鋼材料的不斷普及，在校正時(shí)若澆水進(jìn)行冷卻，很易產(chǎn)生裂紋，高強(qiáng)度鋼用火焰校正時(shí)，嚴(yán)禁用水進(jìn)行冷卻）

2.焊縫表面缺陷的修復(fù)

對(duì)于如上3.1.1～3.1.5條的缺陷，按照返修工藝的方法對(duì)有缺陷的焊接縫進(jìn)行修復(fù)處理。

3.經(jīng)NDT檢查發(fā)現(xiàn)缺陷的修復(fù)

對(duì)于經(jīng)NDT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的焊縫缺陷，可用機(jī)加工、打磨或刨槽的方法來去除缺陷，調(diào)質(zhì)鋼不應(yīng)采用氧氣碳刨清除，若須用氧氣碳刨清除，必須徹底清潔表面（若不清除干凈，碳棒中的碳在焊接時(shí)，相當(dāng)于對(duì)焊道進(jìn)行了滲碳，增加了焊接縫的脆性，在受力時(shí)易引起焊接縫失效）或者按照評(píng)定的返修工藝進(jìn)行返修。

六.質(zhì)量的管控

隨著社會(huì)的發(fā)展，大型鋼結(jié)構(gòu)的不斷擴(kuò)大，70Kg級(jí)高強(qiáng)鋼材料（如廣州打撈局4000T浮吊材料采用（WNQ690），煙臺(tái)5000T浮吊材料采用（EQ690） 韓國(guó)三星重工8000噸浮吊材料也采用了690級(jí)材料）的不斷普及和提高，材料內(nèi)有益的合金元素的不斷增加致使焊接難度不斷增大，對(duì)焊工的技術(shù)要求也越來越高。一旦焊縫產(chǎn)生缺陷，不僅造成材料的浪費(fèi)、工期的延誤，并焊接縫的返修將更為困難，返修時(shí)有一點(diǎn)疏忽，可能產(chǎn)生裂紋；同時(shí)還會(huì)造成聲譽(yù)上的負(fù)面影響。焊接返修工藝的制訂也將更為苛刻。保證焊接成功率，焊接過程的管控顯得尤其重要。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)件的焊接，應(yīng)采取如下三方面措施。

1.對(duì)于母材厚，強(qiáng)度高，極其重要的焊接區(qū)域，以焊接工藝規(guī)程（WPS）為指導(dǎo)前提下，還以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制訂出一份管理為主體文件（主要包括：技術(shù)基礎(chǔ)情況，工藝要求，工裝情況及附料的預(yù)備以及安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)職業(yè)衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等），用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的工作。 2.確定過程，羅列高強(qiáng)度鋼焊接過程中可能出現(xiàn)質(zhì)量的因素，加以重點(diǎn)關(guān)注，必要時(shí)采取應(yīng)急措施，如在焊接時(shí)所用的預(yù)熱板，為了防止在使用過程中斷絲，在預(yù)熱時(shí)再備幾塊放在現(xiàn)場(chǎng)，便于更換。高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼有些比較厚，在焊接時(shí)為了保證質(zhì)量，一船都是連續(xù)焊接，為了防止設(shè)備的損壞，現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備不讓它滿荷載進(jìn)行，防止焊工疲勞，采取一定措施保證焊接質(zhì)量。

3.預(yù)案措施到位。在焊接時(shí)由質(zhì)檢人員不停地對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，保證焊接的線能量符合焊接工藝規(guī)程（WPS）的要求，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)工程師解決；另一方面意外情況發(fā)生時(shí)即人員因素/環(huán)境因素發(fā)生一些變化時(shí)如何保證焊接質(zhì)量的措施。

七. 結(jié)束語

總而言之，大型鋼結(jié)構(gòu)制作過程中的重要焊接過程須由相關(guān)工程師編制出非常嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)的質(zhì)量監(jiān)督管理文件，對(duì)焊接過程中的各項(xiàng)工序進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控，大型鋼結(jié)構(gòu)焊接過程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。唯有盡最大可能地降低焊接過程中出現(xiàn)返修；有的大型鋼結(jié)構(gòu)件焊接過程還會(huì)要求在現(xiàn)場(chǎng)裝有拖帶試板，一塊拖帶試板代表同類幾條焊接縫，用拖帶試板進(jìn)行破壞性的機(jī)械性能試驗(yàn)，若試驗(yàn)合格，則拖帶試板代表的焊接縫判定為合格，若拖帶試板機(jī)械性能試驗(yàn)不合格，則它代表的幾條焊縫也將被拒收。制作過程的跟蹤、制作完成后的總結(jié)是項(xiàng)目制作過程中重要組成部份。

參考文獻(xiàn)

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（上海振華重工股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）QW/GSZA-01-2012