焊接工艺技术及焊接质量控制措施

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［摘要］文章对金属结构的焊接工艺及施工技术、焊接质量控制进行了分析。

［关键词］金属结构；焊接工艺；焊缝；坡口；焊缝检验

1焊接对象

1.1常用国内钢材分类

1.1.1水工金属结构的钢材分类在水利工程中，常用的钢材按类别可分为Ⅰ～Ⅴ类，按组别可分为：Ⅰ－1标称屈服强度≤295MPa、Ⅱ－1标称屈服强度＞295MPa且≤370MPa、Ⅱ－2标称屈服强度＞370MPa且≤420MPa、Ⅲ－1组织类别为奥氏体型不锈钢、Ⅳ－1组织类别为奥氏体－铁素体型双相不锈钢、Ⅴ－1组织类别为马氏体－奥氏体型双相不锈钢。1.1.2建筑金属结构的钢材分类在建筑类工程中，经常使用的钢材在按类别分为Ⅰ～Ⅳ类，Ⅰ类标称屈服强度≤295MPa、Ⅱ类标称屈服强度＞295MPa且≤370MPa、Ⅲ类标称屈服强度＞370MPa且≤420MPa、Ⅳ类标称屈服强度＞420MPa。在各类工程中所使用的钢材的分类方法基本类似，都是根据钢材强度及特性划分，也能体现出各类工程所使用的各类种类有所不同。

1.2钢结构焊接难度等级

从焊接角度按影响因素划分为4个难度等级。分别为A（易）、B（一般）、C（较难）、D（难），影响因素包括焊件、钢材类比、受力状态及钢材的碳当量，符合其中一项即可判定为相应的难度等级。

1.3钢材质量等级

目前，常用的钢材质量等级划分为A、B、C、D级，划分的主要依据是对冲击韧性的要求，对冷弯试验的也有相应的要求。（1）对于A级钢，考虑其强度等级、使用环境及所用于工程的重要性和作用等方面因素，通常对其冲击韧性不作为要求条件，对于冷弯试验往往也只是在所需一方有特殊要求时才进行检测。（2）对于B、C、D各级钢材，则都需要对冲击韧性值有明确要求，一般不小于27J，三者的区别所在是试验温度有所差别，比如B级钢要求的试验温度为常温（25℃＋－5℃）。（3）对于C和D级钢，则不能局限于常温试验，明确要求分别要在0℃和－20℃温度下进行试验，检测其冲击值。（4）对于B、C、D各级钢，也都明确要求了必须达到冷弯试验合格。

2焊接工艺评定

焊接工艺评定指的是提前进行的焊接工艺试验和对其试验结果进行评定，其目的是为了对所拟定的焊件焊接工艺的正确性进行验证，并要对该试验结果进行评价，明确是否能应用到具体工程上。除了符合规范规定的免于评定的条件以外，如果是施工方首次采用的钢材种类、焊接材料、焊接方法、接头形式、焊接位置，包括所采用的焊后热处理措施以及焊接工艺参数、预热和后热措施等各种参数的组合条件，都应在钢构件制作及安装施工前进行焊接工艺评定。焊接工艺评定组成文件包括内容：预焊接工艺规程（PWPS）、焊接工艺评定报告（PQR）、焊接工艺规程（WPS）、焊接作业指导书（WWI）、焊接工艺评定记录表及焊接工艺评定检验结果表等。符合下列情况之一者，可不再做焊接工艺评定：（1）过去已经评定合格的焊接工艺，并经实际验证后，在相同条件下施焊可以不再重做“评定”。（2）同类别钢材，高组别号钢材的“评定”可以替代低组别号钢材的“评定”。反之不可以。（3）同组别号的钢材中，质量等级高的钢材的“评定”可替代质量等级低的钢材评定。反之不可以。（4）对于不同类别号的钢材混合组成的焊接接缝类型，即使不同类别的钢材都已经分别进行过“焊接工艺评定”的，按要求仍应该进行“评定”。但对于类别号为Ⅱ类与Ⅰ类组成的焊接接缝，如果其中类别号Ⅱ的钢材已经评定合格的，这种情况可不再进行这两种类别的混合焊缝的“评定”。

3焊接缺陷处理及焊接焊缝的质量检验

3.1焊接焊缝缺陷

焊缝缺陷是焊接工程质量的主要问题，会影响焊缝外观的美观，更为重要的是因缺陷的存在还有可能会减小焊缝的有效受力和承载的面积，并容易造成应力集中从而形成断裂的隐患存在。所以，焊缝缺陷会直接影响焊接后结构投入使用时的安全性和可靠性。在日常焊接作业时常见的焊缝缺陷包括：未焊透、未熔合、气孔、夹渣与夹杂物、裂纹、偏析、咬边与烧穿等。对各类焊缝出现后不但要进行妥善处理，还要对其产生的原因进行深入分析，对操作工艺和焊接手法进行调整，避免再次发生。

3.2防止焊接缺陷的措施

（1）为施焊提供合格的环境。（2）为施焊提供合格的焊接材料。（3）为施焊提供正常运行的焊接设备。（4）在施焊前编制可行的焊接工艺指导书并进行交底。（5）选择合格的有经验的焊工。（6）施焊前对上述条件进行复合检查。（7）过程检查、及时修复缺陷焊缝。

3.3焊缝质量检验

包括对焊接接头外观质量和尺寸要求的检测，还要采用超声波检测等无损检测手段对焊缝内部构造进行检测。焊缝质量检验还要考虑结构所承受的荷载情况，对于承受静荷载或者需要疲劳验算的要根据规范要求进行相应的检测检验。

3.4对焊缝的无损检测检验方法

对焊缝采取无损检测高效且不破坏焊接构件，目前无损方法有很多种，常用的有：现场目视检查、通过射线检测（RT）、采用超声设备检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）等几类。常用的检测器材包括：低倍放大镜、X射线和γ射线、超声波检测仪、磁粉探伤机及渗透检测剂等。其中，当设计文件无规定时，焊缝表面无损检测可以选择MT或PT方法，焊缝内部无损检测可以选择RT和UT。

4结语

钢结构在我国各类工程中得到广泛应用，有的大型工程的主体结构形式就是钢结构。钢结构构件的主要连接方式就是焊接，所以，焊接和焊缝质量对整体钢结构的安全稳定起着至关重要的作用，必须通过采取适当的焊接工艺、完善的管控手段及检测手段，确保焊接质量和焊缝质量得到有效控制。

作者：吕剑峰 房志华 张海波 杨占坡 单位：内蒙古辽河工程局股份有限公司