焊接工藝技術及焊接質量控制措施

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［摘要］文章對金屬結構的焊接工藝及施工技術、焊接質量控制進行了分析。

［關鍵詞］金屬結構；焊接工藝；焊縫；坡口；焊縫檢驗

1焊接對象

1.1常用國內鋼材分類

1.1.1水工金屬結構的鋼材分類在水利工程中，常用的鋼材按類別可分為Ⅰ～Ⅴ類，按組別可分為：Ⅰ－1標稱屈服強度≤295MPa、Ⅱ－1標稱屈服強度＞295MPa且≤370MPa、Ⅱ－2標稱屈服強度＞370MPa且≤420MPa、Ⅲ－1組織類別為奧氏體型不銹鋼、Ⅳ－1組織類別為奧氏體－鐵素體型雙相不銹鋼、Ⅴ－1組織類別為馬氏體－奧氏體型雙相不銹鋼。1.1.2建筑金屬結構的鋼材分類在建筑類工程中，經常使用的鋼材在按類別分為Ⅰ～Ⅳ類，Ⅰ類標稱屈服強度≤295MPa、Ⅱ類標稱屈服強度＞295MPa且≤370MPa、Ⅲ類標稱屈服強度＞370MPa且≤420MPa、Ⅳ類標稱屈服強度＞420MPa。在各類工程中所使用的鋼材的分類方法基本類似，都是根據鋼材強度及特性劃分，也能體現出各類工程所使用的各類種類有所不同。

1.2鋼結構焊接難度等級

從焊接角度按影響因素劃分為4個難度等級。分別為A（易）、B（一般）、C（較難）、D（難），影響因素包括焊件、鋼材類比、受力狀態及鋼材的碳當量，符合其中一項即可判定為相應的難度等級。

1.3鋼材質量等級

目前，常用的鋼材質量等級劃分為A、B、C、D級，劃分的主要依據是對沖擊韌性的要求，對冷彎試驗的也有相應的要求。（1）對于A級鋼，考慮其強度等級、使用環境及所用于工程的重要性和作用等方面因素，通常對其沖擊韌性不作為要求條件，對于冷彎試驗往往也只是在所需一方有特殊要求時才進行檢測。（2）對于B、C、D各級鋼材，則都需要對沖擊韌性值有明確要求，一般不小于27J，三者的區別所在是試驗溫度有所差別，比如B級鋼要求的試驗溫度為常溫（25℃＋－5℃）。（3）對于C和D級鋼，則不能局限于常溫試驗，明確要求分別要在0℃和－20℃溫度下進行試驗，檢測其沖擊值。（4）對于B、C、D各級鋼，也都明確要求了必須達到冷彎試驗合格。

2焊接工藝評定

焊接工藝評定指的是提前進行的焊接工藝試驗和對其試驗結果進行評定，其目的是為了對所擬定的焊件焊接工藝的正確性進行驗證，并要對該試驗結果進行評價，明確是否能應用到具體工程上。除了符合規范規定的免于評定的條件以外，如果是施工方首次采用的鋼材種類、焊接材料、焊接方法、接頭形式、焊接位置，包括所采用的焊后熱處理措施以及焊接工藝參數、預熱和后熱措施等各種參數的組合條件，都應在鋼構件制作及安裝施工前進行焊接工藝評定。焊接工藝評定組成文件包括內容：預焊接工藝規程（PWPS）、焊接工藝評定報告（PQR）、焊接工藝規程（WPS）、焊接作業指導書（WWI）、焊接工藝評定記錄表及焊接工藝評定檢驗結果表等。符合下列情況之一者，可不再做焊接工藝評定：（1）過去已經評定合格的焊接工藝，并經實際驗證后，在相同條件下施焊可以不再重做“評定”。（2）同類別鋼材，高組別號鋼材的“評定”可以替代低組別號鋼材的“評定”。反之不可以。（3）同組別號的鋼材中，質量等級高的鋼材的“評定”可替代質量等級低的鋼材評定。反之不可以。（4）對于不同類別號的鋼材混合組成的焊接接縫類型，即使不同類別的鋼材都已經分別進行過“焊接工藝評定”的，按要求仍應該進行“評定”。但對于類別號為Ⅱ類與Ⅰ類組成的焊接接縫，如果其中類別號Ⅱ的鋼材已經評定合格的，這種情況可不再進行這兩種類別的混合焊縫的“評定”。

3焊接缺陷處理及焊接焊縫的質量檢驗

3.1焊接焊縫缺陷

焊縫缺陷是焊接工程質量的主要問題，會影響焊縫外觀的美觀，更為重要的是因缺陷的存在還有可能會減小焊縫的有效受力和承載的面積，并容易造成應力集中從而形成斷裂的隱患存在。所以，焊縫缺陷會直接影響焊接后結構投入使用時的安全性和可靠性。在日常焊接作業時常見的焊縫缺陷包括：未焊透、未熔合、氣孔、夾渣與夾雜物、裂紋、偏析、咬邊與燒穿等。對各類焊縫出現后不但要進行妥善處理，還要對其產生的原因進行深入分析，對操作工藝和焊接手法進行調整，避免再次發生。

3.2防止焊接缺陷的措施

（1）為施焊提供合格的環境。（2）為施焊提供合格的焊接材料。（3）為施焊提供正常運行的焊接設備。（4）在施焊前編制可行的焊接工藝指導書并進行交底。（5）選擇合格的有經驗的焊工。（6）施焊前對上述條件進行復合檢查。（7）過程檢查、及時修復缺陷焊縫。

3.3焊縫質量檢驗

包括對焊接接頭外觀質量和尺寸要求的檢測，還要采用超聲波檢測等無損檢測手段對焊縫內部構造進行檢測。焊縫質量檢驗還要考慮結構所承受的荷載情況，對于承受靜荷載或者需要疲勞驗算的要根據規范要求進行相應的檢測檢驗。

3.4對焊縫的無損檢測檢驗方法

對焊縫采取無損檢測高效且不破壞焊接構件，目前無損方法有很多種，常用的有：現場目視檢查、通過射線檢測（RT）、采用超聲設備檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）等幾類。常用的檢測器材包括：低倍放大鏡、X射線和γ射線、超聲波檢測儀、磁粉探傷機及滲透檢測劑等。其中，當設計文件無規定時，焊縫表面無損檢測可以選擇MT或PT方法，焊縫內部無損檢測可以選擇RT和UT。

4結語

鋼結構在我國各類工程中得到廣泛應用，有的大型工程的主體結構形式就是鋼結構。鋼結構構件的主要連接方式就是焊接，所以，焊接和焊縫質量對整體鋼結構的安全穩定起著至關重要的作用，必須通過采取適當的焊接工藝、完善的管控手段及檢測手段，確保焊接質量和焊縫質量得到有效控制。

作者：呂劍峰 房志華 張海波 楊占坡 單位：內蒙古遼河工程局股份有限公司