钢结构焊接技术要点及质量控制分析

钢结构焊接技术要点及质量控制分析

陈奔

身份证号： 32030319850410**** 徐州市检验检测中心

摘要：随着我国建筑业的快速发展，钢结构建筑在工业及公共建筑领域应用广泛。现阶段国内市场缺乏高级焊接人才，从业人员存在理论知识不足，质量意识薄弱等问题。而焊接又是钢结构加工中的关键工序，焊接质量不仅影响工程的使用性能和寿命，更重要的是关系到人民的财产和安全。因此采取有效的焊接技术和管理措施，加强过程控制，才能保证工程质量。本文结合实际分析钢结构焊接技术要点，提出相应质量控制措施。

关键词：钢结构 焊接技术要点 质量控制

目前我国国民经济显著增长，建筑钢结构设计越来越先进，施工技术越来越成熟，建成许多超高层﹑大跨度钢结构建筑，如：国家体育场﹑国家游泳中心﹑金茂大厦等。现代钢结构建筑设计特点为用钢量大、造型奇特﹑结构复杂，焊缝要求越来越严格，控制焊接质量已是工程建设中的一项重要任务。

1钢结构焊接技术要点

1.1编制焊接工艺规程

由于钢结构工程中的焊接接头不能进行现场实物取样检验，为保证工程焊接质量，需在构件制作和结构安装施工焊接前进行焊接工艺评定。施工单位应依据设计图纸及相关规程拟定焊接工艺评定指导书，编制焊接工艺规程。通过焊接工艺评定试验，检验焊接接头的使用性能是否符合设计要求，检验结果合格后，由专业人员编制焊接工艺评定报告和焊接作业指导书。在生产过程中必须严格按焊接工艺规程和作业指导书进行全过程质量管理，合理的焊接工艺规程不仅实现产品质量稳定，提高劳动生产率，也是建筑钢结构安全的根本保证。

1.2 严格控制焊缝的余高

余高指超出焊缝表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的高度。在GB 50205-2020《钢结构工程施工质量验收标准》中明确规定了不同形式焊缝余高的允许偏差。焊缝的余高对焊缝应力集中系数影响很大，余高过高应力集中程度愈严重，焊接接头的强度反而会降低。余高是电流﹑电压﹑焊接速度﹑焊枪角度综合起来影响的，所以控制余高的有效办法是调整好焊接线能量。工作实践中发现好多薄板焊接时不打坡口，焊缝余高不满足要求，相关人员不重视，发现也不去后处理。建议后热结束后，用设备把焊缝余高磨去一层，消除应力集中。

1.3控制焊接成形及表面质量

焊缝的良好成形是焊缝质量的基本保证。焊缝成形差不仅影响感官质量，而且会使焊缝不连续，对焊缝质量有所影响。焊缝成形的影响因素很多，主要因素是焊接电流﹑电弧电压﹑焊接速度﹑电源种类等。焊工在焊接过程中，应根据实际情况，在焊接电流确定的前提下，不断调整电压和焊接速度实现三个参数的最佳配比，从而获得良好的焊缝成形质量。防止成形差的措施有保持焊枪合适的倾角；焊前仔细清理焊件和焊丝；加强焊工技能培训。焊后应安排专员进行打磨，检查焊缝外观是否符合要求。

1.4焊接变形和残余应力

焊接是一种局部加热的工艺过程，当焊接局部受热产生膨胀，受到周边冷金属的约束不能自由伸长，就会塑性变形，冷却时这部分金属发生收缩，引起焊件形状尺寸发生变化。焊接变形能降低焊件承载力，导致加工工序尺寸精度下降，造成装配困难，因此从设计和工艺方面都要考虑焊接变形和残余应力的控制。

常见的防止和减少焊接残余应力变形的方法有：

（1）选择合理的焊接线能量用断续焊﹑跳焊等代替连续焊，在保证焊接质量的前提下焊接能量尽可能选择小一些，应严格控制焊脚尺寸，焊接速度要均匀。 （2）反变形法利用焊接夹具使焊件处在反向变形的条件下施焊，是大型箱形构件合拢时经常应用的方法。（3）刚性固定法是将焊件固定在工作平台上，工作平台的刚性可以抑制焊接时的变形。优点是夹固后，可以自由施焊不必考虑焊接顺序。（4）焊后采用小锤锤击焊缝及影响区，用来补偿或抵消焊接时的塑性变形，以降低焊接残余应力。锤击力要适度，一般以表面薄层获得延展即可。（5）焊缝的数量越少越好，可以考虑采用多层多道焊接方法。

1.5预防焊接裂纹的形成

裂纹是在焊接应力作用下，材料的原子结合遭到破坏所产生的缝隙。裂纹降低了焊接结构的承载能力，容易引起脆性破坏，它的危害性很大，所以要采取有效方法预防。裂纹可以分为冷裂纹﹑热裂纹﹑层状撕裂等裂纹。针对裂纹的种类采取不同的预防措施：可以焊前预热可以减小焊接区的温度梯度，降低热影响区的冷却速度，焊后热处理可以有效减缓热影响区的硬度，让接头中的氢扩散出去；选用S﹑P含量低杂质少的母材，提高焊缝的成形系数；设计选用Z向拉伸性能的钢材，选用抗裂性能好的焊材，钢板两端机械加工。

2钢结构焊接工程质量控制技术分析

2.1建立焊接质量管理体系

焊接质量控制的关键不仅仅是焊接技术，而是一套完整的质量管理。所谓焊接质量管理就是在指从事焊接生产和施工的企业通过建立质量管理体系发挥质量管理职能，进而有效地控制产品质量的全过程。主要内容可以包括：焊接工艺规程、焊接设备控制、焊接材料控制、焊工管理、焊接及焊接检验、焊缝返修等环节。要建立健全完善的岗位责任制度，明确相关人员职责范围及责任，设置控制点对焊接的重要工序和环节进行有效地监督和检验。

2.2强化节点构造设计

针对钢结构建筑而言，结构设计在不影响工程的安全性能为前提，可以减少焊接应力和避免焊接变形。要有利于实现自动化焊接，减少不规则的焊缝，宜减少焊缝的数量和尺寸，可以选用轧制型材代替，必要时可以增加钢板厚度，以减少加强筋板，从而减少焊接量。同时要合理布置焊缝，避免焊缝交叉和密集，尽可能使焊缝避开应力集中处。结构设计时，还应充分考虑焊接工艺的可行性，焊接变形是否易于控制，焊工是否便于操作，能否保证焊接质量。

2.3采用合理的焊接顺序

焊接顺序是影响钢结构工程焊接结构变形的主要因素之一。焊接顺序原则是先焊收缩量大的焊缝，再焊收缩量小的焊缝，防止产生裂纹；从厚板方向向薄板方向焊接；先焊错开的短焊缝后焊直线长焊缝，减小焊接变形；从中心向四周扩展，采用节点对称，长焊缝应采用对称焊﹑分中逐步退焊，以减小焊接变形及残余应力。

2.4提升从业人员职业素养

首先就要加强对从业人员质量意识培养。许多企业重进度轻质量，生产是第一要位，导致只追求速度，没有质量风险意识，质量没有保障，只有出了问题才去想办法解决。树立质量信念可以使员工形成一种质量意志，深刻认识了产品质量的重要性，就会对质量工作抱有积极肯定态度，就会主动参与质量管理，重视工作质量，态度往往比技术更为关键。

其次，提高从业人员专业理论知识学习，熟悉相关的技术文件和标准，加强法律法规和安全知识培训。定期组织焊工考试，建立奖惩制度，对焊接结果满意的给予奖励，对结果不满意的分析问题提出整改意见。同时，还要提高企业无损检测人员水平，了解焊接工艺和技术标准，防止缺陷漏检﹑误检。

3结束语

综上所述，建筑结构呈现出多样化的发展趋势，这种钢结构建筑日益盛行。在针对钢结构进行焊接的过程中，要着重把握相对应的焊接技术要点，同时要充分做好质量控制工作，以此确保各类钢结构能够得到更科学合理的焊接，确保安全性、稳定性、耐久性得到充分的提升。

参考文献

1. GB 50661-2011 钢结构焊接规范[S] .中华人民共和国住房与城乡建设部

2. 李亚江，刘强.焊接质量控制与检验[M].北京：化学工业出版社,2019：100-103

3. 孙大伟,王纪宾,陈海涛.钢结构工程焊接技术重点、难点及控制措施[J].中国金属通报,2020,(02):95-96.

4. 刘娟.钢结构焊接技术[M].南京：南京大学出版社,2017：136-138