论文部分内容阅读
摘要：根据施工经验分析几种影响钢结构焊接质量的因素。
主题词：钢结构焊接质量
Abstract: based on the analysis of the construction experience of several influence factors on the quality of the welding steel structure.
Keywords: steel structure welding quality
中图分类号：TU391 文献标识码：A文章编号：
在钢结构工程施工中，焊接质量问题，经常会在不同构件、不同操作者、不同工艺、不同环境、不同设备的条件下产生，涉及面比较宽，发生机遇亦多。其主要有一定的危害性，控制焊接质量是提高钢结构工程质量的关键环节。下面就施工中遇到的几种影响钢结构焊接质量的因素进行分析。
1、母材材质的影响
1.1、目前，国产钢结构所用的型钢品种与美国的材料实验学会（ASTM）所列举的结构用钢材的品种相差甚多。大量钢材焊接的致命缺陷是发生沿母材板厚的层状撕裂，这与母材的Z向性能有很大关系。
1.2在钢材中含有硫、磷等有害杂质，在轧制过程中易形成片状硫化夹杂物等材质缺陷，导致钢材沿板厚方向（Z向）受力时（通常为焊接收缩应力）分层撕裂，产生层状撕裂后一般很难修复。因此，在《建筑钢结构技术规程》中特别规定当板厚大于或等于50mm，并且承受沿板厚方向的拉力作用时，应按现行国家标准的规定，附加板厚方向的断面收缩率，并不得小于该标准Z15级规定的允许值。
1.3、改善钢板的Z向性能与冶炼工艺有关系，国际上通行的做法有两种：一种是提纯法即通过降低钢材中硫磷的含量提高Z向性能，（分：Z15、Z25、Z35三个等级）均与含硫量有关系。另一种办法为改变硫化物等有害杂质在钢材中的存在形态，即通过特殊的冶炼工艺将片状的有害杂质改变为球形杂质（美国、日本等国采用此法）。
2、焊接材料的选用
2.1焊缝中扩散氢含量是直接影响焊接头抗冷裂纹性能的主要因素之一，而在环境条件和钢材表面洁净度得到严格控制的情况下，扩散氢含量主要受焊接材料的影响。
2.2、钢结构所用焊材的扩散氢含量控制应更加严格，现行标准一般规定的允许值小于8mL/100g,这仍不够，应将其提高到5 mL/100g以下，对进入施工现场的焊材应按批号做扩散氢含量实验，合格后方可投入使用。在采用CO2气体保护焊时，在焊枪喷嘴下和保护罩内涂防飞溅膏时易引起扩散氢含量显著升高，应引起注意。
3、焊接工艺是确保焊接质量的关键
正确的焊接工艺是在焊接工艺实验的基础上制定的
3.1、斜Y形坡口抗冷裂纹敏感性实验，确定母材的可焊性。
3.2、焊接工艺确认实验，实验项目应能覆盖焊接中所碰到不同板厚及各节点形式。
3.3、焊接接头力学性能实验，包括拉伸、正弯、背弯、侧弯、常温冲击、低温冲击。
3.4、焊接接头的维氏硬度测定实验，硬度测试一般是针对脆硬倾向较高的钢材焊接而设定的一个检验指标。
4、正确的焊接顺序确保焊接质量
4.1、在同一作业面上应从核心桶或结构中心向四周对称扩展施焊。同一轴线上应从中心两侧对称施焊。
4.2、在立体空间中，以每节柱层梁为例，应先焊接上层梁柱节点，在焊接下层和中间层梁柱节点，最后焊接柱和柱接头。
4.3、对不同节点形式，应制定具体的焊接顺序，一般先焊接翼缘，后焊接腹板，先焊接收缩量大的，后焊接收缩量小的焊缝。
4.4、应特别强调同一根梁或同一组合构件的两端不得同时施焊。
5、节点设计是影响焊接质量前提条件
在钢结构的节点设计中应避免在小范围内集中大量的焊缝，比较忌讳在钢板的对测形成十字形角焊缝。宜选用简单的节点形式，若无法避免上述不利因素，则应在焊接工艺上采取预热和焊接后热处理措施消除焊接应力。根据《钢结构工程施工及验收规范》的要求，厚度大于50mm的碳素结构钢和厚度大于36mm的低合金结构钢，施焊前应进行预热，焊后进行后热。如果节点形式比较复杂，焊接约束应力过大，即使板厚较薄，也应进行预热和焊后热处理，预热和焊后热处理的温度曲线应根据工艺实验确定。
6、焊接工艺制度的管理
6.1、整个焊接过程实行工艺卡传递制度，设专职检查员分步骤监督。工艺过程大致分解为焊缝坡口处理、垫板与引弧板的放置、焊条的烘干与取用、预热、打底焊、中间焊、盖面焊、层间温度控制、后热、表面检查、探伤等。任何步骤未满足工艺要求，就不应进行下道工序。
6.2、为焊工操作提供安全事宜的作業环境。要尽可能将安全通道、吊篮、平台、防风雨棚做完善，使焊工将精力集中到焊接作业上来。
6.3、注意细节管理，改正不良习惯。如：焊工将焊头如数回收。焊接时，每次只允许取一根焊条，随用随取；在焊缝左上方用醒目的记号笔画一个方框，焊工焊完后只能将钢印打在此方框中，不允许随意留钢印等。
从分析结果可以看到，产生焊接质量的原因是原材料和人的因素，而人的因素站着更大的比重。控制和提高焊接质量有一定的难度，但不是办不到的事。只要全体员工真正在思想上重视质量，树立“顾客至上”的观念，立足于内部质量控制标准，认真遵守施工工艺方案，贯彻执行岗位责任制，坚持标准，严格检查，实行层层控制，及时总结、分析产生焊接质量问题的原因，采取有效措施预防和控制是完全有可能搬到的。
主题词：钢结构焊接质量
Abstract: based on the analysis of the construction experience of several influence factors on the quality of the welding steel structure.
Keywords: steel structure welding quality
中图分类号：TU391 文献标识码：A文章编号：
在钢结构工程施工中，焊接质量问题，经常会在不同构件、不同操作者、不同工艺、不同环境、不同设备的条件下产生，涉及面比较宽，发生机遇亦多。其主要有一定的危害性，控制焊接质量是提高钢结构工程质量的关键环节。下面就施工中遇到的几种影响钢结构焊接质量的因素进行分析。
1、母材材质的影响
1.1、目前，国产钢结构所用的型钢品种与美国的材料实验学会（ASTM）所列举的结构用钢材的品种相差甚多。大量钢材焊接的致命缺陷是发生沿母材板厚的层状撕裂，这与母材的Z向性能有很大关系。
1.2在钢材中含有硫、磷等有害杂质，在轧制过程中易形成片状硫化夹杂物等材质缺陷，导致钢材沿板厚方向（Z向）受力时（通常为焊接收缩应力）分层撕裂，产生层状撕裂后一般很难修复。因此，在《建筑钢结构技术规程》中特别规定当板厚大于或等于50mm，并且承受沿板厚方向的拉力作用时，应按现行国家标准的规定，附加板厚方向的断面收缩率，并不得小于该标准Z15级规定的允许值。
1.3、改善钢板的Z向性能与冶炼工艺有关系，国际上通行的做法有两种：一种是提纯法即通过降低钢材中硫磷的含量提高Z向性能，（分：Z15、Z25、Z35三个等级）均与含硫量有关系。另一种办法为改变硫化物等有害杂质在钢材中的存在形态，即通过特殊的冶炼工艺将片状的有害杂质改变为球形杂质（美国、日本等国采用此法）。
2、焊接材料的选用
2.1焊缝中扩散氢含量是直接影响焊接头抗冷裂纹性能的主要因素之一，而在环境条件和钢材表面洁净度得到严格控制的情况下，扩散氢含量主要受焊接材料的影响。
2.2、钢结构所用焊材的扩散氢含量控制应更加严格，现行标准一般规定的允许值小于8mL/100g,这仍不够，应将其提高到5 mL/100g以下，对进入施工现场的焊材应按批号做扩散氢含量实验，合格后方可投入使用。在采用CO2气体保护焊时，在焊枪喷嘴下和保护罩内涂防飞溅膏时易引起扩散氢含量显著升高，应引起注意。
3、焊接工艺是确保焊接质量的关键
正确的焊接工艺是在焊接工艺实验的基础上制定的
3.1、斜Y形坡口抗冷裂纹敏感性实验，确定母材的可焊性。
3.2、焊接工艺确认实验，实验项目应能覆盖焊接中所碰到不同板厚及各节点形式。
3.3、焊接接头力学性能实验，包括拉伸、正弯、背弯、侧弯、常温冲击、低温冲击。
3.4、焊接接头的维氏硬度测定实验，硬度测试一般是针对脆硬倾向较高的钢材焊接而设定的一个检验指标。
4、正确的焊接顺序确保焊接质量
4.1、在同一作业面上应从核心桶或结构中心向四周对称扩展施焊。同一轴线上应从中心两侧对称施焊。
4.2、在立体空间中，以每节柱层梁为例，应先焊接上层梁柱节点，在焊接下层和中间层梁柱节点，最后焊接柱和柱接头。
4.3、对不同节点形式，应制定具体的焊接顺序，一般先焊接翼缘，后焊接腹板，先焊接收缩量大的，后焊接收缩量小的焊缝。
4.4、应特别强调同一根梁或同一组合构件的两端不得同时施焊。
5、节点设计是影响焊接质量前提条件
在钢结构的节点设计中应避免在小范围内集中大量的焊缝，比较忌讳在钢板的对测形成十字形角焊缝。宜选用简单的节点形式，若无法避免上述不利因素，则应在焊接工艺上采取预热和焊接后热处理措施消除焊接应力。根据《钢结构工程施工及验收规范》的要求，厚度大于50mm的碳素结构钢和厚度大于36mm的低合金结构钢，施焊前应进行预热，焊后进行后热。如果节点形式比较复杂，焊接约束应力过大，即使板厚较薄，也应进行预热和焊后热处理，预热和焊后热处理的温度曲线应根据工艺实验确定。
6、焊接工艺制度的管理
6.1、整个焊接过程实行工艺卡传递制度，设专职检查员分步骤监督。工艺过程大致分解为焊缝坡口处理、垫板与引弧板的放置、焊条的烘干与取用、预热、打底焊、中间焊、盖面焊、层间温度控制、后热、表面检查、探伤等。任何步骤未满足工艺要求，就不应进行下道工序。
6.2、为焊工操作提供安全事宜的作業环境。要尽可能将安全通道、吊篮、平台、防风雨棚做完善，使焊工将精力集中到焊接作业上来。
6.3、注意细节管理，改正不良习惯。如：焊工将焊头如数回收。焊接时，每次只允许取一根焊条，随用随取；在焊缝左上方用醒目的记号笔画一个方框，焊工焊完后只能将钢印打在此方框中，不允许随意留钢印等。
从分析结果可以看到，产生焊接质量的原因是原材料和人的因素，而人的因素站着更大的比重。控制和提高焊接质量有一定的难度，但不是办不到的事。只要全体员工真正在思想上重视质量，树立“顾客至上”的观念，立足于内部质量控制标准，认真遵守施工工艺方案，贯彻执行岗位责任制，坚持标准，严格检查，实行层层控制，及时总结、分析产生焊接质量问题的原因，采取有效措施预防和控制是完全有可能搬到的。