钢结构工程焊接质量控制

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qazxc123
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  焊接是20世纪初发展起来的新技术、新工艺,现在在我国钢结构工程中得到日益广泛的应用。由于焊接过程中不可避免会出现一定的缺陷和残余应力,如不引起重视将使某些局部缺陷难以抵抗荷载和内部应力的作用而产生裂纹,局部微小裂纹一旦发生,便有可能扩展到整体,造成结构发生断裂,一些钢结构建筑物发生倒塌等事故,与焊接质量有直接关系。因此焊接是一道特殊工序,施工过程中应严格控制焊接质量以保证构建的整体质量。
  
   焊接质量的优劣主要由街头设计、材质、焊接工艺和焊接检验这四个方面决定。这四个因素互相制约,无论哪个因素出现问题都会使焊接质量得不到保证。
  
  一、 设计因素的控制
  对焊接接头的设计控制主要是控制接头型式和焊缝布置的合理性。设计合适的焊接接头型式、合理布置焊缝可以减少焊接变形和应力集中,增加结构的安全可靠性。设计接头型式时应尽量避免焊缝集中,以降低应力集中程度;焊缝布置应根据结构形式最好采用对称布置,以减少变形和内应力。
  
  二、 材质因素的控制
  1. 母材的控制
   母材对焊接质量的影响主要体现在金属材料的焊接性上。所选用的钢材除满足结构的强度、塑料、韧性和疲劳性能要求外,应具有良好的可焊性。
   利用碳当量Cep可以从理论上来间接评价碳素钢和低合金钢产生脆化倾向和冷裂纹的倾向从而评价母材的可焊性。检验母材可焊性最直接的方法是进行焊接工艺评定,因此对特殊钢种和首次采用的钢材要进行焊接工艺评定。
  
  2. 焊接材料的控制
  (1) 焊接材料的选择
  焊接材料对焊接质量的影响主要体现在焊接材料的选择上。为获得段质的焊接接头,在选择焊接材料时应遵循以下原则:
  ① 在焊接同种材质时,一般应按焊接接头与母材等强的原则来选择焊接材料。在焊接原板时,犹豫冷却速度快,焊接应力较大,容易产生焊接裂纹,因此在第一层打底焊接时,可选用塑性好,强度稍高的低氢焊条来焊接,其他各层可用等强度的碳素钢或低合金钢焊条来焊接。
  ② 形状复杂和大厚度工作,焊接金属冷却时收缩应力大,容易产生裂缝,因此必须选用抗裂性能好的低氢型焊条。
  ③ 焊接碳钢与低合金钢或不同强度等级的低合金钢时,可按两者中强度级别较低的一种选用焊接材料。
  ④ 受条件限制不能翻转的工作,应选用能全位置焊接的焊条。
  
  (2) 焊接材料的管理
  ① 焊材要分类堆放,有明显标识不得混放。
  ② 焊条药皮不得脱落,焊芯不得生锈,焊剂不得结块。焊条、焊剂使用前要进行烘干;低氢型焊条应放在焊条保温茼中保存。当天未使用完的焊材要做好回收工作,避免焊材受潮影响焊接质量。
  ③ 焊接气体要保证纯度,CO2气体纯度要大于99.7﹪,必要时加入适量的Ar气,以改善焊缝成型减少飞溅。
  
  三、 工艺因素的控制
  1. 焊前准备的控制
  焊前准备主要指坡口制备、焊接装配以及焊接区域的清理。
  ① 坡口制备:焊接坡口的加工直接影响焊接操作质量部,所以应严格按工艺进行操作;还要注意引熄弧板坡口的材质、规格及型式要与母材相同。
  ② 焊接装配:装配质量不仅影响构件几何尺寸,对焊缝成形也有一定影响。焊接装配时一定要考虑装配后是否容易施焊,如整体装配后影响个别焊缝的正常焊接,就要先将本道焊缝接后再装配其他零件。装配所有焊接材料要与母材相匹配,点焊高度不宜超过设计焊缝高度的2/3。
  ③ 焊接区域的清理:应彻底清除接头两侧的油污、铁锈、灰尘等,以防止焊缝产生气孔和裂纹。
  
  2. 焊接顺序的控制
  选用合理的焊接顺序可以有效减少构件变形程度,避免裂纹的产生,所以选择焊接顺序时应尽量使焊缝处于比较自由的收缩状态,先焊收缩量大的焊缝,后焊收缩量小的焊缝,以保证焊缝在焊接时有较大的收缩自由,产生较小的残余应力。
  
  3. 焊接工艺规范参数的控制
  焊接工艺规范参数主要包括焊接规范参数、预热温度、后热和消氢处理、焊后热处理等。
  
  焊接规范参数工艺中都有明确规定,工人应严格按工艺施焊。主要强调一下焊接电流和电弧电压的选择。电流过小电弧不稳,易造成夹渣、未焊透等缺陷;电流过大则易产生咬边、气孔和焊接等缺陷,同时飞溅增加。电弧长即弧压高,电弧燃烧不稳,飞溅增加,熔深小,而且外部空气侵入,造成气孔未焊透等缺陷。
  
  四、 检验因素的控制
  焊接检验是控制焊接质量的重要手段。焊接质量检验分为焊前检验、焊接过程中的检验以及焊后质量检验。焊前检验和焊接过程检验体现在对设计因素、材质因素以及工艺因素的控制和过程中的控制。
  
  焊后质量检验主要指焊缝外观检验以及无损检测。焊缝外观检验主要控制焊缝成行是否良好,焊道与焊道过渡是否平滑,药皮、焊渣、飞溅物等是否清理干净,其外形尺寸是否符合设计要求。钢结构无损检测主要采用超声波进行探伤,对裂纹、未焊透、为熔合检测灵敏度高。
  
  由于焊工技术素质差别以及环境影响,难免产生不合格的焊缝。一旦发生不合格的焊缝,必须按返修工艺及时进行修补。对于有害缺陷如裂纹等一定要查明原因,制定返修工藝措施,进行清除后再焊接,严禁焊工自行返工处理,防止缺陷再次发生。
  
  对于缺陷的处理应及时,不能将缺陷都留到构件制作完成后在修补。例如吊车梁制作过程中主焊缝焊接后既要检查焊缝是否存在缺陷,修补后在焊接加劲板。避免因加劲板装配焊接后,影响上弦主焊缝的修补。所以出现焊接问题要及时处理,避免缺陷积累到最后造成不良后果。
  
  此外,操作者要尽量避免焊接缺陷的产生,减少不必要的焊后修补工作。例如不要在转角处起落弧要采取围焊的方式。在起落弧处电流、电压不稳易产生焊接缺陷,就应该严格执行工艺要求在引熄弧板上起落弧,避免对接及T型等接头端部缺陷的产生。
  
  焊接接头设计、材质的选用、焊接工艺和焊接检验是焊接质量控制的四要素,这四个要素相互关联,相互制约。总之焊接质量控制要控制焊接的全过程,有效预防以避免焊接缺陷的产生。
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