焊接质量控制之浅析(1)

焊接质量控制之浅析

作者：师宗钊

来源：《城市建设理论研究》2013年第31期

摘要:近年来，随着航空航天、交通运输、海洋工程等工业的发展，极大地推动了焊接技术的发展，焊接技术越发受人关注，从而凸显了焊接质量控制的重要性，本文通过对不同行业在工程管理体系的建设人员，在焊接质量的过程控制及无损检测等方面的对比，分析了影响焊接质量的各因素，并对如何提高焊接质量控制水平提出一些建设性意见。

关键词:焊接；质量控制；无损检测

中图分类号： O213.1文献标识码：A

引言

焊接作为现代先进制造技术的关键工艺，受到各行各业的关注，随着锅炉、压力容器、化工机械、海洋构造物、航空航天器和原子能工程等行业向高参数及大型化方向发展，焊接工作条件日益苛刻、复杂，任何一个焊接接头不合格都将引起危险和事故，为了保证焊接产品的质量，有效地利用资源，避免在焊接过程中和焊接产品的使用中出现不安全事故，从而保护用户的利益，人们开始对焊接产品的质量进行规范化管理，从设计开发、工艺制定、制造生产到运行服役、维护和再循环、失效分析等产品的各个阶段，焊接质量控制涉及到原材料、结构设计、焊接设备及工艺装备、焊接材料、切割下料及坡口加工、焊接工艺及相关标准、焊接过程监控和管理，焊后处理与涂装、检验、环境保护、焊接结构安全运行等众多过程，在焊接结构生产和运行中起着非常重要的作用，日益受到人们的关注。

影响焊接质量控制的技术要点

2.1、焊接材料的管理控制

材料的质量是保证焊接产品质量的基础和前提，焊接生产所使用的原材料包括焊丝、母材、焊接材料、焊剂、焊条、保护气体等，外观质量应合格，标识应清晰可辩，所有材料的证明文件应齐全有效，因此必须完善材料管理制度，使用和保管好焊接材料，从而保证焊接质量，焊接材料的管理内容包括焊接材料的采购、发放、烘干、入库验收、保管、回收等等。

2.2、焊接技术人员的管理控制

焊工是焊接施工关键一环，我国焊接技术人员的资格认定存在企业内部的职称评定和全国范围内统一的职业资格考试两套并行的体系，优秀的焊接人员及相关技术人才是高质量焊接结构制造的重要保证，由于行业和技术领域的不同，标准难于统一，作为一个相对独立的技术领域，焊接只在一些仅隶属于政府行政管理范围内的行业内执行，要想从根本上提高焊接工程质

量，应尽快建立健全焊接从业人员的职业资格考核体系。企业聘用的焊工一定要有专业资格证书，应让有经验的优秀的焊接工程师对新的焊工进行手把手的技术传授，还应该定期对焊接及相关技术人员进行技术培训和更新，并对焊工进行理论和实践技能培训，不断提高第一线焊接操作者的技能水平。

2.3、焊接质量检验控制

目前在国内建筑钢结构行业中从事焊接质量检验的人员主要有无损检测人员和项目监理和各企业的质量检测人员两类，前者经过专业技术资格培训，后者的情况比较多样，包括经过培训，但专业不对口的，还包括那些所学内容不全不细，经企业内部的简单培训即上岗工作的，焊接质量的好坏更多取决于对焊接工作的过程控制，但大多数企业对焊接质量的控制理念还停留在以无损检测为主的水平上，却忽视了焊前对焊接材料及焊接工艺的审查，焊中对相关的技术文件的审核等，只重视对前期制定各种工艺方案及参数的执行情况进行核查以及外观无损检测，但外观和无损检测并不能完全解决由于操作失误所造成的质量问题，很多问题是由于工艺方法或焊接参数选择不当而造成的，这些都不是外观和无损检测所能解决的。比如焊接顺序不当造成的残余应力过大，或焊材的保存、烘干、焊接条件及环境的不适，从而引起的焊缝金属内部含氢量过高等问题。因此要想从根本上把好焊接工程质量关，就要提高焊接工程的检测问题，解决此问题的关键就是要树立过程控制理念，建立健全职业资格考核体系，从而提高质量检测从业人员的基本素质和焊接检测技术水平。

2.4、焊接生产环境的控制

良好的生产环境是提高产品质量的重要保证，企业要保证有一个安全、干净、通风、温湿度合适、无污染等等条件的焊接环境，环境条件对焊接的影响主要表现在温度、湿度、风速等方面，焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响，当焊件表面潮湿、覆盖有冰雪，或在下雨、下雪及湿度较高时，需要将母材加热处理后再焊接，湿度过高的环境不宜焊接，焊接时风速不可高于相关标准，当超过规定时，应该有防风设施，刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进行焊接。

3、ANN控制技术在熔化焊质量控制中的应用

焊接过程是一个高度非线性、多变量耦合作用、同时又具有大量随机不确定因素的复杂过程，随着计算机科学技术的蓬勃发展，人工神经网络，简称神经网络，缩写为ANN的研究引起了人们广泛关注，焊接过程的复杂性决定了其数学模型建立的困难性。诸如焊接参数对于焊缝(点)尺寸的影响，复杂的焊缝跟踪等问题。采用ANN控制已经得到较理想的控制结果。利用比较成功的焊接实验数据作训练样本对BP网络进行训练，可建立起一个优化TIG焊参数的神经网络。国内学者利用多层BP网络建立起了常用的低碳低合金钢的HAZ性能预测模型系统，以此预测焊缝HAZ的抗拉强度、屈服强度、冲击韧性、断面收缩率和硬度值，预测结果的误差小于15%。另外，随着自动焊和机器人焊接的普及，焊缝跟踪技术已成为当前国内外机

器人技术及焊接工作者研究的重点之一，用神经网络获得控制量去控制跟踪执行机构，从而跟踪焊缝，由于神经网络具有容错性，故能很好地排除干扰，实现对焊缝的精确跟踪。

ANN技术在焊接质量控制中的应用可以解决经典控制理论无法解决的许多问题，对于从根本上提高焊接质量控制智能化具有重要意义。为使这项技术能用于实际生产，国内很多技术人员正在研究ANN电阻焊控制模型，以实现电阻焊自适应控制，并力求使ANN技术运用于弧焊动态控制过程中，从而提高现有焊接方法的效率和使用范围，此外，还要进一步优化ANN的结构，研究出适合焊接质量控制的算法和开发软件包，开展基于ANN芯片的硬件系统的研究，使ANN系统的应用产品化，并将ANN与模糊判断、专家系统相结合，研究出高智能的焊接工艺应用软件。随着电子技术、计算机技术和仿生学研究的进一步发展及ANN理论体系的不断完善，ANN技术的应用会得到更大地发展。

4、焊接质量控制建议

焊接质量控制必须执行过程控制，针对建筑钢结构领域焊接质量管理体系中的各个主要环节，通过制定完善的技术管理文件，可以预防焊接质量问题的发生，从而获得较高的施工质量，同时降低成本，提高效率，在焊接质量控制的一般程序中除应将第三方检测纳入常规管理范畴，还应在整个程序的执行过程中全面推广职业焊接工程师或焊接检验师介入制度，由业主或监理方聘用有经验的焊接专业技术人员参与工作，以提高工作质量，此外，应进一步完善工程项目管理体系，分清政府相关部门与行业协会的职责范围，建立健全职业资格考核制度，全面实行由独立第三方参与的焊接质量过程控制和无损检测抽检工作，重视并加强焊接从业人员的职业道德教育。

结束语

焊接质量控制的重点在于合格的焊工、合格的材料，有效的工艺及先进的设备，企业必须对影响焊接质量的各种因素进行分析，并采取切实有效的控制措施，从而保证焊接产品的质量，实施全面地、有效地控制，已提高焊接质量，从而有效增强产品和企业的竞争力。

参考文献:

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