浅析钢结构焊接质量控制

浅械冈结构焊接质量控制
杨超杨柳
（陕西建工第九建设集团有限公司榆林719000）
摘要：随着建筑业的不断发展进步,钢结构建筑日益增多，从民用建筑到工业建筑再到市政建设；从一般建筑到重点工程都能看到钢结构的应用。

钢结构建筑有许多优点，主要是:重量轻、强度高、施工速度快、质量易控制、建筑美观、可进行工厂化成批生产等优点。

关键词：钢框架结构；焊接难点；质量控制；施工管理
0引言
在钢结构焊接施工中，因为一些构件外形尺寸相对较大，同时钢构件形状也各不相同，再加上焊接位置各不相同以及操作人员技术水平差异，在焊接过程中出现焊接不当也是常有的问题。

另外，不管是何种工程的施工，必然离不开设计施工图纸，施工过程中必须严格根据施工图进行施工，所以对图纸实施有效会审的技术工作者必须充分了解和工程有关的各种工艺技术要求和相关管理规范，在对图纸实施审核之处，必须最大限度的降低图纸问题发生率，这样也是避免对工程质量造成影响的客观条件。

另外，施工组织在施工过程中的好坏也会对工程的整体质量甚至是施工时间都会有宜接影响。

所以针对此问题在审査的过程中必须
有针对性的进行检查，比如重点
检查与完善工程中相关的新工艺
的使用、施工详细安排时间表
等，积极保障工程能够顺利完
工。

1工程概况
富平县第二人民医院整体制难点
迁建项目位于陕西省渭南市富平
县昌平大街与规划十路交叉口西
南角，主体结构为钢框架结构，
基础采用桩承台加构造筏板的基
础形式，抗震设防烈度为7度，
抗震等级为三级。

本工程由门急
诊楼和住院医技综合楼两部分组
成，其中住院医技综合楼地下一
层，地上九层，门急诊楼地上三
层。

总建筑面积33349.54a?,其
中地下建筑面积3598.15m2,地
上建筑面积29751.75m2。

住院医
技综合楼屋面结构标高36.45m,
基础底标高-6.4m;建筑总长
144m,总宽度75.4m。

建成后为
医疗办公综合体，包括急诊室、
病房、手术室、检査室、设备用
房等。

2钢结构焊接施工的质量控
在钢结构工程焊接施工中，
由于外部热力作用在焊接过程中
存在不均匀现象，在很大程度上
容易引起外部应力的变化，造成
焊接变形异常；再由于焊接工作
人员操作技术水平低，没有结合
焊接工作控制焊接应力，焊接操
作过程中存在不熟悉现象，同样
会造成焊接裂纹、夹渣等不良现
象。

针对以上问题，在实际钢结
构工程焊接中，做好焊接变形控
制，提升焊接质量，减少夹渣和
裂纹的出现是非常必要的。

3钢结构焊接质量差的问题分析
3.1母材材质的影响
3.1.1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。

3.1.2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⑴。

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。

3.1.3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）
3.2焊接材料的选用
321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。

3.2.2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5mL/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。

3.3焊接工艺是确保焊接质量
的关键
3.3.1斜Y形坡口抗冷裂纹敏
感性实验，确定母材的可焊性。

3.3.2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。

3.3.3焊接接头力学性能实
验，包括拉伸、正弯、背弯、侧
弯、常温冲击、低温冲击铁
3.3.4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。

3.4正确的焊接顺序确保焊接
质量
3.4.1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。

3.4.2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。

3.4.3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。

3.4.4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。

3.5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。

4钢结构焊接质量控制过程
4.1前期准备阶段
开工前期，项目部成立了以技术负责人为组长的QC质量小组，配备了质量员2名，专业工长1名。

多次组织项目部对钢结构焊接规范(GB50661-2011)及钢结构工程施工质量验收标准(GB50205-2001)总结学习；
4.2对于焊接变形过程处理
在实施焊接的过程中必须最大限度的降低焊缝截面积，可以充分满足连接施焊量即可，在某种程度上说合理的焊脚尺寸能够直接决定焊缝强度，所以凸出相对较高的焊缝，另外需要注意的是，对于多出部分的焊缝金属，一般依据相关要求作用，其不仅不能够有效提升焊缝许可有效强度，同时还能够增大应力的集中系数。

而对于对接焊缝以及厚板，为了能够有效降低焊缝的金属量一般情况下，可开V型、K型、X型等坡口形式。

另外应该说明的是，正常情况下焊缝的数量应该坚持越少的原则，焊缝数量越少则表焊接质量要求也更高，另外特别要注意厚板焊接，同时所有的焊缝全部需要实施多
道多层焊接，同时焊缝布置需要
最大限度的靠近中和轴进行焊接
作业，始终坚持对称的原则，环
绕于中和轴焊缝必须尽可能的达
到平衡，这样就能够减少其出现
变形的情况。

在进行焊接作业的
时候，一般可以使用逆向回焊方
法进行作业，也就是所有的施焊
顺序和焊接总进程顺序必须坚持
相反的原则。

这主要是因为在实
施各个工序的施焊作业之后，其
焊缝板内部自身的热量会使该部
分出现膨胀的情况，这样就会使
得两板出现短暂分开的情况，与
此同时热量从板内侧直接扩散至
板外侧其膨胀可能会使得两板合
拢起来。

在进行焊接作业之前其
所设置的有意偏置方法可以有效
的借助收缩力进行作用，也就是
借助传统机械的方法所产生的反
向力和收缩力之间完全抵消，对
施焊顺序实施有效的安排对收缩
力平衡往往也会有较大的帮助，
对其结构不相同部位实施施焊有
效作用，可以以焊收缩力来对某
部分的收缩力进行作用，达到抵
消的效果。

4.3整个焊接过程的管理
4.3.1整个焊接过程设专职
质量员分步骤监督。

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。

4.3.2为焊工操作提供安全事
宜的作业环境。

要尽可能将安全
通道、平台、防风雨棚做完善，
使焊工将精力集中到焊接作业上
来。

4.3.3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。

4.4对整体焊缝进行质量检测
焊接的整体质量的高低可
以通过焊缝进行有效判断，因此
需要对焊缝实施有效全面的检
查，焊缝质量检查涵盖对表面形
状以及焊缝尺寸、表面缺陷等。

所谓表面形状检查实际上就是指
代焊缝整体弧坑、连接点以及截
面等。

焊缝尺寸的检查则主要是
通过对接焊缝宽度以及角焊缝焊
脚尺寸等实施检查。

而焊缝表面
缺陷则是指代焊接工程结束之后
其通过肉眼观察到的外面的缺
点，包括焊接可能出现的咬边、
裂纹以及焊瘤等。

焊缝内部缺陷
的检查控制方法，可以借助超声
（UT）,射线（RT）等常用方法。

超声波探伤利用压电换能器通过瞬间电激发产生脉冲振动，借助于声耦合介质传入金属中形成超声波，超声波在传播时遇到缺陷就会反射并返回到换能器，再把声脉冲转换成电脉冲，测量该信号的幅度及传播时间就可评定工件中缺陷的位置及严重程度；射线探伤是利用（X，r）射线源发出的贯穿辐射线穿透焊缝后使用胶片感光，焊缝中的缺陷影像便显示在经过处理后的射线照相底片上，能发现焊缝内部气孔、夹渣、裂纹及未焊透等缺陷[3]o因此，射线探伤和超声探伤
适合于焊缝内部缺陷的检测。

5效果检查
通过对钢结构安装焊接原因
分析及相应措施的实施，有效控制
了钢结构的焊接质量，超声探伤
检测合格率达到97%,大大提高
了钢结构整体施工质量。

6结语
在钢结构工程建设中，钢结
构焊接施工，因其与其它构件相
比较，具有自身的独特性，同时
作为比较关键的一道施工工序，
通过对该钢结构焊接质量控制过
程总结，提升钢结构工程操作水
平，从而满足实际工程质量建设
标准。

参考文献：
[1]《钢结构焊接规范》
GB50661-2011；北京：中国建筑
工业出版社2011；
[2]王崎《浅谈钢结构焊接
质量的控制》来源：《农家科技
下旬刊》2018年第01期；
[3]《钢结构工程施工质量
验收规范》GB50205-2020;北
京：中国计划出版社2020；。