钢结构焊接裂纹的原因及防治措施

钢结构焊接裂纹的原因及防治措施

发表时间：2019-09-11T13:43:12.627Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：张宁

[导读] 摘要：对于建筑钢结构工程来说，最主要的连接方式之一就是焊接，在钢结构工程中焊接质量是非常关键的。

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摘要：对于建筑钢结构工程来说，最主要的连接方式之一就是焊接，在钢结构工程中焊接质量是非常关键的。由于钢结构建筑的不断深入发展，钢结构焊接施工中产生的质量问题以及影响因素，都会使焊接缺陷形成，会导致灾难性工程质量事故的出现，所以，必须对这一内容高度重视。

关键词：钢结构；焊接裂纹；防治措施

前言

钢结构焊接过程中，焊接热源对结构的加热不均衡，使得钢结构形状、尺寸会发生改变，这就是我们所说的焊接变形。在变形过程中，结构内部还会出现应力、应变，这是因为结构此时没有承受外载，就出现这些应力，因此，这些应力属于内应力的范围，也就是我们所说的焊接残余应力，这一应力是自平衡内应力，其分布是不均匀的。在焊接过程中，焊接应力以及变形大多是不可避免的。它们对焊接结构的尺寸精度有着直接的影响，对焊接接头的强度有着直接的影响，需要付出很多的人力、物力对其进行矫正，甚至还会使构件报废出现。同时，焊接应力、变形会使今后应用钢结构过程中的承载能力产生不小的影响。对于焊接变形和残余应力来说，它们是在同一构件中的两种能量的不同形式，对同一构件不同形式的能量服从，与能量守恒定律相符合；两者之间相互作用、互作影响和转化。因此，对于技术人员来说，一定要对焊接变形、应力出现的原因、规律以及影响因素等进行了解和掌握，从而能够在安装时有效的对焊接质量进行控制。

1钢结构工程焊接质量的影响因素

对于钢结构工程来说，焊接结构质量的形成与工程形成过程相渗透，例如设计、检验、验收等。在制造过程中，都必然要有下料、成型、焊接、打砂渣等过程。在这之中，焊接结构质量得以保证的重点是设计质量。而焊接质量的把关就是检验，唯有在事前、事中、事后对焊接质量有效的控制，才能使不合格品的出现得以避免。对于钢结构工程焊接质量来说，其影响因素主要有四个方面：①人；②技术；

③管理；④环境。

1.1人的因素

对于人的因素来说，主要有三个方面：①质量决策人员；②管理人员；③操作人员，他们直接决定钢结构工程的焊接质量。在钢结构工程焊接过程中，通过决策、管理、施工等相关来将活动完成，所以，人的因素在焊接工程质量中的作用是非常关键的。例如作业人员质量意识缺失，技术水平不足，没有按照工艺规程执行，都会对工程焊接质量产生严重影响。对于决策、管理不到位，还会使工程质量缺陷形成。

1.2技术因素

对于技术因素，其覆盖的范围要广一些，例如设计、施工、检验等等。对于钢结构工程焊接质量来说，就是对技术方案进行优化，将施工工艺进行优后，来使工程施工技术能力提升，从而通过检验技术水平的提升等来使工程焊接质量得以保证。

1.3管理因素

对于钢结构工程来说，焊接质量的管理因素有两个：①决策因素；②组织因素。其中组织因素有两个方面：①管理组织工程项目的实施；②工程项目实施的任务组织。自质量控制视角出发，工程项目管理体系的健全，组织方式的合理，必然会对钢结构工程焊接质量有着直接的作用。

1.4环境因素

本文所说的环境因素，主要有三个方面：①工程地点的自然环境；②通风、照明等施工条件；③不同专业、不同工程间的交叉作业形成的管理环境。

2焊接质量检验控制要点

（1）焊缝的尺寸偏差、外观质量和内部质量，应按现行国家标准的有关规定进行检验；

（2）通过弯曲试验抽查焊接后的栓钉性能，方法是将栓钉弯曲30°，观察焊和热影响区无裂纹。

3焊接缺陷返修质量控制要点

（1）若焊缝金属或母材的缺陷超标，可通过一些方法将其彻底清除，常用方法有砂轮打磨、碳弧气创、铲凿或机械等。必要时对焊接造成的缺陷进行修复，修复前应将该区域表面清洁干净。

（2）焊缝缺陷返修技术要点：①缺陷类型为焊缝焊瘤、凸起或余高过大，将过量的焊缝金属清除，常用方法为砂轮或碳弧气刨；②缺陷类型为焊缝凹陷、弧坑、咬边或焊缝尺寸不足等，对缺陷进行补焊；③缺陷类型为焊缝未熔合、焊缝气孔或夹渣等，先将缺陷清除，而后进行补焊；④常采用磁粉、渗透或其他无损检测方法确定焊缝或母材上裂纹的范围及深度，然后选取一段完好的焊缝或母材，用砂轮打磨或碳弧气刨的方法对其两端各50mm范围内进行清理，完全清除后，方可进行重新补焊。若裂纹存在于焊接接头上，且拘束度较大，应先在裂纹两端钻止裂孔，然后采用碳弧气创裂纹清除，待以上2个步骤完成后再进行裂纹的返修。返修时应先调查分析裂纹产生的原因，并根据分析结果制定返修工艺方案，并监督方案的执行；⑤相同条件下，焊缝缺陷返修时，预热温度应比正常焊接高（30～50）℃，采用低氢材料及相应的焊接方法；⑥焊缝缺陷的返修应不间断焊接直至完成，若必须中断焊接，应对未完成部分采取有效的后热和保温措施；⑦不应对同一部位的焊缝缺陷进行2次以上的返修。返修超过2次，需采取必要的保障措施，包括返修前重新进行焊接工艺评定，合格后方可进行焊接。返修完成后增加对该区域的磁粉或着色检查。

4焊接变形的控制技术

4.1合理的控制焊接量

为了避免钢结构在焊接过程中产生残余应力，要对焊接量进行科学合理的控制，在确保整体结构符合安全使用的前提下，尽量减少焊接的使用量。在进行焊接之前，要对需要进行焊接的部位进行系统全面的分析研究、科学布置，尽量减少焊接的使用量，进而对残余应力的产生进行有效控制。对于需要进行焊接的部位，在确保连接牢固的前提下，尽量减少焊缝的尺寸，进而降低焊接对钢结构所造成的影

响，从而避免残余应力的形成。

4.2调整焊接工艺次序

钢结构的焊接工艺与残余应力的形成也具有一定的关系，通过对钢结构的焊接位置进行统筹规划、合理安排，进而能够对焊接工艺次序进行有针对性的调整，为避免残余应力的产生建立良好的基础。例如，在钢结构的焊接过程中，优先焊接收缩量大的焊接部位，再焊接收缩量小的部位，按照先大后小的焊接次序，能够在一定程度上控制残余应力的形成。此外，还可以对需要进行焊接的部位进行预热处理，进而减少焊接过程中所造成的温差，进而达到降低残余应力产生的目的。

4.3采用新型焊接技术

传统的焊接技术在残余应力的控制上非常有限，进而导致残余应力的产生和钢结构发生过大的变形。因此，可以将新型的焊接技术运用于钢结构的焊接过程中，进而对钢结构中的残余应力和变形量进行有效的控制。氩弧焊和二氧化碳保护焊在焊接过程中能够形成气体保护层，进而能够避免焊接部位发生氧化，而且还能降低焊缝的产生，从而提高钢结构的焊接质量，避免残余应力和变形的发生。

结束语

总而言之，焊接是钢结构施工中常用的连接方式，焊接连接具有非常优良的性能，能够适应不同工作条件的要求。但是在钢结构的焊接过程中，如果没有对整个焊接过程进行系统全面的有效控制，就可能导致残余应力的产生和焊接部位发生变形，进而影响到钢结构的焊接质量。通过对钢结构的整个焊接过程进行系统全面的分析研究，并结合焊接的实际情况，采取有针对性的残余应力的控制方法和焊接变形的控制技术，从而确保钢结构的焊接质量符合要求。

参考文献

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