水电工程金属结构焊接质量控制研究

汪丹杰

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

水电工程金属结构焊接质量控制研究

汪丹杰

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

在水电工程的永久金属结构安装施工过程中，最为关键的施工工序、同时也是最不好处理的施工工序就是对金属结构进行焊接。在对水电工程的金属结构进行焊接时，水电工程金属结构的焊接质量会受到很多因素的影响。而水电工程金属结构的焊接质量不仅体现了水电施工企业的施工水平，更为重要的是它还直接关系到水电工程能否安全经济的运行。因此，水电施工企业要清楚的知道影响水电工程金属结构焊接质量的主要因素，并采取相应的措施来加强金属结构的焊接质量，从而有效地提高金属结构的焊接质量，以确保水电工程安全稳定的运行。本文首先简单的介绍了影响水电工程金属结构焊接质量的主要因素，接着从水电工程金属结构焊前、焊中和焊后三个阶段进行质量控制，以供相关人士参考。

金属结构焊接；影响因素；质量控制

前言

在水电站永久金属结构安装施工过程中，一道极为关键的工序就是金属结构的焊接工序，因为金属结构焊接质量的好坏决定着设备能否安全的运行。特别是水电工程在进行金属结构的焊接时，会受到很多不确定因素的影响，这会严重影响金属结构的焊接质量。从目前水电工程所发生的金属结构的质量事故来看，绝大多数都是因为金属结构现场施工焊接质量没有得到有效地控制造成。因此，如何保证水工永久金属结构的现场安装焊接质量，是每一个建筑施工企业面临的课题，同时也是企业的施工技术、管理水平的具体体现。

1 影响水电工程金属结构焊接质量的主要因素

影响金属结构焊接质量的因素很多，如施工作业人员的技能水平、焊接设备的选择、母材焊接部位的处理、焊材的选择、施工方法、施工环境等等，主要归纳有以下几点：

1.1 施工人员的因素

人类社会的任何生产活动都离不开人的作为。在金属结构焊接施工中，各种不同的焊接方法对人的依赖程度不同，对以手工焊为主的焊件，电焊工的技术水平、工作态度对金属结构的焊接质量起着至关重要的作用；即使是自动化焊接设备也需要人来操作，如果操作人员粗心大意、不按规程操作也会给焊接质量带来隐患。

1.2 施工设备的因素

在水电工程金属结构焊接的施工过程中，各种焊接设备的性能、稳定性与可靠性直接影响着焊接质量。而且金属结构的焊接质量对结构复杂、自动化程度高的设备非常依赖。

1.3 材料的因素

在水电工程金属结构焊接的施工过程中，母材的采购、保管、焊接部位的处理、特别是对焊材的选择、使用条件是否满足规范和设计要求，都会影响焊接质量。因此，水电工程的施工企业在进行母材及焊接材料采购时，一定要严格地要求采购部门必须按照技术部门提出的标准进行采购。因为母材和焊接材料的自身质量是保证焊接产品质量的基础和前提。

1.4 焊接工艺、方法的因素

焊接施工前，没有对不同牌号、厚度的母材做焊接工艺评定或者在焊接施工过程中没有严格的按照焊接工艺评定中规定的对焊接部位的处理、焊接方法、施焊速度、焊接电流要求进行焊接作业，也会对焊接质量产生影响；对大型水工钢结构或者是焊缝较为集中的钢结构进行焊接施工时，没有做焊接工艺作业指导书或没有按照作业指导书中规定的施工方法、焊接顺序、技术要求等进行焊接施工，也是影响焊接质量主要因素之一。

1.5 环境因素的影响

在水电工程金属结构焊接的施工过程中，由于焊接操作常常在室外露天进行，所以金属结构的焊接质量在很大程度上会受到外界自然条件（如温度、湿度、风力）的影响。同时，在水电工程的施工过程中，有很多的压力钢管在安装焊接的时是在引水隧洞中狭小的空间内进行，施工难度的增加也会对焊接质量造成不利的影响。

2 焊前质量控制

焊接施工前，应针对不同的焊接结构及施工边界条件编制焊接工艺方案，对重要部位编制焊接工艺作业指导书，内容应包括焊接方法、焊接环境要求、焊接顺序、焊材的要求及使用条件、焊接电流的控制要求、焊接设备的选择及配置、焊接质量控制点、质量检验点等，同时做好以下工作：

对参与焊接施工的作业人员做好技术交底工作，并加强质量意识培训。所有参加焊接施工的作业人员必须是通过职业技能培训考试合格并获得执业资格证的专业技术工人；在水电工程金属结构焊接的过程中，所用到的机械设备主要是焊机和焊工所用的工具。焊接过程中的机械设备对金属结构焊接的质量有着重要影响。因此，焊接施工现场所用的焊接设备要根据焊接母材的材质、焊材的牌号及现场条件进行配置，结合工程的特点，配置的焊接设备要满足性能可靠、操作方便。

3 焊接过程控制

水工钢结构的安装焊缝施工是形成最终产品的关键工序，应严格按照预先制定的施工工艺流程进行施工，并建立完善的质量保证体系，做到事前有计划、过程有措施、结果有评价。在水电工程金属结构焊接的过程中，按工艺流程主要做好以下控制工作：

防止金属结构构件的运输变形，保证构件的拼装尺寸。水工钢结构在现场安装施工时往往都是以单元部件最终在安装部位组装成整体，由于在组装前单元件的刚度较差，在运输过程中容易产生塑性变形，影响整体拼装精度，也会给安装焊缝的焊接质量带来不利影响，故在现场运输过程中应对易发生变形部位采取支垫、支撑或其他保护措施；结构构件在拼装完成后应进行整体尺寸校核，确认满足设计要求后在结构的设计受力点或刚度较大部位进行点焊加固定型，重新复核构件的整体尺寸；复核构件的尺寸无误后，清理焊缝，以保证焊缝的清洁度，然后根据焊接工艺作业指导书规定的顺序进行焊接施工，为防止因焊接应力过大产生结构变形，应采取对称分段焊接，以水工钢闸门为例，应首先对主横梁和纵梁进行焊接，然后对闸门面板进行焊接；在进行水工金属结构焊接时，为防止对接焊缝的起点和终点焊缝质量，应增设引弧板，施焊结束后将引弧板切割掉，用角磨机将切割部位打磨平整，在焊接的过程中，尽量避免强制装配，对于交叉处的焊缝和方向急剧变化的焊缝处不要进行定位焊。

3.1 水电工程金属结构焊接质量控制几点要求

为保证焊缝焊接质量，施焊前，操作人员应在焊接试板上试焊，从而调整好焊接的参数，使焊接工作顺利完成。其次，为了预防内焊瘤的产生，在施焊的过程中，要对焊接的速度、电流强度进行严格的控制，对于温度过高的熔池，一定要进行停弧降温；对于焊缝较为集中的部件，如压力钢管岔管的焊接，应先进行拼装点焊成型后，进行对称分段焊接，同时为防止焊接应力过大产生结构变形，可在焊接过程中对焊缝进行锤击来消除焊接应力；露天焊接施工应在恒温情况下进行焊接，如焊接环境温差较大，应对焊缝进行保温措施，防止焊缝因温差原因产生收缩变形，杜绝在雨天进行焊接施工；对于板厚超过30mm的压力钢管进行对接施焊时，应采用红外线或者电加热板在焊缝处预热后进行焊接，焊接完成后做好保温措施，防止焊缝应力过大产生裂纹；如采用低氢型焊材作为填充材料时，应对焊材进行烘烤，并在保温盒中保温；在国际施工项目中，由于项目属地国材料市场的原因，往往会出现已知母材和未知母材进行焊接，应对这两种材质焊接质量控制应先做焊缝试件进行物理试验来验证其可焊性能。

3.2 焊接检验

焊接完成后，需要对工程进行质量检查。焊接质量的检验方法分为外观检查、超声波探伤检验和射线检验3种。对于一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、X射线检验都合格；对于二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；对于三级焊缝只需外观检查合格即可。

4 焊后质量控制

在焊接的过程中，由于种种原因容易造成焊接缺陷的产生，当焊缝内部质量合格仅有表面缺陷时，可对这些缺陷进行补焊，若焊缝经无损探伤检验发现内部出现夹渣，气泡或裂纹时，就必须对不合格焊缝进行清除重新焊接，并在进行返修的过程中，要对焊缝的质量进行严格的控制。

在对焊缝进行返修时，焊缝打磨的长度一定要适当，一般打磨的总长度应为返修时的长度再加上50mm左右，并在返修的过程中要形成船形的圆滑过渡;对于焊缝打磨的深度，不得低于缺陷深度的1.5mm，但是对于根部缺陷的焊缝，一定不能将其打透；对于不合格焊缝的清理通常用碳弧刨将不合格焊缝刨除；指对焊接产品的检验、验收和对质量偏差的纠正。

从理论上分析，计划预控所制定的方案越周密，水电工程金属结构的焊接质量就会越高。但客观上，相当部分的工程因为会不可避免的出现一些难以预料的影响因素，使得其难达到。因此，水电工程的施工企业必须清楚的知道这些影响因素，让施工人员在施工的过程中，尽可能的避免这些影响因素，从而提高水电工程金属结构的焊接质量。

5 结语

随着国内水电市场的萎缩，水电工程建筑企业相互之间的竞争愈来愈激烈，只有通过不断地技术进步，管理水平提高的企业才能在激烈的市场竞争中得到发展，水电工程的金属结构焊接施工水平的高低也是水电工程建筑企业综合实力的一部分，这就需要水电工程建筑企业加强金属结构的施工管理、从而提高水电工程金属结构的施工水平，以保证水电工程建筑企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

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