钢结构焊接技术及质量控制要点探析

高艳琦

摘要：钢结构工程在工业以及公共建筑領域的应用非常广泛，而焊接工序又是钢结构加工制造中的关键工序，加强焊接工序的质量控制，不仅可以提高钢结构产品的质量，对整个钢结构工程质量的提高也有很重要的作用。本文在此对钢结构焊接的不同技术以及注意的问题作了一定的研究。

关键词：钢结构；焊接技术；质量

一、钢结构焊接工作基本要求包括以下几点

1、开展焊接工作之前，检查焊接设备是否处于正常工作状态，确认仪表工具是否齐全。同时，若钢结构构件的焊缝外观不符合建筑标准，相关人员需及时对其进行修磨，并保证螺栓球网架、T、K形节点焊缝符合国家焊缝标准。

2、由于钢结构焊接所需的材料较为特殊，相关人员需选用相对应的焊条进行钢结构焊接工作，如，对于Q345钢结构材料，需选用E5015型焊条；而对于Q235钢结构材料，需选用E4303型焊条。

3、钢结构焊接顺序应充分考虑焊接节点的不同间隙，顺序为：先对间隙较小的节点进行焊接，再对间隙较大的节点进行焊接，从而避免钢结构出现焊接所造成的变形情况。

4、在焊接过程中，及时清理焊渣，以便维持钢构件的表面光滑，这就要求工作人员选择较为合适的电流，并控制好运弧与角度。

二、不同情况钢结构焊接技术

鉴于钢结构焊接的情况较多，如采用定位焊、磨修和返修焊等，而因为焊接施工环境的不同的又会出现冬雨季焊接钢结构，这些不同情况要求的钢结构焊接技术都相应有其特殊性，结合工程实践，笔者将对其进行详细探讨。

1、冬雨季钢结构焊接技术

对于冬季焊接钢结构的现场焊接时，当风力大于6级时，在焊接处周围设置挡风屏，和雨雪遮挡伞，以防止风力和雨雪影响焊接质量。焊接钢结构前应当清除焊接件表面的水、雪和水分，并用火焰将焊接缝两侧加热到36℃以上，再进行焊接。焊接完毕后，仍应保留挡风，防雨、雪措施直到焊件自然冷却到环境温度为止。

雨季焊接作业区的相对湿度应当确保小于90%，当焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时，应采取加热祛湿除潮措施。而对于冬季焊接时，焊接作业区的环境温度低于0℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于两倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到20℃以上后方可施焊，且在焊接过程中均不低于这一温度。实际加热温度应根据构件的构造特点、钢材类别及质量等级和焊接性能、焊接材料熔敷金属扩散氢含量、焊接方法和焊接输入等因素确定，其加热温度应高于常温下的焊接预热温度，并由焊接技术责任人制定作业方案经认可方施焊。

2、定位焊

鉴于钢结构建筑，其一个节点通过存在较多构件，因此定位焊在钢结构焊接中尤其存在较多。施工时，定位焊采用的焊材型号应与焊件材质相匹配，焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求，而且焊接必须由持有相应合格证的焊工施焊。

进行钢结构定位焊施工，定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上，长度为60―100mm，定位焊缝的间距一般为400―600mm。对于长大杆件应适当加大定位焊缝长度，并缩短其间距。定位焊缝的焊角尺寸不大于设计焊角尺寸的一半，但不应小于4mm。

结合工程实践，笔者总结了定位焊缝质量的判定标准以及处理技术。定位焊缝的余高不应过高，定位焊缝的两端应与母材平缓过渡，以有效地防止正式焊接时产生未焊透等缺陷。若定位焊缝出现开裂，则必须把裂纹处的焊缝铲除后重新定位焊。在定位焊之后，如出现接口不齐，应进行校正，然后才能正式焊接。定位焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤。对于开裂的定位焊缝，必须先查明原因，然后再清除开裂焊缝，并在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。

3、磨修和返修焊

焊角尺寸、焊坡、余高等超出规定上限值的焊缝及小于1mm且超差的咬边，必须修磨匀顺。焊缝咬边超过1mm或焊角尺寸不足时，可采用手工焊补焊，补焊后，修磨匀顺。焊接时应采用碳弧气刨或其它机械方法，清除焊接缺陷，在清除缺陷时，刨除利于返修焊的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽。焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延50mm。钢结构返修焊缝应按原焊缝质量要求检查；尤其是对于重大缺陷（主要是裂纹）的修补，应做好修补记录。

4、坡口焊技术

对于坡口焊应保证坡口面平顺、切口边缘不得有裂纹等。坡口平焊时宜为4mm～6mm；立焊时宜为3mm～5mm。焊缝的根部、坡口端面以及钢筋与钢垫板之间均应融合良好，在焊接过程中应经常清理焊渣。而且应当采用几个接头轮流进行施焊；焊缝的宽度应大于V形坡口的边缘2mm～3mm；焊缝余高不得大于3mm，而且宜平缓过渡至钢构件表面；当发现接头中存在有弧坑、气孔以及咬边等缺陷时，应采取立即补焊措施。

三、钢结构焊接质量管理措施

1、成立施工质量管理小组，由总经理担任组长，质管部经理担任秘书长，由法务部、财务管理部、供应齐套部、技术管理部、行政安全部、人力资源部组织精干力量参加。管理小组每个组员都有自己负责的板块，制定岗位责任制，加大走动式管理巡查力度，确保施工过程中的质量管理疏而不漏、有条不紊。

2、加大员工培训工作力度，要求所有的电焊工均持证上岗，起重机司机、叉车司机等配合工位的操作工的证件管理也不容忽视。我们每月对工人进行现场业务知识考试，杜绝一证多人、借证上岗的现象发生。员工培训工作由人力资源部负责。

3、加大现场安全检查力度，杜绝发生习惯性违章事故，对于高空作业的材料摆放管理、人员及设备的安全绳管理、现场防火和设备保护管理等环节，进行严格的检查。彻底杜绝特重大安全事故的发生，保证工伤率在3‰以下。现场安全检查工作由安全监察部负责。

4、严格现场施工对施工技术措施的履行检查，确保我们在策划阶段设计的施工要点在实际施工中能够履行到位。杜绝出现违规施工的情况，杜绝出现因为材料管理发放错误造成的不合格焊点的出现。现场施工检查由技术部负责

四、钢结构焊接施工还应注意的几个注意事项

1、焊接材料与母材的匹配

虽然焊接材料的选择是设计人员的责任。但是由于种种原因，部分设计人员并没有重视此类问题，导致现场焊接出现问题。焊接材料与母材匹配的原则是“不同强度等级母材选型；铸钢件与钢材焊接时，焊接材料按钢材选型。原因是焊接材料的强度普遍要求高于母材，材料连接处的焊接材料的强度不应与母材强度相差过大。

2、要重视焊前及焊接过程的控制和焊后处理

焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及附近温度高，达1600℃以上，其邻近的区域则温度急剧下降。不均匀的温度场产生不均匀的膨胀。高温处的钢材膨胀最大，由于受到两侧温度较低，膨胀较小的钢材的限制，产生热状态塑性压缩。在焊缝冷却之后，会产生残余应力或变形。另外，实际焊接接头中，有的焊件不能自由伸缩。施焊时膨胀受到阻碍，焊缝冷却后便产生了约束应力。

焊接残余应力和变形的存在，会降低结构钢度，对压杆稳定产生不利影响，在低温下使裂缝发展，加速构件的脆性破坏，并对疲劳强度不利。

为了减少产生焊接残余应力和变形，在施焊前可以采用预设反变形，预热等措施进行预防；在焊接过程中采用合理的施焊次序，如钢板对接时采用分段退焊，厚焊缝采用分层焊，工字形截面按对角跳焊等；焊后可采用消氢处理或焊后热处理等方式消除应力、矫正变形。

3、焊接对作业环境的要求

钢材焊接对环境的要求非常严格，如果在不良环境中施焊，就会产生焊接质量问题。因此，我们对钢结构有三不焊的要求，即四级以上大风天不焊，雨天不焊，低温不焊。这类天气，焊接后焊缝材料降温迅速，易造成焊接处产生较大残余应力或变形，甚至产生裂纹。

五、结语

总之，为了确保工程质量的目的，在多数情况下为了有效地控制钢结构的焊接变形，根据焊接要求的不同采取相对应的钢结构焊接技术。并且在实践中，由于材料、结构以及焊接施工现场环境等影响，为了提高焊接变形技术水平，要不断地总结和积累焊接经验，从而提高控制焊接应力。