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【摘 要】当今我国建筑工业正值蓬勃发展阶段，而焊接作为重要的钢结构连接工艺，在工程中得到了广泛应用。而钢结构工程在焊接过程中，由于原材料、施工工艺、焊工技术水平、环境气候等条件影响，会产生一些影响钢结构使用功能的质量缺陷，本文分析了常见焊接缺陷的成因，并提出了相应的预防措施。
【关键词】钢结构；焊接缺陷；成因；预防
一、前言
钢结构作为现代建筑工程中的重要组成部分，可以说其和筋混凝土结构一起承担着土建工程中的最重要角色，而焊接是钢结构最主要的连接方式之一，所以做好钢结构焊接工作极为重要。钢结构焊接是一项较为复杂的工艺，若在施工焊接过程中，未能对每个焊接工序进行严密控制，将导致各种焊接缺陷的产生，不仅对后期焊接工作造成阻碍，同时对钢结构工程质量造成严重影响。所以分析焊接缺陷的形成原因，并去研究和探讨其预防措施和检测方法具有重要的现实意义。
二、常见焊接质量缺陷及其防治措施
（一）焊接残余应力
1.现象及成因
焊接残余应力简称焊接应力，有沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。施焊时焊件上产生不均匀的温度场，不均匀的温度场产生了不均匀膨胀，温度高的钢材膨胀大，但受到两侧温度较低、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热塑性压缩。焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩短，但受到两侧钢材限制而产生纵向拉应力。焊接应力是一种无荷载作用下的内应力，因此会在焊件内部自相平衡，这就是必然在距焊缝稍远区段内产生压应力。
2、防治措施
可根据构件的尺寸，工厂制作宜采用加热炉整体退火或电加热局部退火对焊件消除应力，仅为稳定结构尺寸时采振动发消除应力；工地安装焊缝宜采用锤击法消除应力。
（二）焊接残余变形
1、现象及成因
焊接残余变形包括纵、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等，且通常是几种变形的组合。在焊接过程中由于不均匀加热，在焊接区局部产生了热塑性变形，当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪曲和扭转等。
2、防治措施
采用合理的焊接顺序，对于对接接头、T形接头和十字形坡口焊接，在工件放置允许或易于翻身的情况下，宜采用双面坡口对称顺序焊接，对于有对称截面的构件，宜采用对称于构件轴线的顺序焊接，对于双面非对称坡口焊接，宜采用先焊深坡口侧部分焊缝、后焊浅坡口侧、最后焊完深坡口侧焊缝的顺序；对于较厚的焊缝，可采用分层焊的方法进行焊接。
（三）裂纹
1、冷裂纹
（1）现象及成因 冷裂纹一般在焊接低合金高强度钢、中碳钢、合金钢等易淬火钢时发生。产生的原因主要是由氢、脆性、硬组织和应力而引起。
（2）防治措施 选用低氢碱性焊条和碱性焊剂；焊条和焊剂严格烘焙，使干燥达标；焊后立即进行消氢处理或热处理；采取措施降低焊接应力。
2、热裂纹
（1）现象及成因 热裂纹属于结晶裂纹，一般存在于焊缝中心，表现为焊缝金属在晶间处开裂。热裂纹产生原因是由于焊接熔池结晶过程中存在着偏析现象，偏析出的物质多为低熔点共晶和杂质，在结晶过程中以液态间层存在，当焊缝内应力足够大时，会将液态间层拉开或在其凝固后不久被拉断而在焊缝中形成裂纹。
（2）防治措施 控制钢材及焊条中的硫、磷及其他有害杂质含量；采用多层多焊道，避免中心线偏析；降低焊缝中的残余应力；采用收弧板，或逐渐断弧，填满弧坑。
（四）气孔
1、现象及成因 气孔是焊缝中常见的缺陷，是由于焊条药皮潮湿，焊缝坡口处有水分污垢等物，在受热后分解产生气体，气体来不及逸出而残留在焊缝中形成的。
2、防治措施 焊条、焊丝、焊剂按规定烘焙；做好清洁工作，坡口部位应保持干燥；选择合适的焊接电流、电弧电压；选用碱性焊条，直流反接极，短弧；清根时要加强检查。
（五）未焊透
1、现象及成因 坡口不符合规范，背面清根不彻底，以及电流大小等均容易形成焊缝的未焊透缺陷。带有垫板的接头，若间隙太小，则根部也不易焊透。
2、预防措施 按标准开坡口；焊接电流按规范选择；背面清根时，加强检查，发现“黑线”则继续深刨，直到消除“黑线”为止。
（六）层状撕裂
1、现象及成因 层状撕裂主要是母材先天不足，轧制钢材存在严重的层状夹杂物，致使厚度方向的拉伸塑性很差，以及板厚方向存在高的拉应力所致。
2、预防措施 对原材料严格复查；采取预热、控制层间温度、焊后保温冷却等措施；采用低氢碱性焊条。
（七）焊缝咬边
1、现象及成因 焊接电流过大，电弧过长，焊条角度不当，致使焊缝边缘与母材交界处出现一条凹痕，称为咬边。
2、预防措施 手工焊接时选择合适的电流、电弧长度和焊条角度；焊条摆动时在坡口边缘稍慢一些；自动焊时焊接速度应适当。
（八）未熔合
1、现象及成因 热能过小，操作不当，或焊条偏心，温度不够，均可使焊缝出现未熔合缺陷。未熔合可分为坡口未熔合、焊道之间未熔合（包括层间未熔合）、焊缝根部未熔合。按其间成分不同，可分为白色未熔合（纯气隙、不含夹渣）、黑色未熔合（含夹渣的）。
2、预防措施 提高操作技术水平，焊接时焊条摆动应适当；选用稍大焊接电流，增加热量，焊接速度不宜太快；焊条偏中心时，应及时调整角度，使电弧处于正确方向。
（九）夹渣
1、现象及成因 夹渣是指焊后残留在焊缝中的溶渣或其他非金属夹杂物，有点状和条状之分。产生原因是熔池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动速度，当熔化金属凝固时，熔渣未能及时浮出熔池而形成。它主要存于焊道之间和焊道与母材之间。
2、预防措施 为防止夹渣，在焊前应选择合理的焊接规范及坡口尺寸，掌握正确操作工艺及使用工艺性能良好的焊条，坡口两侧要清理干净，多道多层焊时要注意彻底清除每道和每层的熔渣，特别是碱性焊条，清渣时应认真检查仔细。
（十）弧坑
1、现象及成因 焊缝收尾处产生的下陷成为弧坑。弧坑是收弧的薄弱环节，会造成应力集中，在外力或冲击力时，会使构件从此处分离。
2、预防措施 手工焊收弧时焊条需在熔池处作短时间停留或作几次环形运走，使有足够的填充金属填满熔池。
（十一）焊瘤
1、现象及成因 焊瘤是指在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属瘤。产生的原因主要有：焊条质量不好；运条角度不当；焊接位置及焊接规范不当。
2、预防措施 焊瘤不但影响成形美观，而且容易引起应力集中，焊瘤处易夹渣、未熔合，导致裂纹的产生。防止的办法是尽可能使焊口处于平焊位置进行焊接，正确选择焊接规范，正确掌握运条方法；对于焊瘤的修补一般是用打磨的方法将其打磨光顺。
三、结语
通过对钢结构焊接质量缺陷的产生原因的分析，联系实践经验归纳出部分实践性预防措施，有助于建筑钢结构焊接作业的安全生产工作，有利于保证钢结构焊接工艺的施工质量，能避免一些钢结构焊缝裂纹等不利因素的产生，可以更好地指导工程实践，确保优质焊接工程的实现。
【参考文献】
[1]刘明.大型压力管道焊接缺陷的强度分析安全评定[D].西南交通大学，2008.
【关键词】钢结构；焊接缺陷；成因；预防
一、前言
钢结构作为现代建筑工程中的重要组成部分，可以说其和筋混凝土结构一起承担着土建工程中的最重要角色，而焊接是钢结构最主要的连接方式之一，所以做好钢结构焊接工作极为重要。钢结构焊接是一项较为复杂的工艺，若在施工焊接过程中，未能对每个焊接工序进行严密控制，将导致各种焊接缺陷的产生，不仅对后期焊接工作造成阻碍，同时对钢结构工程质量造成严重影响。所以分析焊接缺陷的形成原因，并去研究和探讨其预防措施和检测方法具有重要的现实意义。
二、常见焊接质量缺陷及其防治措施
（一）焊接残余应力
1.现象及成因
焊接残余应力简称焊接应力，有沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。施焊时焊件上产生不均匀的温度场，不均匀的温度场产生了不均匀膨胀，温度高的钢材膨胀大，但受到两侧温度较低、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热塑性压缩。焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩短，但受到两侧钢材限制而产生纵向拉应力。焊接应力是一种无荷载作用下的内应力，因此会在焊件内部自相平衡，这就是必然在距焊缝稍远区段内产生压应力。
2、防治措施
可根据构件的尺寸，工厂制作宜采用加热炉整体退火或电加热局部退火对焊件消除应力，仅为稳定结构尺寸时采振动发消除应力；工地安装焊缝宜采用锤击法消除应力。
（二）焊接残余变形
1、现象及成因
焊接残余变形包括纵、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等，且通常是几种变形的组合。在焊接过程中由于不均匀加热，在焊接区局部产生了热塑性变形，当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪曲和扭转等。
2、防治措施
采用合理的焊接顺序，对于对接接头、T形接头和十字形坡口焊接，在工件放置允许或易于翻身的情况下，宜采用双面坡口对称顺序焊接，对于有对称截面的构件，宜采用对称于构件轴线的顺序焊接，对于双面非对称坡口焊接，宜采用先焊深坡口侧部分焊缝、后焊浅坡口侧、最后焊完深坡口侧焊缝的顺序；对于较厚的焊缝，可采用分层焊的方法进行焊接。
（三）裂纹
1、冷裂纹
（1）现象及成因 冷裂纹一般在焊接低合金高强度钢、中碳钢、合金钢等易淬火钢时发生。产生的原因主要是由氢、脆性、硬组织和应力而引起。
（2）防治措施 选用低氢碱性焊条和碱性焊剂；焊条和焊剂严格烘焙，使干燥达标；焊后立即进行消氢处理或热处理；采取措施降低焊接应力。
2、热裂纹
（1）现象及成因 热裂纹属于结晶裂纹，一般存在于焊缝中心，表现为焊缝金属在晶间处开裂。热裂纹产生原因是由于焊接熔池结晶过程中存在着偏析现象，偏析出的物质多为低熔点共晶和杂质，在结晶过程中以液态间层存在，当焊缝内应力足够大时，会将液态间层拉开或在其凝固后不久被拉断而在焊缝中形成裂纹。
（2）防治措施 控制钢材及焊条中的硫、磷及其他有害杂质含量；采用多层多焊道，避免中心线偏析；降低焊缝中的残余应力；采用收弧板，或逐渐断弧，填满弧坑。
（四）气孔
1、现象及成因 气孔是焊缝中常见的缺陷，是由于焊条药皮潮湿，焊缝坡口处有水分污垢等物，在受热后分解产生气体，气体来不及逸出而残留在焊缝中形成的。
2、防治措施 焊条、焊丝、焊剂按规定烘焙；做好清洁工作，坡口部位应保持干燥；选择合适的焊接电流、电弧电压；选用碱性焊条，直流反接极，短弧；清根时要加强检查。
（五）未焊透
1、现象及成因 坡口不符合规范，背面清根不彻底，以及电流大小等均容易形成焊缝的未焊透缺陷。带有垫板的接头，若间隙太小，则根部也不易焊透。
2、预防措施 按标准开坡口；焊接电流按规范选择；背面清根时，加强检查，发现“黑线”则继续深刨，直到消除“黑线”为止。
（六）层状撕裂
1、现象及成因 层状撕裂主要是母材先天不足，轧制钢材存在严重的层状夹杂物，致使厚度方向的拉伸塑性很差，以及板厚方向存在高的拉应力所致。
2、预防措施 对原材料严格复查；采取预热、控制层间温度、焊后保温冷却等措施；采用低氢碱性焊条。
（七）焊缝咬边
1、现象及成因 焊接电流过大，电弧过长，焊条角度不当，致使焊缝边缘与母材交界处出现一条凹痕，称为咬边。
2、预防措施 手工焊接时选择合适的电流、电弧长度和焊条角度；焊条摆动时在坡口边缘稍慢一些；自动焊时焊接速度应适当。
（八）未熔合
1、现象及成因 热能过小，操作不当，或焊条偏心，温度不够，均可使焊缝出现未熔合缺陷。未熔合可分为坡口未熔合、焊道之间未熔合（包括层间未熔合）、焊缝根部未熔合。按其间成分不同，可分为白色未熔合（纯气隙、不含夹渣）、黑色未熔合（含夹渣的）。
2、预防措施 提高操作技术水平，焊接时焊条摆动应适当；选用稍大焊接电流，增加热量，焊接速度不宜太快；焊条偏中心时，应及时调整角度，使电弧处于正确方向。
（九）夹渣
1、现象及成因 夹渣是指焊后残留在焊缝中的溶渣或其他非金属夹杂物，有点状和条状之分。产生原因是熔池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动速度，当熔化金属凝固时，熔渣未能及时浮出熔池而形成。它主要存于焊道之间和焊道与母材之间。
2、预防措施 为防止夹渣，在焊前应选择合理的焊接规范及坡口尺寸，掌握正确操作工艺及使用工艺性能良好的焊条，坡口两侧要清理干净，多道多层焊时要注意彻底清除每道和每层的熔渣，特别是碱性焊条，清渣时应认真检查仔细。
（十）弧坑
1、现象及成因 焊缝收尾处产生的下陷成为弧坑。弧坑是收弧的薄弱环节，会造成应力集中，在外力或冲击力时，会使构件从此处分离。
2、预防措施 手工焊收弧时焊条需在熔池处作短时间停留或作几次环形运走，使有足够的填充金属填满熔池。
（十一）焊瘤
1、现象及成因 焊瘤是指在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属瘤。产生的原因主要有：焊条质量不好；运条角度不当；焊接位置及焊接规范不当。
2、预防措施 焊瘤不但影响成形美观，而且容易引起应力集中，焊瘤处易夹渣、未熔合，导致裂纹的产生。防止的办法是尽可能使焊口处于平焊位置进行焊接，正确选择焊接规范，正确掌握运条方法；对于焊瘤的修补一般是用打磨的方法将其打磨光顺。
三、结语
通过对钢结构焊接质量缺陷的产生原因的分析，联系实践经验归纳出部分实践性预防措施，有助于建筑钢结构焊接作业的安全生产工作，有利于保证钢结构焊接工艺的施工质量，能避免一些钢结构焊缝裂纹等不利因素的产生，可以更好地指导工程实践，确保优质焊接工程的实现。
【参考文献】
[1]刘明.大型压力管道焊接缺陷的强度分析安全评定[D].西南交通大学，2008.