论文部分内容阅读
摘要：笔者在经过多年施工经验、工作的积累，从而总结出了工业厂房钢结构安装中焊接质量问题的基础上，从“人”、“机”、“料”、“法”、“环”等方面，探讨了工业厂房钢结构安装焊接质量的有效控制。
关键词：钢结构；安装；工业厂房；控制；焊接；质量
Abstract: the author after many years of construction experience, the accumulation, which summed up industrial building steel structure installation of welding quality on the foundation of the problem, from "person"," machine"," material"," law"," ring " wait for a respect, discussed industrial plant installation of steel structure welding quality effectively control.
Key words: steel structure; installation; industrial plants; welding; quality control;
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：
0引言
随着社会经济的不断提升，科学技术的提高，钢结构建筑的应用越来越普遍。但是，由于钢结构焊接质量而产生的钢结构质量问题与安全故事和隐患，也引起了大家的关注。本文结合具体工业厂房钢结构项目的焊接施工实践，总结与探讨如何进行工业厂房钢结构安装的焊接质量控制。
1问题综述
根据调查、研究得出结论：工业厂房钢结构安装中焊接质量问题主要存在以下几个方面：
1）焊接变形。焊接变形包括纵、横向收缩、弯曲变形、角变形的扭曲变形等，焊接变形主要是由于焊接受热不均所至，它不仅可以改变钢结构外观形状、几何尺寸、降低装配质量,甚至有时会降低结构的承载能力,使构件质量达不到设计和使用要求。同时，为矫正这些变形，往往要花费大量工时。矫正复杂变形，矫正工作量有时远远超过焊接工作量，如果很严重的残余变形，经矫正后也无法达到使用要求，或根本无法矫正时就只能报废。
2）残余应力与残余变形。在钢结构施工过程中，由于焊接温度的不均匀变化和对焊接变形的校正，均使构件产生残余应力；焊接温度的不均匀变化和框架对构件的约束作用，亦使其产生残余应力和残余变形。对于多跨钢框架，梁柱节点的焊接残余应力和残余变形，将在梁的轴线方向上积累，前一根梁焊接产生的变形，使后一根梁预留的焊缝坡口宽度增加，为填补坡口，需增加焊缝的宽度，因而产生更大的焊接残余应力和残余变形，如此逐跨地积累，使框架最终产生很大的残余应力和残余变形。焊接残余应力的存在，虽不会影响结构的塑性极限强度,但会降低构件的刚度,影响其弹性极限承载力；且残余变形的存在，使框架的二阶效应增加。
3）突发性断裂。突发性断裂在钢结构安装施工中时有发生。其特点是突然发生，其断口呈整齐的切割面状，这种断裂极具破坏性与危险性，往往施工人员还没反应过来事故就发生了。究其原因，一般是焊接电流增大或焊接速度降低，从而使焊接线能量增大，导致热影响区的晶粒变得粗大（即生成粗大的铁素体和珠光体），从而使该区域的韧性大大降低，引发突发性断裂。
4）其他焊接质量缺陷。如焊缝咬边、焊瘤、夹渣、气孔、未焊透等质量问题。
2质量控制的实践
2.1焊接质量控制措施
根据ISO9001质量体系控制标准，我们在实施本焊接工程中对人、机、料、法、环采取了以下控制措施：
（1）对“人”的控制。“人”———主要是指操作者及检验、试验者。按照ISO9001质量体系相关条款要求，首先，对焊接人员、无损检测人员的资格及能力进行鉴定，包括检查资格证书是否有效，检查资格证书所注明的允许操作范围，是否与目前即将开始的工程要求相一致，如焊接母材、焊接方法、焊接位置是否与焊工合格证所注明的相一致；其次，进行必要的技术培训。例如，为确保施工质量，参加本次焊接施工的焊工全部按照JGJ 81－91《建筑钢结构焊接规程》第八章“焊工考试”的规定，进行了考试并取得合格证，才进入现场进行焊接。
（2）对“机”的控制。“机”———是指焊接设备、烘干设备和无损检测设备。施工前，我们均对相关设备预先鉴定和检查。如，焊接设备预先的鉴定与检查就包括：焊机的型号是否与焊接工艺要求匹配，焊接的电流、电压是否稳定，焊机电流的调整效果，焊机上的监测仪表是否有效等；对无损检测设备的鉴定与检查内容主要有:设备能力是否与焊件检测的要求相匹配，设备运转是否正常等。
（3）对“料”的控制。“料”———主要指焊接母材、焊接材料(焊条、焊剂、焊丝)等。对“料”的控制主要包括：焊接材料合格证、质量证明、外观质量、包装、标识等的验证，必要时还需进行复验。
（4）对“法”的控制。“法”———主要是指焊接工艺，包括焊接工艺评定和焊接施工技术方案。这是我们焊接质量控制的重点环节。对于焊接工艺评定，我们首先是编制并确定了焊接工艺，并在此基础上确定预热、后热及层间温度、电特性(电流种类、极性、焊接电流、焊接电压)、操作特性(焊接速度、摆动否、摆动参数、焊接层次)等。
对于焊接施工技术方案，由焊接技术人员编制，并贯彻具体焊接操作方法及注意事项。主要包括焊接材料及其烘干要求、焊接顺序、焊接层次、预后热及层间温度、不同焊接位置时的焊接线能量(焊接电流、电压、焊接速度)等。针对钢结构焊接容易出现的质量问题，还对关键部件的焊接进行了重点监控。例如，主梁的对接焊缝焊接，由于主梁的对接接头为阶梯形接头，故其焊接顺序为：先焊接侧焊缝，再焊接仰焊缝和平焊缝，最后焊接横向焊缝。在焊接对接焊缝时须先用直径Φ3.2mm的焊条做打底焊接；然后再用直径Φ4.0mm的焊条做填充焊接；用Φ3.2mm的焊条盖面。在安装的过程中，强调不要随意增加对接接头之间的间隙，控制好坡口角度，减少熔敷金属截面积。在横向焊缝与平面焊缝、侧面焊缝和仰焊缝的交接处设置引弧板，以消除起弧和落弧带来的缺陷。特别是在进行立焊缝焊接中要注意两点：
1）在进行打底焊接时，要适当增加熔敷金属的厚度，增加焊接线能量，以增大钢板的受热范围，防止焊后钢板冷却过快而导致焊缝开裂；
2）立焊缝成形后，必须等焊缝冷却至环境温度后，再焊接仰焊缝和平焊缝。周详的焊接方案，确保了主梁焊接的质量。又如，针对焊接残余变形和残余应力问题，我们采用热加工法和机械矫正法来矫正变形。热加工法矫正变形的关键是正确使用火焰和温度，加热的温度宜为750～900℃，此时的钢板颜色表现为暗红色，但是同一部位加热矫正次数不得超过2次，并应缓慢冷却，不得用水骤冷。机械矫正法是用千斤顶来矫正变形的方法，把千斤顶放置在变形钢梁的一侧，其基座放置在刚度较大的梁上，然后通过千斤顶对变形的梁施加外力，使钢梁回到适宜的位置，让这种状态保留一定时间后，再卸下千斤顶。结果焊接残余变形和残余应力消除取得比较好的效果。
（5）对“环”的控制。“环”———是指焊接操作环境，包括气候环境和工作环境。气候环境包括温度、湿度、风速等；工作环境包括工件表面干燥及清洁程度(有无油污、铁锈)等。
上述五个方面因素如果发生变化，应再次确认其是否仍然符合要求。实施焊接全过程的连续监控的目的，就是确保影响焊接质量的诸因素始终处于控制之中，从而确保焊接质量符合要求。例如，焊接操作人员发生了变化，应重新审核新增人员的资格及能力是否符合相应的要求。特别是对重要节点、承重梁等的埠接，还应在实地测量焊接操作时的电流、电压以及焊接速度的同时，立即计算出其焊接线能量，以便发现线能量超出规定范围时，能立即通知焊工调整焊接参数。
3结束语
结合以上所述，通过对“人、机、料、法、环”五个方面对焊接质量进行控制，以及全程质量监控，使工程顺利完工，并如期投入使用。并保证各项使用功能保持良好，焊接工程质量也就得到充分的肯定。
參考文献：
[1]戴为志,黄明鑫,芦广平,高良、,贾宝华,张伟.国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程焊接技术[J].电焊机,2008（4）：5-7.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：钢结构；安装；工业厂房；控制；焊接；质量
Abstract: the author after many years of construction experience, the accumulation, which summed up industrial building steel structure installation of welding quality on the foundation of the problem, from "person"," machine"," material"," law"," ring " wait for a respect, discussed industrial plant installation of steel structure welding quality effectively control.
Key words: steel structure; installation; industrial plants; welding; quality control;
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：
0引言
随着社会经济的不断提升，科学技术的提高，钢结构建筑的应用越来越普遍。但是，由于钢结构焊接质量而产生的钢结构质量问题与安全故事和隐患，也引起了大家的关注。本文结合具体工业厂房钢结构项目的焊接施工实践，总结与探讨如何进行工业厂房钢结构安装的焊接质量控制。
1问题综述
根据调查、研究得出结论：工业厂房钢结构安装中焊接质量问题主要存在以下几个方面：
1）焊接变形。焊接变形包括纵、横向收缩、弯曲变形、角变形的扭曲变形等，焊接变形主要是由于焊接受热不均所至，它不仅可以改变钢结构外观形状、几何尺寸、降低装配质量,甚至有时会降低结构的承载能力,使构件质量达不到设计和使用要求。同时，为矫正这些变形，往往要花费大量工时。矫正复杂变形，矫正工作量有时远远超过焊接工作量，如果很严重的残余变形，经矫正后也无法达到使用要求，或根本无法矫正时就只能报废。
2）残余应力与残余变形。在钢结构施工过程中，由于焊接温度的不均匀变化和对焊接变形的校正，均使构件产生残余应力；焊接温度的不均匀变化和框架对构件的约束作用，亦使其产生残余应力和残余变形。对于多跨钢框架，梁柱节点的焊接残余应力和残余变形，将在梁的轴线方向上积累，前一根梁焊接产生的变形，使后一根梁预留的焊缝坡口宽度增加，为填补坡口，需增加焊缝的宽度，因而产生更大的焊接残余应力和残余变形，如此逐跨地积累，使框架最终产生很大的残余应力和残余变形。焊接残余应力的存在，虽不会影响结构的塑性极限强度,但会降低构件的刚度,影响其弹性极限承载力；且残余变形的存在，使框架的二阶效应增加。
3）突发性断裂。突发性断裂在钢结构安装施工中时有发生。其特点是突然发生，其断口呈整齐的切割面状，这种断裂极具破坏性与危险性，往往施工人员还没反应过来事故就发生了。究其原因，一般是焊接电流增大或焊接速度降低，从而使焊接线能量增大，导致热影响区的晶粒变得粗大（即生成粗大的铁素体和珠光体），从而使该区域的韧性大大降低，引发突发性断裂。
4）其他焊接质量缺陷。如焊缝咬边、焊瘤、夹渣、气孔、未焊透等质量问题。
2质量控制的实践
2.1焊接质量控制措施
根据ISO9001质量体系控制标准，我们在实施本焊接工程中对人、机、料、法、环采取了以下控制措施：
（1）对“人”的控制。“人”———主要是指操作者及检验、试验者。按照ISO9001质量体系相关条款要求，首先，对焊接人员、无损检测人员的资格及能力进行鉴定，包括检查资格证书是否有效，检查资格证书所注明的允许操作范围，是否与目前即将开始的工程要求相一致，如焊接母材、焊接方法、焊接位置是否与焊工合格证所注明的相一致；其次，进行必要的技术培训。例如，为确保施工质量，参加本次焊接施工的焊工全部按照JGJ 81－91《建筑钢结构焊接规程》第八章“焊工考试”的规定，进行了考试并取得合格证，才进入现场进行焊接。
（2）对“机”的控制。“机”———是指焊接设备、烘干设备和无损检测设备。施工前，我们均对相关设备预先鉴定和检查。如，焊接设备预先的鉴定与检查就包括：焊机的型号是否与焊接工艺要求匹配，焊接的电流、电压是否稳定，焊机电流的调整效果，焊机上的监测仪表是否有效等；对无损检测设备的鉴定与检查内容主要有:设备能力是否与焊件检测的要求相匹配，设备运转是否正常等。
（3）对“料”的控制。“料”———主要指焊接母材、焊接材料(焊条、焊剂、焊丝)等。对“料”的控制主要包括：焊接材料合格证、质量证明、外观质量、包装、标识等的验证，必要时还需进行复验。
（4）对“法”的控制。“法”———主要是指焊接工艺，包括焊接工艺评定和焊接施工技术方案。这是我们焊接质量控制的重点环节。对于焊接工艺评定，我们首先是编制并确定了焊接工艺，并在此基础上确定预热、后热及层间温度、电特性(电流种类、极性、焊接电流、焊接电压)、操作特性(焊接速度、摆动否、摆动参数、焊接层次)等。
对于焊接施工技术方案，由焊接技术人员编制，并贯彻具体焊接操作方法及注意事项。主要包括焊接材料及其烘干要求、焊接顺序、焊接层次、预后热及层间温度、不同焊接位置时的焊接线能量(焊接电流、电压、焊接速度)等。针对钢结构焊接容易出现的质量问题，还对关键部件的焊接进行了重点监控。例如，主梁的对接焊缝焊接，由于主梁的对接接头为阶梯形接头，故其焊接顺序为：先焊接侧焊缝，再焊接仰焊缝和平焊缝，最后焊接横向焊缝。在焊接对接焊缝时须先用直径Φ3.2mm的焊条做打底焊接；然后再用直径Φ4.0mm的焊条做填充焊接；用Φ3.2mm的焊条盖面。在安装的过程中，强调不要随意增加对接接头之间的间隙，控制好坡口角度，减少熔敷金属截面积。在横向焊缝与平面焊缝、侧面焊缝和仰焊缝的交接处设置引弧板，以消除起弧和落弧带来的缺陷。特别是在进行立焊缝焊接中要注意两点：
1）在进行打底焊接时，要适当增加熔敷金属的厚度，增加焊接线能量，以增大钢板的受热范围，防止焊后钢板冷却过快而导致焊缝开裂；
2）立焊缝成形后，必须等焊缝冷却至环境温度后，再焊接仰焊缝和平焊缝。周详的焊接方案，确保了主梁焊接的质量。又如，针对焊接残余变形和残余应力问题，我们采用热加工法和机械矫正法来矫正变形。热加工法矫正变形的关键是正确使用火焰和温度，加热的温度宜为750～900℃，此时的钢板颜色表现为暗红色，但是同一部位加热矫正次数不得超过2次，并应缓慢冷却，不得用水骤冷。机械矫正法是用千斤顶来矫正变形的方法，把千斤顶放置在变形钢梁的一侧，其基座放置在刚度较大的梁上，然后通过千斤顶对变形的梁施加外力，使钢梁回到适宜的位置，让这种状态保留一定时间后，再卸下千斤顶。结果焊接残余变形和残余应力消除取得比较好的效果。
（5）对“环”的控制。“环”———是指焊接操作环境，包括气候环境和工作环境。气候环境包括温度、湿度、风速等；工作环境包括工件表面干燥及清洁程度(有无油污、铁锈)等。
上述五个方面因素如果发生变化，应再次确认其是否仍然符合要求。实施焊接全过程的连续监控的目的，就是确保影响焊接质量的诸因素始终处于控制之中，从而确保焊接质量符合要求。例如，焊接操作人员发生了变化，应重新审核新增人员的资格及能力是否符合相应的要求。特别是对重要节点、承重梁等的埠接，还应在实地测量焊接操作时的电流、电压以及焊接速度的同时，立即计算出其焊接线能量，以便发现线能量超出规定范围时，能立即通知焊工调整焊接参数。
3结束语
结合以上所述，通过对“人、机、料、法、环”五个方面对焊接质量进行控制，以及全程质量监控，使工程顺利完工，并如期投入使用。并保证各项使用功能保持良好，焊接工程质量也就得到充分的肯定。
參考文献：
[1]戴为志,黄明鑫,芦广平,高良、,贾宝华,张伟.国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程焊接技术[J].电焊机,2008（4）：5-7.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。