【摘 要】本文介紹了建筑鋼結(jié)構(gòu)中常見電弧焊接工藝中易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從手工電弧焊、氣體保護電弧焊、埋弧焊三種在鋼結(jié)構(gòu)工程常用焊接方式的防治措施進行了論述，提出了防治焊接質(zhì)量問題的措施。
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)焊接；焊接參數(shù)；質(zhì)量通病
0 概述
近年來，工業(yè)與民用建筑工程中建筑鋼結(jié)構(gòu)工程越來越多，從工業(yè)建筑中的輕鋼結(jié)構(gòu)廠房到民用建筑中的超高層鋼結(jié)構(gòu)大樓、別墅等，建筑鋼結(jié)構(gòu)的身影不斷出現(xiàn)在人們的視野之中。而焊接是鋼結(jié)構(gòu)建筑中的主要施工技術(shù)過程，提高焊接工藝水平，避免減少焊接質(zhì)量問題，是保證鋼結(jié)構(gòu)整體建筑質(zhì)量的重要保證措施之一。本文將重點針對幾種鋼結(jié)構(gòu)工程焊接常見質(zhì)量缺陷入手，論述采用不同焊接工藝方法的防治改進的措施，進而提高工程的焊接質(zhì)量。
1 咬邊
焊縫與母材未能熔合好，沿著焊趾的母材部位，燒熔形成凹陷或者溝槽，深度大于0.5MM，位于焊縫的外表面，屬于焊縫的外部缺陷。多出現(xiàn)在焊縫的一側(cè)或兩側(cè)，在角焊縫中常在一側(cè)出現(xiàn)，對接焊縫中常出現(xiàn)在兩側(cè)，見示意圖1。出現(xiàn)這種情況的原因主要是焊機輸出電流太強，焊條與母材不匹配，電弧過長，操作方法如焊條角度不合適，母材不潔或者過熱等原因造成。
圖1
防治措施：（1）手工電弧焊：調(diào)整電焊機電流，使用較低電流，特別是在立焊或者仰焊時較易出現(xiàn)咬邊的情況，電流比平焊小20%左右；選用與母材匹配的適當(dāng)種類及大小之焊條；焊鉗調(diào)整一定距離以保持適當(dāng)?shù)幕￠L；采用正確的角度，控制適當(dāng)較慢的速度，較短的電弧及較窄的運行法；清除母材油漬或銹；使用直徑較小之焊條。（2）氣體保護焊：降低電弧長度及速度；在水平角焊時，焊絲位置應(yīng)離交點1-2mm；改正操作方法。（3）埋弧焊：調(diào)整焊絲、規(guī)范，去除夾渣補焊。
2 氣孔
氣孔主要由于焊縫中存在殘留氣體造成的表面或者內(nèi)部缺陷。產(chǎn)生在內(nèi)部的比較普遍，形成一般的圓孔或者長形的“蟲孔”，見示意圖2。造成這種情況的原因主要是由于焊條受潮或者焊條不良外面藥皮易脫落保護效果不好，焊件表面有水分、油、生銹，焊機電流參數(shù)太強，焊工操作不適當(dāng)造成手法不穩(wěn)、速度過快、電弧過長等，特別是氣體保護電弧焊，熔池表面沒有熔渣蓋覆，氣體又有冷卻作用，熔池凝固比較快，容易在焊縫中產(chǎn)生氣孔。
圖2
防治措施：（1）手工電弧焊：選用適當(dāng)?shù)暮笚l并注意烘干；焊接前焊件清潔被焊部份，去水、油、銹；降低焊接速度，使內(nèi)部氣體容易逸出；采用焊機參數(shù)要求的適當(dāng)電流；調(diào)整適當(dāng)電弧長度；較厚的鋼板，焊接前施行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱工作預(yù)熱區(qū)在焊道兩側(cè)，每側(cè)寬度均應(yīng)大于焊件厚度的 2倍以上，且不應(yīng)小于 100mm，或者焊后實施熱處理，后熱處理應(yīng)在焊后立即進行，保溫時間應(yīng)根據(jù)板厚按每 25mm 板厚 1h 確定。（2）氣體保護焊：焊接前注意清潔被焊部位；選用適當(dāng)?shù)暮附z，若表面出現(xiàn)油污必須用汽油等溶劑揩擦干凈，并注意保持干燥；點焊焊道不得有缺陷，同時要清潔干凈，且使用焊絲尺寸要適當(dāng)；減小干伸長度，調(diào)整適當(dāng)氣體流量；加裝擋風(fēng)設(shè)備；降低速度使內(nèi)部氣體逸出；注意清除噴嘴處焊渣，并涂以飛濺附著防止劑，以延長噴嘴壽命；CO2純度為99.8%以上，水分為0.005%以下。（3）埋弧焊：焊縫需研磨或以火焰燒除，再以鋼絲刷清除；約需300℃干燥；注意焊劑的儲存及焊接部位附近地區(qū)的清潔，以免雜物混入；降低焊接速度；焊劑出口橡皮管口要調(diào)整高些；焊劑出口橡皮管要調(diào)整低些，在自動焊接情形適當(dāng)高度30-40mm；換用清潔焊絲；將直流正接（DC-）改為直流反接（DC+）。
3 未焊透
焊件接頭的根部沒有完全熔透。見示意圖3。主要是由于焊機電流參數(shù)過小，施焊速度過快，焊條角度不正確等原因造成。
圖3
防治措施：（1）手工電弧焊：調(diào)整焊機參數(shù)，使用適當(dāng)電流；采用適當(dāng)焊接速度；增加焊件的坡口度數(shù)，增加間隙，并減少根深。（2）氣體保護焊：增加焊接電流增加工件熱輸入；調(diào)整焊速不要過高；調(diào)整焊絲對準焊縫中心；降低電弧長度；增加開槽度數(shù)；增加間隙減少根深；高速焊時應(yīng)增大熔池寬度或者采用雙弧焊接。
4 夾渣
焊接后殘留在焊縫之中，一般為內(nèi)部缺陷，見示意圖4。主要是由于上層焊道完成后，未及時清理干凈焊渣，進行了下道焊縫的施工；焊機電流參數(shù)太小；焊工運條操作速度過慢或擺動幅度太大；焊接工藝坡口組合設(shè)計等不良等原因造成。
圖4
防治措施：（1）手工電弧焊：徹底清除前層焊渣；采用較高電流；提高焊接速度；減少焊條擺動寬度；改正適當(dāng)坡口角度及間隙。（2）氣體保護焊：盡可能將焊件放置水平位置；注意每道焊道之清潔；增加電流和焊速，使焊渣容易浮起。（3）埋弧焊：焊接改向相反方向焊接，或?qū)⒛覆谋M可能改成水平方向焊接；開槽側(cè)面和焊絲之間距離，最少要大于焊絲直徑以上；導(dǎo)板厚度及開槽形狀，需與母材相同；提高焊接電流，使殘留焊渣容易熔化；增加焊接電流及焊接速度；減小電壓或提高焊速，必要時該面層由單道焊改為多道焊接。
5 裂紋
在焊接應(yīng)力及其它致脆因素的共同作用下，焊接接頭局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到了破壞而形成新界面所產(chǎn)生的縫隙，在焊縫中心，或根部、或弧坑、或熱影響區(qū)域出現(xiàn)的縱向或橫向的裂紋。包含熱裂紋與冷裂紋，為內(nèi)部缺陷，見示意圖5。焊條材料中含氫、磷、硫含量過多，冷卻速度過快，應(yīng)力過大等原因都會導(dǎo)致焊縫裂紋的出現(xiàn)。
圖5
防治措施：（1）手工電弧焊：采用低氫系列及堿性焊條；使用保管存放，并注意干燥；改進焊接工藝設(shè)計參數(shù)評定，采用引弧板，注意焊接順序，焊接后進行熱處理；避免使用不良鋼材；焊接時需考慮預(yù)熱或后熱；預(yù)熱母材，焊后緩冷；適當(dāng)增加焊接電流，減慢焊接速度；首道焊接之焊著金屬須充分抵抗收縮應(yīng)力。（2）氣體保護焊：注意適當(dāng)開槽角度與電流的配合，必要時要加大開槽角度；采用含碳量低的焊條；第一道焊著金屬須充分能抵抗收縮應(yīng)力；改良結(jié)構(gòu)設(shè)計，注意焊接順序，焊后進行熱處理；注意焊絲保存；注意焊件組合之精度；注意正確的電流及焊接速度。（3）埋弧焊接：使用含錳量較高的焊絲，在母材含碳量多時，要有預(yù)熱之措施；焊接電流及電壓需增加，焊接速度降低，母材需加熱措施；更換焊絲；第一層焊道之焊著金屬須充分抵抗收縮應(yīng)力；將焊接電流及焊接速度減低，改變極性；注意規(guī)定的施工方法，并予焊接操作施工指導(dǎo)；焊道寬度與深度的比例約為1：1：25，電流降低，電壓加大。 6 焊接變形
在焊接過程中，由于對焊件進行了局部的、不均勻的加熱在焊縫和焊縫附近受熱區(qū)的金屬發(fā)生膨脹而產(chǎn)生焊接應(yīng)力及變形，一般會發(fā)生三種基本尺寸的變化將使結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，與焊縫垂直的橫向收縮；與焊縫平行的縱向收縮；角變形（繞焊縫線回轉(zhuǎn)）。由于這三種原因的綜合影響及結(jié)構(gòu)的尺寸、周圍條件、和施工焊接條件的不同，焊接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變形狀態(tài)也很復(fù)雜。具體見變形示意圖6。
防治措施：建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接常用的幾種方法中，在其他條件如焊縫面積等相同情況下，埋弧焊熱輸入最大，收縮變形最大。手工電弧焊熱輸入居中，收縮變形比埋弧焊小。CO2氣體保護焊熱輸入最小，收縮變形響應(yīng)也最小。因此條件許可下，CO2氣體保護焊應(yīng)該優(yōu)先采用。對于厚板焊接盡可能采用多層焊代替單層焊；雙面均可焊接操作時，要采用雙面對稱坡口，并在多層焊時采用與構(gòu)件中和軸對稱的焊接順序；采用焊前反變形方法控制焊后的角變形；后殘余變形的矯正方法可以分為施力矯正和加熱矯正以及兩中方法的結(jié)合運用，低碳鋼和普通合金的焊接結(jié)構(gòu)通常采用650～8000C的加熱溫度，一般不宜超過9000C。
其他一些表面形狀缺陷如焊瘤、凹坑、焊縫成型不良、超寬、余高超過標準要求，過渡不圓滑等，以及電弧擦傷、不低于母材金屬表面的弧坑、表面氣孔等�？蛇M行打磨處理，打磨減薄量不超過鋼板負偏差的，可不必補焊處理。當(dāng)打磨減薄量超過鋼板負偏差時，應(yīng)進行補焊處理，必要時補焊部位還應(yīng)進行表面探傷檢查。
7 結(jié)論
通過對焊接質(zhì)量問題的研究，掌握其常見質(zhì)量通病及防治措施，并在實踐中總結(jié)出各類參數(shù)，在焊接前或焊后針對不同的焊接方式工藝采用相應(yīng)的預(yù)防性措施和科學(xué)合理的焊接工藝，提高工作效率，進而提高保證工程質(zhì)量。
【參考文獻】
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