浅谈机车钢结构焊接质量的控制和检验

浅谈机车钢结构焊接质量的控制和检验

王德忠

中车南京浦镇车辆有限公司江苏南京210031

摘要：近年来，伴随着我国经济的快速发展，机车制造业也得到了不断发展。而在机车制造的过程中，焊接质量的好坏直接影响到焊接钢结构的质量好坏，同时影响到机车的安全性和可靠性。因此，我们加强对焊接钢结构的质量检验，确保这一特殊过程的有效控制和把关尤为重要。为此，本文首先对钢结构焊接出现的缺陷进行概述，详细探讨了钢结构焊接检验的基本内容，旨在促进我国机车制造业的快速发展。

关键词：机车钢结构；焊接质量；检验；EN15085；质量控制

由于焊接钢结构具有强度高、自重轻、整体刚性好、抗变形能力强，同时经济性好等一系列优点，所以取代了锻件、铸件成为机车走形部位的承力构件，焊接质量的好坏直接影响到钢结构的整体质量以及机车的安全性和可靠性。作为特殊过程的焊接，必须做好焊前、焊中、焊后的质量检验，确保焊接检验的规范、全面、有效。

1钢结构焊接出现的缺陷

1.1外观缺陷

外观缺陷(也称“表面缺陷’)是指不用借助于仪器，从钢结构工件表面就可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹以及单面焊的根部未焊透等。

1.2气孔和夹渣

在焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成空穴就是气孔缺陷。其气体可能是焊接中对熔池的保护不够，熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。气孔缺陷的危害是减少焊缝的有效截而积，使焊缝疏松，从而降低接头的强度，降低塑性，还会引起泄漏等，另外，气孔也是引起应力集中的因素，氢气孔还可能促成冷裂纹。夹渣就是焊后溶渣残存在焊缝中的现象。点状夹渣的危害与气孔相似，带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中，尖端还会发展为裂纹源，危害较大。

1.3裂纹

裂纹就是焊缝中原子结合遭到破坏，形成新的界而而产生的缝隙。从产生的温度上看，裂纹有两类，一是冷裂纹，二是热裂纹。冷裂纹就是指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹，一般是在焊后一段时间(几小时，几天甚至更长)才出现，故又称延退裂纹。热裂纹是指产生于Ac3线附近的裂纹，一般是焊接完毕即出现，又称结晶裂纹。这种裂纹主要发生在晶界，裂纹而上有氧化色彩，失去金属光泽。裂纹对钢结构的危害是非常大的，尤其是冷裂纹，可能引起钢结构的脆断，给钢结构带来的危害可以说是灾难性的。

2钢结构焊接的检验与控制

2.1钢结构焊接的检验

焊接检验就是根据焊接产品的材料组成、结构形式和设计制造的工艺特点，从控制和保证质量的角度去分析产品在形成过程中的每一道可能出现的质量问题，据此设立相应的质量控制点，实施必要的检验手段，从而达到质量控制的目的。

2.1.1技术能力的检验

这包括两个方面，一方而对钢结构焊接的有关技术文件进行检验，确保焊接技术文件的科学新和可操作性，这就是我们通常说的焊接工艺评定，工艺评定就是按技术文件的技术规范要求制作工作试件，通过焊缝的机械性能试验来验证，比如拉伸试验、硬度试验、缺口冲击试验、弯曲试验、断口试验、金相试验等。另一方面是验证焊工技能能力的检验，就是让具备等同材质、板厚、焊接位置、接头形式的有资质的焊工，在钢结构焊接生产前焊接工作试件，工作试件和实际产品生产的材质、板厚、焊接位置、接头形式相同，从而验证焊工的技能水平，确保产品的质量，工作试件的实验一般包括断口试验、焊缝宏观金相试验等

2.1.2焊接检验

在钢结构焊接前，首先对焊接设备的检验，保证焊接电流、电压的正确性。其次，检验焊前工件的坡口、组对间隙、错边量是否达到技术规范要求。再者，检查点固焊和定位焊质量，检验点固焊是否彻底打磨处理，定位焊端头是否进行打磨处理。

焊接过程中的检验是焊接过程中最重要的环节，它直接对钢结构件的形成产生重要影响。因此，质检单位应熟悉焊接工艺、焊接规范和设计要求，选择适当的检验控制点，能最大限度的降低废品率，减少返工，实现焊接质量目标。

对钢结构焊接后成品的检验，方法有很多，这也是事后把关的重要环节，常见的无损检验方法有以下几种:(1)外观检验。焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法，是成品检验的一个重要内容。检验的内容主要焊缝表面是否有缺陷及尺寸上是否存在偏差等。(2)致密性检验。钢结构焊接后利用致密性检验方法可以检查出焊接过程中存在的缺陷问题，可以有效保证钢结构焊接的安全性和可靠性。

2.2控制钢结构焊接焊接变形的措施

(1)现场安装焊缝的布置要尽量对称，避免单侧密集。

(2)焊接施工时，无论从整体结构还是单个构件都应遵从对称原则。焊接点的设置要均匀分布，不宜集中在某一处。控制较长焊缝变形的同时，应考虑到焊接应力的控制。

(3)局部焊接变形可采用火焰矫正的方法，禁止用水浇。火焰矫正温度控制在800℃以下，必要时采取一些外力辅助，如加压铁等。

(4)焊接中要注意作业环境。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，遇到四级以上大风、雨天及低温等天气时，就停止料降温迅速，易造成焊接处产生较大残余应力或变形，甚至产生裂纹。

2.3基于EN15085焊接质量体系的管理

EN15085进行焊接过程控制管理，既是来自于企业客户的外部需求，也是来自于企业内部的管理需求。如何做好EN15085焊接体系管理工作、提高企业产品焊接质量、持续满足市场需要，是轨道车辆企业近期的工作方向与目标。EN15085是主要针对轨道车辆及其零部件的焊接认证体系标准，目前在我国得到迅速推广和运行，认证等级分为CL1,CL2,CL3,CL4四个级别。其中，CL4级别的认证是针对企业本身不进行产品焊接技术制造，认证资质范围包括:设计、采购和安装、采购和销售。当前，焊接制造企业都在狠抓产品质量要求，而通过EN15085焊接体系认证也是对企业产品质量体系的改进和完善，同时也是企业产品走向国际市场的必备条件之一。根据EN15085的要求，企业应配备至少一名焊接监督人员，由企业最高管理者签发焊接责任人任命书。若构件等级为CL1，焊接监督要具备A等级的资质(IWE);若构件等级为CL2，焊接监督等级B(IWS即可)。焊接监督的权限和职责应该明确，若企业存在两个及以上相同等级同样权限的焊接监督人员，必须确定其任务和责任范围，最终实现机车钢结构焊接质量的管理检验。

3结束语

综上所述，我国机车制造业的快速发展，对机车钢结构的承载能力和可靠性提出了更高的要求。因此，我们要加强对钢结构焊接质量的检验，做好构建EN15085焊接质量体系工作，确保机车焊接钢结构的安全性和可靠性。在对钢结构焊接质量进行检验时，质检人员应具备一定的检验水平，熟练掌握检验的相关内容，选择适当的检验方法，进行科学的焊接检验，以保证钢结构的焊接质量。

参考文献

[1]苟建军.浅谈机车钢结构焊接质量的检验[J].科技创新与应用,2014,No.8105:99.

[2]董新，王海峰.常见焊接缺陷的成因探讨级对策[A].第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下)[C].2011.