大型结构件的焊接质量控制

大型结构件的焊接质量控制

杨丹丹关晓明丁阵伟

杨丹丹关晓明丁阵伟

徐州世通重工机械制造有限责任公司江苏省徐州市221001

摘要：为了提高大型结构件焊接时不同焊接阶段的焊接质量，对焊前、焊接过程中以及焊后三个阶段影响焊接质量的因素进行论述和分析。分析结果表明，焊前进行焊接工艺审查、焊接设备及仪器校准、母材及焊材检验等措施，能够有效预防缺陷的发生；焊接过程中进行焊缝表面质量检查、规范焊接参数和技术要求，同时要求焊工进行严格的焊接操作，能有效提高焊接质量；焊后对焊接结构件的热处理、压力测试和无损检测，能有效保证焊接产品质量。最后针对焊接时的不合格项，给出了相应的处理措施。

关键词：焊接；大型结构件；焊接质量

焊接是大型工程结构建设的基本方法，其质量直接影响到大型结构工程的安全可靠性。因此，焊接质量控制就成为保证整个工程质量的关键环节。本研究针对大型结构工程焊接过程中不同阶段的焊接质量控制进行了相应的描述与分析，并就存在的问题给出了相应的处理措施，通过焊前、焊接过程中以及焊后的质量控制，能有效减少焊接不合格项的发生，提升大型工程结构的整体质量。

1焊前质量控制

1.1焊接工艺审查

焊接工艺是保证工程结构焊接质量与安全的重要措施，因此必须对其进行正确性及合理性的审查。通常，先审查施工图纸、标准、规程和规范等，审查其是否满足国家相应的标准及技术规程，有些项目或产品还应满足项目验收方或者产品购买者要求的相关技术条款。当项目没有具体的技术要求规定时，则必须按国家或地方相应标准进行施工和验收。对一个项目来说，可能有多个标准或技术规范同时适用，通常执行较严格的标准或技术规范。

1.2焊接设备及仪器校准

焊接设备及仪器的性能、稳定性、可靠性等都会直接影响到焊接质量。设备结构越复杂，机械化、自动化程度越高，焊接质量对其依赖性也就越强。因此焊接设备及仪器必须具有良好的性能稳定性。对于重要的焊接结构产品，其质量保证体系中应包括焊接设备及仪器的定期检验制度，使焊接设备及仪器符合项目合同或相关标准、规程及技术规范的要求。

1.3母材及焊料检验

大型焊接结构件主要以板材、型材以及管材为母材进行焊接加工。焊接材料主要为焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。母材和焊材质量的检验关系到焊接结构件的质量与安全。因此，在施工前必须对母材及焊材进行质量的全方位检验，确保其材料性能和合金成分符合相关技术规程及标准要求。对于母材，采购时必须三证（合格证、质量证明书、生产许可证）齐全，施工时要能满足其他附加要求。对于重要产品或有合同约定的材料，应对其力学性能进行抽检，抽检频次、试样数量及检验项目、评定方法按合同约定或相关标准执行。

1.4焊接工件的准备

焊接前需按照焊接工艺规定确认焊接夹具、接头装配和尺寸的合理性及正确性。管道焊接装配时需留有适当间隙，且误差须在允许范围之内。施焊前须检测焊接表面是否无油污、油漆、铁屑、灰尘等外来污染物，如需烘干除氢，则按焊接工艺要求进行。此外，还需检验坡口的形状、角度、钝边和根部间隙尺寸及表面粗糙度是否符合要求。

2焊接过程中的质量控制

2.1焊缝表面质量检查

焊缝表面质量检查有利于发现内部缺陷。焊接需确保焊道根部熔透，同时保证焊缝外观和尺寸的准确。表面质量检查内容主要有：①焊缝外形应均匀，焊道与焊道、焊道与基体金属之间应平滑过渡，不得有截面的突然变化。②焊缝表面不得存在裂纹、烧穿、未熔合、夹渣和未填满的弧坑等。③根据相关技术规定，对接接头的焊趾角度应不小于140°，T形接头的焊趾角度应不小于130°。④焊缝表面的凹凸差（即焊缝余高）的差值，在焊缝任意25mm长度范围内，不得大于2mm，否则需相应部位修磨处理等等。

2.2焊接参数和技术规范检验

通常情况下，选用的焊接参数和焊工技术规范必须符合焊接工艺规程和焊接工艺评定报告的要求，在焊接过程中需检查焊接参数及技术规范的执行情况。按照焊接工艺规程和焊接工艺评定报告的要求检验焊接参数的设定，如焊接电流、焊接电压和送丝速度等；按照相关技术规程和合同的要求检验焊接速度、线能量、焊接顺序、焊接方向等。

2.3焊工及焊接操作的审核

焊工的技能水平及焊接工艺制度的执行情况在很大程度上决定了焊接质量，因此需对焊工是否持证上岗，以及是否严格按照焊接工艺制度进行焊接操作进行严格控制。如有需要，可对焊工进行现场考试操作，以验证其资质是否有效。同时还要检查焊工现场焊接工艺纪律、焊接工艺规程的执行情况，必要时抽查焊工及焊接操作工是否按照批准的焊接工艺规程进行焊接。

3焊后质量控制

3.1焊后热处理

焊后热处理工作是保证焊接结构安全可靠的方法之一。焊件热处理前，首先应制定合理的热处理工艺规程，DNV第三方检验机构对热处理设备、人员资质及热处理工艺方案等进行确认。在热处理过程中，责任工程师、检验人员及操作人员全程监控整个工艺过程，对每个热电耦温控点的加热升温速度、保温温度、保温时间、降温速度等关键工艺参数进行重点监控，发现问题及时解决。

3.2无损检测

无损检测是对焊缝进行表面与内部裂纹、夹渣、气孔、未熔合和未焊透等工艺性缺陷的检查。焊缝质量检测通常采用射线检测（RT）和超声波检测（UT）。焊缝射线检测是利用阴极灯丝产生的电子高速轰击靶，或放射性物质在衰变过程中产生的电磁波来穿透工件，完好部位与缺陷部位透过剂量有差异，从而通过在底片上形成的缺陷影像，辨认和判别内部缺陷的性质、位置及大小。焊缝射线探伤由于直观性较强，又便于底片保存备查。射线检测主要检测的是体积型缺陷，如气孔、夹渣等缺陷，主要应用于主要构件的对接焊缝检验。焊缝超声波检测是利用振荡晶片所产生的声脉冲通过耦合剂传到被检测工件中，在工件边界和分离处（内部），波阻抗发生突然变化，超声波脉冲在此会发生反射，从而来获取缺陷信号，并在示波屏上显示出来。

3.3压力试验

压力试验目的是检验压力容器的强度和焊缝质量，分为水压试验和气压试验两种形式。水压试验方法是先将水注满容器，并堵塞好容器上的一切孔隙，通过水泵增大容器内的压力，其压力一般为工作压力的1.25~1.6倍，在此压力下保压一定时间，再把压力降至容器工作压力。此时检测人员可用小锤在距焊缝15~20mm处沿焊缝方向轻轻敲打。对于某些压力容器由于结构或支承的原因，不能在容器内充灌液体，以及运行条件下压力容器不允许残留试验液体，则可按设计图样规定采用气压试验。

3.4不符合项和缺陷

在焊接检验中的任何时间，如果确定有缺陷或不符合要求的情况，应将该缺陷或不符合情况告知相关责任人并在下一步工作进行之前予以彻底处理和修正，同时做修正的所有工作场所应具备相应的程序说明，并按照与技术规定相同的工作流程重新进行检验、试验及检查，直到合格。纠正工作除了重新焊接和后期的相关检验工作以外，还应采取措施避免不符合项的再次发生。

结束语:

大型工程结构建设中的焊接质量，直接关系着工程结构的安全可靠性，通过焊前、焊接过程中以及焊后的质量控制，能够有效的减少不合格项的发生，提升工程结构的整体质量，减少由于焊接质量不合格导致的事故，减少经济损失。

参考文献：

[1]张广利.大型结构件的焊接质量控制[J].焊管,2017,40(09):57-61.

[2]鲍爱莲.焊接检验[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2012.

[3]刘晓昀.厚壁压力容器的焊接质量控制[J].中国海上油气工程，2003（4）：18-21.