如何防治焊接缺陷出现在钢结构工程中

摘要：每一项工程都会因为材料、施工水平、工艺，乃至是环境气候等条件的影响而导致出现种种瑕玼，当然钢结构工程也不例外，上述的条件也会使钢结构使用功能出现一些质量方面的缺陷。本文主要是对不同质量缺陷的成因分析，同时提出了相应的预防及治理措施。

关键词：防治 焊接 钢结构 质量缺陷

1焊接残余应力

1.1那么我们所谓的现象焊接残余应力其实就是焊接应力，那么焊接应力又包括：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。

1.2那么焊接应力又是如何产生的呢？原因则是在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及其附近温度最高，可达1600℃以上，而邻近区域温度则急剧下降。不均匀的温度场产生不均匀的膨胀。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。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力经常达到钢材的屈服强度。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，这就必然在距焊缝稍远区段内产生压应力。

1.3防治措施

1.3.1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器局部退火对焊件消除应力，仅为稳定结构尺寸时采取振动法消除应力；工地安装焊缝宜采用锤击法消除应力。

1.3.2焊后热处理应符合现行国家规定标准《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》的规定。当采用电加热器对焊接构件进行局部消除应力热处理时，尚应符合下列要求：

1.3.2.1使用配有温度自动控制仪的加热设备，其加热、测温、控温性能应符合使用要求；

1.3.2.2构件焊缝每侧面加热板（带）的宽度至少为钢板厚度的3倍，且应不少于200mm。

2焊接残余变形

2.1现象焊接残余变形包括纵、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭变形等，且通常是几种变形的组合。任一焊接变形超过验收规范的规定时，必须进行校正，以免影响构件在正常使用条件下的承载能力。

2.2原因在焊接过程中，由于不均匀的加热，在焊接区局部产生了热塑性压缩变形，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。

2.3防治措施

2.3.1采用合理的焊接顺序

2.3.1.1对于对接接头、T形接头和十字接头坡口焊接，在工件放置条件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；

2.3.1.2采用跳焊法，避免工件局部加热集中。

2.3.2在节点形式、焊缝布置、焊接顺序确定的情况下，宜采用熔化及气体保护电弧焊或药芯焊丝自保护电弧焊等能量密度相对较高的焊接方法，并采用较小的热输入。

2.3.3采用反变形法控制角变形。

2.3.4对一般构件可用定位焊固定限制变形；对大型、厚板构件宜用刚性固定法增加结构焊接时的刚性。

3焊缝成形不良

3.1现象不良的焊缝成形表现焊喉不足、增高过大、焊脚尺寸不足或过大等。

3.2原因：操作不熟练。焊接电流过大或过小；焊件坡口不正确等。

3.3防治措施

3.3.1可以用车削、打磨、铲或碳弧气刨等方法消除多余的焊缝金属或部分母材，清除后所存留的焊缝金属或母材不应有割痕或咬边。清除焊缝不合格部分时，不得过分损伤母材。

3.3.2修补焊接前，应先将待焊接区域清理干净。

4焊缝咬边

4.1现象焊缝咬边是指在焊缝两侧发生将母材部分溶化的情况。

4.2原因产生咬边的原因：电流太大；电弧过长或运条角度不当；焊接位置不当。

5焊瘤

5.1现象焊瘤是指在焊接过程中，溶化金属流淌到焊缝以外未溶化的母材上所形成的金属瘤。焊瘤处常伴随产生未焊透或缩孔等缺陷。

5.2原因产生焊瘤的原因有：焊条质量不好；运条角度不当；焊接位置及焊接规范不当。

6夹渣

6.1现象夹渣是指残存在焊缝中的溶渣或其他非金属夹杂物。

6.2原因：焊接材料质量不好，溶渣太稠；焊件上或坡口内有锈蚀或其他杂质未清理干净；各层溶渣在焊接过程中未彻底清除；电流太小，焊速太快；运条不当。

7未焊透

7.1现象未焊透是指焊缝与母材金属之间或焊缝层间的局部未溶合，按其在焊缝中的位置，可分为根部未焊透、坡口边缘未焊透和焊缝层间未焊透。

7.2原因：焊接电流太小，焊接速度太快；、坡口角度太小，焊条角度不当；焊条有偏心。

8气孔

8.1现象焊缝表面和内部存在近似圆形或洞形的空穴。

8.2原因：碱性焊条受潮；酸性焊条的烘焙温度太高；焊件不清洁；电流过大，使焊条发红；电弧太长，电弧保护失效；极性不对；气保护焊时，保护气体不纯；焊丝有锈蚀。

9裂纹

9.1现象焊接接头各部位容易产生的裂纹种类。

9.2原因根据裂纹发生的时间大致可以将裂纹分成高温裂纹和低温裂纹两大类。

9.2.1低温裂纹根部裂纹是低温裂纹常见的一种形态，其产生原因如下：

9.2.1.1主要是由于焊接金属含氢量较高所致，氢的来源有多种途科径，如焊条中的有机物，结晶水，焊接坡口和它的附近粘有水分、油污及来自空气中的水分等。

9.2.1.2焊接接头的约束力较大，例如厚板焊接时接头固定不牢、焊接顺序不当等均有可能产生较大的约束应力而导致裂纹的发生。

9.2.2高温裂纹焊道下梨状裂纹是常见的高温裂纹的一种，主要发生在埋弧焊或CO2气体保护焊中，手工电弧焊则很少发生。焊道下梨状裂纹的产生原因主要是焊接条件不当，如电压过低、电流过高，在焊缝冷却收缩时使焊道的断面形状呈现梨形。弧坑裂纹也是高温裂纹的一种，其产生原因主要是弧坑处的冷却速度快，弧坑处的凹形未充分填满所致。

9.3防治措施

9.3.1低温裂纹

9.3.1.1选用低氢或超低氢焊条或其他焊接材料

9.3.1.2对焊条或焊剂等进行必要的烘焙，使用时注意保管

9.3.1.3焊前，应将焊接坡口及其附近的水分、油污、铁锈等杂质清理干净。

9.3.2高温裂纹

9.3.2.1选择适当的焊接电压、焊接电流。

9.3.2.2焊道的成形一般控制在宽度与高度之比为1：1.4较适宜。

9.3.2.3安装必要的引弧板和引出板，在焊接因故中断或在焊缝终端应注意填满弧坑。

结束语

总而言之，以上皆为本人多年工作经验积累所总结出来的，以上的预防只要在平时施工过程中，严格遵守，能够防止钢结构工程在材料、环境等等因素影响下出现的质量缺陷。

参考文献：

[1]中国钢结构协会编著.建筑钢结构施工手册[M].北京:中国计划出版社,2002

[2]陈建平编著.钢结构工程施工质量控制[M].上海:同济大学出版社,1999

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