钢构件焊接工艺技术及其应用探讨

钢构件焊接工艺技术及其应用探讨

卢军 于海涛 曹鲁东

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266111

摘要： 结合钢构件焊接特点，提出钢构件焊接的技术要求，同时针对不同的焊接而给出相应的焊接工艺技术要点，同时提出钢构件焊接质量评定相关的内容，为提高钢构件焊接质量而提供参考。

1钢构件焊接技术应用

钢材的焊接性能根据钢种的强度级别、热处理方式的不同，有很大的差别，其主要体现在预热温度、焊接热影响区性能及焊接工艺上。目前主要针对系列高强度结构钢和专业化用钢种，而开发配套的结构用焊接材料，如耐火钢用焊接材料、耐候钢用焊接材料、抗大线能量焊接用钢的焊接材料。为了有效地提升钢构件焊接技术，利用钢铁制造业新建产线的设备优势，大力加强新品种钢的开发，力争从品种和强度级别上赶上先进国家水平；同时重视钢铁使用技术研究，尤其是焊接技术进步。

2焊接钢构件的基本要求

在焊接前，应检查并确认所用焊接设备工作正常，仪表工具良好齐全。对于外观要严格要求的钢构件构件，在对焊缝外观质量不符合标准要求的，必须及时进行修磨处理。尤其是节点焊缝时内部缺陷分级以及探伤方法应分别符合国家相应焊缝标准规定。

焊接的材料选用相对讲究，要求不同钢构件材料要对应不同的焊条，对于q235钢材料则采用e4303焊条；而q345钢材料则采用e5015焊条。产品检验试板材质、板厚、坡口尺寸，轧制方向应与所代表的杆件相同，并应接在首件一同时施焊。当不能接在杆件上施焊时，必须用与所代表杆件相同的焊接条件施焊。而对于工程中存在异种材质焊接，则应当根据母材的抗拉强度级别相同的焊条，在焊接高强钢时，因母材溶入影响，焊缝金属实际抗拉强度比焊条牌号的名义强度高得多。这时可以选用抗拉强度低一等级的焊条，以有效地使焊缝金属与母材实际等强；最终焊接材料按照母材低强度材质选择。

焊接次序则考虑到由于所焊接部位的间隙不同，应先焊接间隙小的部位，再焊接间隙大的部位，这样才能焊接造成的构件变形。多层焊的每道焊完后，必须将熔渣及缺陷清除干净，并经确认无裂纹缺陷后，再焊下一道。

对钢构件构件采取焊接时，引弧应在垫板、帮条形成焊缝的部位进行，禁止烧伤主筋。在焊接钢构件过程中应即时清楚焊渣，确保焊缝表明光滑而且焊缝余高平缓过渡、弧坑应填满。焊接关键是要选用合适的电流、应当防止电流过大、电弧拉得过长、控制好焊条的角度和运弧的方法。禁止在焊缝区以外的母材上打火引弧，在坡口内起弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑。

3不同情况钢构件焊接技术

鉴于钢构件焊接的情况较多，如采用定位焊、磨修和返修焊等，而因为焊接环境的不同的又会出现冬雨季焊接钢构件，这些不同情况要求的钢构件焊接技术都相应有其特殊性，结合工程实践，笔者将对其进行详细探讨。

3.1冬雨季钢构件焊接技术

对于冬季焊接钢构件的现场焊接时，当风力大于6级时，在焊接处周围设置挡风屏，和雨雪遮挡伞，以防止风力和雨雪影响焊接质量。焊接钢构件前应当清除焊接件表面的水、雪和水分，并用火焰将焊接缝两侧加热到36℃以上，再进行焊接。焊接完毕后，仍应保留挡风，防雨、雪措施直到焊件自然冷却到环境温度为止。

雨季焊接作业区的相对湿度应当确保小于90%，当焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时，应采取加热祛湿除潮措施。而对于冬季焊接时，焊接作业区的环境温度低于0℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于两倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到20℃以上后方可施焊，且在焊接过程中均不低于这一温度。实际加热温度应根据构件的构造特点、钢材类别及质量等级和焊接性能、焊接材料熔敷金属扩散氢含量、焊接方法和焊接输入等因素确定，其加热温度应高于常温下的焊接预热温度，并由焊接技术责任人制定作业方案经认可方施焊。

3.2定位焊

鉴于钢构件，其一个节点通过存在较多构件，因此定位焊在钢构件焊接中尤其存在较多时，定位焊采用的焊材型号应与焊件材质相匹配，焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求，而且焊接必须由持有相应合格证的焊工施焊。

进行钢构件定位焊，定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上，长度为60—100mm，定位焊缝的间距一般为400—600mm。对于长大杆件应适当加大定位焊缝长度，并缩短其间距。定位焊缝的焊角尺寸不大于设计焊角尺寸的一半，但不应小于4mm。

结合工程实践，笔者总结了定位焊缝质量的判定标准以及处理技术。定位焊缝的余高不应过高，定位焊缝的两端应与母材平缓过渡，以有效地防止正式焊接时产生未焊透等缺陷。若定位焊缝出现开裂，则必须把裂纹处的焊缝铲除后重新定位焊。在定位焊之后，如出现接口不齐，应进行校正，然后才能正式焊接。定位焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤。对于开裂的定位焊缝，必须先查明原因，然后再清除开裂焊缝，并在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。

3.3磨修和返修焊

焊角尺寸、焊坡、余高等超出规定上限值的焊缝及小于1mm且超差的咬边，必须修磨匀顺。焊缝咬边超过1mm或焊角尺寸不足时，可采用手工焊补焊，补焊后，修磨匀顺。焊接时应采用碳弧气刨或其它机械方法，清除焊接缺陷，在清除缺陷时，刨除利于返修焊的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽。焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延50mm。钢构件返修焊缝应按原焊缝质量要求检查；尤其是对于重大缺陷（主要是裂纹）的修补，应做好修补记录。

3.4坡口焊技术

对于坡口焊应保证坡口面平顺、切口边缘不得有裂纹等。坡口平焊时宜为4mm~6mm；立焊时宜为3mm~5mm。焊缝的根部、坡口端面以及钢筋与钢垫板之间均应融合良好，在焊接过程中应经常清理焊渣。而且应当采用几个接头轮流进行施焊；焊缝的宽度应大于v形坡口的边缘2mm~3mm；焊缝余高不得大于3mm，而且宜平缓过渡至钢构件表面；当发现接头中存在有弧坑、气孔以及咬边等缺陷时，应采取立即补焊措施。

4焊接的质量标准

对于钢构件工程来说，鉴于焊缝连接质量对于结构受力起着关键的作用，因此焊接完成后，正确地判定焊缝质量是相当重要，这包含着焊缝的外观判定等。结合工程实践，笔者总结了一些有效判断焊缝质量的标准技术，以供同类钢构件焊接工程所参考。

（1）单位必须对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法等进行焊接工艺的评定，同时根据评定结果来确定焊接工艺。

（2）钢构件构件采取焊接后，其焊缝表面不应有裂纹、焊瘤等缺陷，对于一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹等缺陷；尤其是对于以及焊缝更不得出现有咬边、未焊满等缺陷。工程实践表明，笔者总结了对于焊缝的外观，必须达到外形均匀、成型良好、金属与焊道过渡平缓，对于焊渣基本清楚干净。

（3）焊钉焊接后的应对其采取弯曲试验检查，对于其焊缝和热影响区不应有肉眼可见的裂纹。

（4）可采用观察检查或使用放大镜、钢尺和焊缝量规检查二、三级焊缝，确保其外观质量标准应符合相应规范要求。值得注意的是，对于三级对接焊缝应当按照二级焊缝标准来判定其外观质量。

（5）对于焊成凹形的角焊缝、对其母材与焊缝金属采取平缓过渡方式，而对于加工成凹形的角焊缝，则禁止在焊缝表面留下切痕。

5结语

针对目前大型以钢构件为基础，提出钢构件焊接技术的应用情况，同时提出钢构件焊接的工艺技术要求及其焊接要点，为同类工程焊接提供有价值的参考。