淺析鋼結構焊接質量的環境要求及控制措施

摘 要: 焊接是建筑鋼結構連接的主要方式之一，焊接質量在鋼結構工程中極為重要。隨著鋼結構建筑的廣泛應用，鋼結構焊接施工過程中出現的鋼結構質量問題及環境因素所產生的焊接缺陷更容易引發災難性的工程質量事故，因此要引起了大家的高度關注。 　　關鍵詞:鋼結構焊接;環境特點; 控制措施 　　 　　前言 　　目前，隨著國民經濟的快速發展，現代建筑鋼結構的發展，鋼結構在各方面工程的應用所占比重越來越大。焊接是建筑鋼結構連接的主要方式之一，焊接質量在鋼結構工程中極為重要。當今結構體型和節點構造復雜多樣,結構材料也由低碳鋼逐漸發展到低合金高強鋼,出現鑄鋼、鋁合金等新型材料。這些金屬材料在焊接過程中會發生一系列變化,產生缺陷的可能性比低碳鋼要嚴重得多。特別是在冬季施工,氣溫低、濕度大的天氣經常遇到,更容易導致碳當量相對較高的低合金高強鋼焊縫的熱影響區產生淬硬組織,產生延遲裂紋。另外還容易出現層狀撕裂、結晶熱裂紋、氣孔等焊接質量缺陷。尤其是對厚板和約束度大的節點影響最大,即使是低碳鋼也存在出現冷裂紋的可能性。這些焊接缺陷加大了焊縫應力集中的現象,嚴重削弱了結構承載力。而淬硬組織、層狀撕裂這類缺陷用常規的超聲波探傷方法也檢查不出來,延遲裂紋還具有脆斷特性,所以說這種環境因素所產生的焊接缺陷更容易引發災難性的工程質量事故。 　　1建筑鋼結構施工現場焊接的環境特點 　　鋼結構施工就是將加工制作好的構件,按照一定的次序,拼裝吊裝到設計預定的位置,然后進行測量連接固定,逐件逐單元地集成并最終形成結構體系的過程。安裝工藝方法根據鋼結構工程類型現場決定。建筑鋼結構施工現場焊接作業與其他行業相比,機械化程度低,手工操作多。目前常用的焊接方法還是手工電弧焊,特殊情況下才使用CO2保護焊或栓塞焊。鋼結構工程的結構特點和安裝工藝方法,決定了施工現場焊接的環境特點。 　　(1)露天作業、野外施工。存在高溫、嚴寒,風雨雪霧等惡劣氣象環境;存在夜間光線暗能見度低的環境。 　　(2)高空作業、流動施工。操作位置多變,操作空間有限。 　　(3)多工種交叉作業、多障礙環境作業。施工場地有限,現場交通不便。現場材料設備多,臨時堆放物多,易燃易爆材料多。各工種工序的成品和半成品之間容易發生污染。 　　(4)帶電作業、高溫作業。金屬構件是導體,焊接熔池易產生高溫熱輻射。 　　根據以上http://salifelink.com特點,可以將焊接環境劃分為兩種類型:其一是直接影響焊接接頭質量的理化環境和通過影響焊接設備性能、焊接材料性能、焊接工藝參數的穩定性而影響焊接接頭質量的理化環境。GB/T 19001-2000標準6.4條款:“為達到產品符合要求所需的工作環境”指的就是這種直接影響工程質量的理化環境。其二是直接影響操作人員的身體健康、勞動保護、安全衛生、心理活動而間接影響操作質量的勞動環境。施工現場的勞動環境,一方面影響焊工的身心健康,防護不當容易發生職業安全事故。另一方面影響焊工操作技術水平的正常發揮,又容易導致焊縫存在氣孔、夾渣、咬邊、焊瘤等焊接質量缺陷。因此施工現場的勞動環境間接影響焊接工程質量。值得一提的是項目施工組織、質量保證體系運行這種管理環境也直接或間接地影響著焊接工程質量。 　　2影響鋼結構焊接質量的環境因素 　　一般情況下分析影響鋼結構焊接質量的環境因素就是指直接影響工程質量的理化環境因素。這種理化環境因素主要包括空氣的溫度、濕度和風力三個指標,其次是焊件坡口區域的清潔程度。其中溫度的影響效果最直接、后果最嚴重,又最難控制;濕度次之;風力可在局部小環境內得到控制;坡口區域的清潔程度容易保證。這些環境因素在焊接質量的形成過程中所起的作用有所不同。 　　(1)空氣溫度直接影響焊接熱循環過程、焊接熔池冶金化學反應程度、焊縫和熱影響區金相組織轉變、合金元素和應力的分布,最終影響焊接接頭的質量和性能。其次空氣溫度也影響焊接設備的工作性能。 　　(2)空氣濕度對焊接質量有影響,是因為水分是氫元素的主要來源。而氫元素直接參與熔池的冶金化學反應。氫元素的溶解度和擴散速度隨著焊縫金屬的結晶、組織轉變不斷發生變化。氫元素的含量和分布直接影響焊接接頭的脆性轉變和延遲裂紋的發生發展,對焊接結構的質量和安全危害極大�？諝鉂穸葘�焊接材料的影響也如此。 　　(3)風力即焊接區域空氣的流速。主要是影響焊接電弧形態和氣體保護氛圍的工藝穩定性;其次與溫度共同作用影響焊縫冷卻速度,從而影響焊接熱循環、冶金化學反應程度、接頭組織轉變和應力分布。 　　(4)焊接前坡口區域存在的水分、油漆、鐵銹等污染物,含有C、O、H等化學元素。在焊接加熱時,直接參與冶金反應,改變了正常的化學反應成分和元素含量,增加了焊接接頭產生缺陷的機率。 　　3焊接作業區環境的具體要求 　　(1)焊接作業區風速:手工電弧焊不超過8m/s;氣體保護電弧焊及藥芯焊絲電弧焊不超過2 m /s。 　　(2)焊接作業區的相對濕度不得大于90%。 　　(3)焊接作業區的環境溫度應保持正溫(即高于0℃)。 　　(4)焊件接口100 mm范圍內不得有水、油、銹等雜物。 　　4施工現場環境因素的控制措施 　　4.1項目管理控制 　　(1)針對環境影響,崗前專題教育。利用技術交底和崗前培訓機會向焊接相關人員明確提出:施工現場環境對焊接質量的危害影響、控制指標和保證措施。 　　(2)施工組織安排,考慮環境因素。調整工種工序,為焊工提供適宜的工作面;限制焊工的工作時間,盡量安排在氣溫相對適宜的時間焊接; 　　(3)焊接施工期間,專項檢查評比。根據天氣預報,特別是在下雨下雪前后,空氣有霧期間,及時組織相關人員到現場檢查,落實防護措施。 　　4.2焊接材料控制 　　(1)使用前按要求對焊條進行烘干。焊工應持保溫筒領取焊條,蓋好保溫筒蓋,焊條隨用隨取,嚴禁就地散放。受潮焊條不得使用。 　　(2)CO2氣瓶應放在0℃以上環境里。使用前應預先倒置,打開閥門將水放盡,方可使用。 　　(3)盡量選用沖擊韌性好的低氫型焊條,必要時采取高韌性超低氫型焊條。焊絲的含碳量　　(4)超聲波探傷耦合劑可采用環保防凍型。 　　4.3低溫焊接試驗 　　(1)當焊接作業區的環境溫度低于0℃時,應通過低溫焊接試驗確定實際焊接工藝參數、預熱處理措施。把需要進行低溫焊接試驗的鋼材,按材質、板厚、焊接方法、焊接材料、接頭形式、焊接位置分類統計列表。 　　(2)對原材料進行復檢,明確雜質含量,確定其可焊性。 　　(3)根據施工現場環境等工程實際情況,確定試驗項目,擬定預熱溫度、焊接工藝參數、焊后處理措施。焊接技術人員要注意《建筑鋼結構焊接技術規程》( JGJ 81-2002)表 　　6.2.1中預熱溫度的適用條件。一般可參考此表并以工程實際情況作為變化條件,調整擬定焊接試驗的預熱溫度。工程實際情況指鋼材類別、焊接接頭的形式和節點構造尺寸、焊接方法、熔敷金屬的擴散氫含量、焊接熱輸入大小、操作地點環境溫度。一般情況下操作地點的環境溫度低于0℃時,預熱溫度應高于常溫預熱溫度15~25℃。 　　(4)按規定要求加工試件并由現場熟練焊工完成試焊。 　　(5)按規定要求檢測試件。 　　(6)確定焊接試驗結論,根據評定合格的試驗參數,編制現場實際焊接工藝文件。

4.4一般工藝要求 　　(1)施焊前必須將焊接坡口區域100 mm范圍內的水、銹、油污清理干凈。 　　(2)檢查節點組裝尺寸,焊口組裝間隙。 　　(3)定位焊應由正式焊工焊接。當定位焊出現氣孔和裂紋時,必須清除重焊。 　　(4)施焊期間,嚴禁焊工隨意打火引弧。 　　4.5工藝溫度控制 　　4.5.1預熱溫度控制 　　(1)實際預熱溫度根據低溫焊接試驗編制的焊接工藝文件確定。注意定位焊的預熱溫度比常溫時的預熱溫度約高20℃。當環境溫度低于0℃時,對于常溫下不需要預熱的鋼材,也應當將構件焊接區各方向大于或等于2倍鋼板厚度且不小于100 mm范圍內的母材,加熱到20℃以上方可施焊,且在焊接過程中均不應低于這一溫度。 　　(2)預熱方式常用火焰加熱和電加熱。在現場環境氣溫低、板厚加大、材質可焊性差等不利條件施焊過程中,還應采用伴隨預熱。 　　(3)預熱處理范圍。坡口兩側,寬度為焊件厚度的2倍,且大于等于100 mm。電加熱片外面要覆蓋保溫材料。 　　(4)測溫方式采用遠紅外線測溫儀,測溫點一般在距坡口邊緣75 mm處,平行于焊縫中心的兩條線上。伴隨預熱采用自動溫控儀控制,熱電耦置于坡口邊緣50 mm、相鄰兩加熱片中間的位置。 　　4.5.2焊接熱輸入控制 　　參考公式Q=60IU/V,其中:Q焊接熱輸入kJ/cm、I焊接電流、U電弧電壓、V焊接速度。 　　4.5.3層間溫度控制層間溫度下限不低于相應接頭的預熱溫度,上限不超過熱影響區的過熱溫度。用遠紅外線測溫儀,測溫點在焊縫坡口內部。 　　4.5.4后熱溫度控制 　　(1)對于特厚板和節點拘束應力較大的焊接接頭才采取后熱消氫處理。一般在焊接接頭熱影響區冷卻到100℃之前,將整個焊口區域均勻加熱到200~250℃,然后選用保溫棉氈覆蓋保溫。覆蓋范圍:焊縫周圍800 mm。保溫時間按每25 mm板厚不小于0.5 h,總保溫時間不小于1 h確定,最后再緩冷到常溫。 　　(2)一般接頭(板厚50 mm以下)主要采用巖棉氈覆蓋保溫,并用鐵絲綁扎。覆蓋范圍應在焊縫周圍800 mm,覆蓋時間為2~3 h。 　　5防護措施 　　(1)確認現場焊接作業區環境不符合規定(JGJ 81第6?1?6條)要求時,施焊前必須在焊接作業區設置防風、防雨或保曖防護棚。 　　(2)防護棚的搭設,應當符合現場實際情況,滿足焊接工藝要求,同時必須保證安全性和實用性。 　　(3)防護棚一般可采用架管或角鋼搭設架,內側安裝彩鋼板,外掛三防布(防風、防火、防水),底板最好鋪裝隔熱阻燃材料。防雨棚要注意密封,防止雨水順構件流淌。 　　(4)通常情況下,焊接作業區應當準備應急遮蓋的防護材料。如防水用的鐵皮,緩冷用的玻璃棉氈、石棉布等。 　　6結束語 　　施工現場環境對鋼結構的焊接質量有著舉足輕重的影響,施工單位全體員工必須給予高度重視。特別是焊接技術人員,必須根據現場實際情況,全面分析影響焊接質量的各種因素,隨時調整焊接質量控制措施;焊接質量管理人員必須重視過程控制,嚴格工序檢查;焊接操作工人應當自覺遵守工藝文件規定,認真落實各項控制措施和防護措施。施工現場環境客觀上存在不穩定性,而工程結構材料、構件節點構造也在不斷發展變化。對于各種焊接缺陷的影響因素,目前還只是處于定性分析階段;對于預防和消除各種焊接缺陷的有效措施,也還是采用工藝試驗和工程經驗相結合的辦法。因此,對于特定施工環境下的焊接工藝參數、質量控制和防護措施還需要廣大工程技術人員不斷創新和逐步完善。 　　 　　參考文獻 　　[1]JGJ 81-2002建筑鋼結構焊接技術規程[S].

【淺析鋼結構焊接質量的環境要求及控制措施】相關文章：

淺析山區高速公路工程質量控制措施05-01

公路改建工程路面施工質量控制措施淺析04-28

試述鋼結構焊接變形與應力控制04-28

改善環境質量的減排機制淺析04-26

鐵路列車運行噪聲的環境質量影響與控制措施探討04-29

淺析大體積混凝土裂縫原因及控制措施04-29

路面壓實質量的控制措施05-01

淺析舊橋梁拓寬的要求與方法04-27

淺析瀝青路面影響因素與控制措施04-29

禽舍環境條件的控制措施04-28