薛晨
中国化学工程第十六建设有限公司 443000
【摘要】：随着科技的快速发展，我国的焊接方面逐步改进，传统的手工焊逐渐退化，二氧化碳以其焊接速度快、焊缝质量高、热量集中应力小、可连续焊接、并且焊接方式比较简单等优点逐渐走向钢结构施工中来。在钢结构施工可以起到很好地降本增效作用。
【关键词】: 钢结构；焊接工程；连续焊接
前言
钢结构是指主要以钢材为主的结构施工工程，自从改革开放以来，钢结构逐渐普及化，以其抗震性强、施工周期短、经久耐用、美观实用、造价合理等优点，逐渐走向了工程生产车间、物流仓储、办公楼、体育馆等领域，所以钢结构在我们生产及生活中是非常重要的。而钢结构的焊接在钢结构预制及施工中是最关键一步，正确选择合适的焊接方法，才在工程中起到降本增效的作用。随着二氧化碳气体保护焊的广泛应用也逐渐走向了钢结构预制及施工中来。
第1章 施工准备
1.1 技术准备
1焊接前依据设计图纸对焊接工艺进行评定实验，是否可行。
2根据公司已于的焊接工艺及图纸中的设计要求编制焊接指导书，进行安全技术交底。
1.2 材料准备
1 对进场钢材及焊材进行检验，包括随车资料（质量合格证明书或检验报告，其成分、性能等）应符合国家现行标准规定。并对其外观及尺寸进行测量检查。若存在差异，及时上报甲方及业主并经设计单位同意并经专业检测后方可使用。
2 钢材应按照相应的质量规定进行验收，要求合格后方可使用。对于一些特殊的钢结构而言，填充焊缝的焊材料应按照生产厂家的检验批号进行复验。
3 焊丝选购时，应符合相应的规范，并且达到相应要求。
4 二保焊丝主要是防锈，干燥，防尘。搬运的时候轻拿轻放，塑料轴摔碎了，焊丝就废了。二保焊丝上多少有点油，长时间油就干了，容易堵塞送丝管。
1.3 施工机具准备
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1.4 作业条件准备
1作室外作业在风速大于1m/s时，应设防风蓬或其他防风措施。
2焊接作业区的相对湿度不得大于90% 。
3焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时，应将表面清楚干净。
4环境温度低于0℃时，应对焊焊缝周围100mm处进行加热，加热温度不低于20℃，在焊接过程中应高于此温度
5构件组装工序已结束，进行检验。
第1章 工艺流程
2.1 基本流程
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2.2 人员与材料的规定与准备
2.2.1 现场施工前根据施工方案和工艺要求，对现场所焊接的构件逐级进行安全技术交底。
3.2.2 人员准备：所有焊工持证上岗，并且焊工的焊接等级达到焊接。焊工停焊时间超过六个月应重新考核。并由相关部门出示合格依据。
2.3 材料准备
2.2.3.1 焊件根据壁厚等级不同，坡口形状应符合相应的规范要求，
2.2.3.2 焊材
a) 对各种金属材料，应根据焊件的设计强度及工艺要求，选择不同化学成分的焊丝，以满足焊接工艺和焊缝机械性能的要求。
2.2.4 检查零件或部件上划线标识内容的一致性和正确性，并对焊道进行清理检查。
2.2.5 焊接前预热
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a)焊接前应对试件进行的预热及保证层间间温度，常用钢材的预热温度应符合表五的规定。
b)焊接前将焊缝两侧进行预热，宽度大于100mm。
c)在预热过程中做好时间变化记录，并安排专业人员看护。
d)如有特殊材质需预热的，应以生产工艺部下发的施工工艺为准。
2.2.6 CO2气体保护焊焊接规范：
2.2.6.1 焊接电流：焊接电流是指焊接时，流经焊接回路的电流，单位一般用安培（A）表示。电流的大小主要取决于送丝速度。送丝的速度越快，则焊接的电流就越大。焊接电流对焊缝的熔深的影响最大。在焊接中正确选择焊接电流起着对飞溅及稳定性起着重要的作用。
2.2.6.2 电弧电压：电压可以影响电弧的长度，电压越高，电弧越长。当感觉焊丝融化不顺畅时，提高电压即可。电弧电压在短路过渡是起着重要作用，等采用合适的电压是可使焊缝稳定，飞溅达到最小。电弧电压与焊缝成型有直接的关系，电弧电压增大，使熔宽增大，而熔深和余高有所减少。
2.2.6.3 焊丝直径：焊丝的直径选个与焊件的厚度、焊缝空间位置及生产率来选择焊丝的规格。
2.2.6.4 焊接速度：焊接速度的快慢与焊接质量有着重要的关心，焊接速度过快，CO2未能充分覆盖焊缝，导致外部空气及水分进去，导致气孔，当焊机速度过慢时，由于局部温度过高，而容易烧穿、组织粗大等缺陷，在焊接中正确选择焊接速度及对焊接质量及焊接速度都能得好很好地结果。通常半自动焊的速度不超过0.5m/min,自动焊的速度不超过1.5m/min。
2.2.6.5 焊丝干伸长：一般焊丝伸出长度约等于焊丝直径的十倍为宜。
2.2.6.6 CO2气体流量：二保焊气体过大，会影响焊接强度，可能导致爆焊；气体太小，则气体的保护力度太小，则无法与空气、水蒸气等隔离，这样很容易产生气孔、裂纹。所以正确选择焊接速度对焊接质量起着重要的作用。在焊接中正确控制焊接的速度并且与焊丝的送丝速度保持一致，这样才能大大降低施工中的缺陷，保证施工中的质量。
2.2.6.7?焊丝伸出长度 焊丝的伸出长度一般为焊丝直径的十倍左右，细丝焊时焊丝伸出长度以8～15mm为宜。焊丝伸出长度过大，气体保护效果差。焊缝被空气侵入形成气孔缺陷几率增大。焊丝电阻热较大，焊接过程不稳定，飞溅较大。焊丝伸出过短，导电嘴受热散热性差，导电嘴使用寿命显著降低。飞溅物也容易烧坏导电嘴 喷嘴。焊缝熔池也不易观察，无法保证焊接质量。合理选择焊丝的伸出长度，才能保证焊接的顺利进行。
焊接质量的好坏是上述焊接参数的综合反应，焊接参数的选择关系着整个焊接的质量问题，焊接方案的选择必须根据焊接材料、焊接形状来确定各种焊接工艺参数。
2.2.6.8 焊接坡口可用可以气割，也可以机械切削而成。当采用火焰切割时，缺棱为1～3mm时，应修磨平整；缺棱3mm时，应用直径不超过3.2mm的与母材匹配的焊条补焊，并修磨平整。当采用机械方法切割坡口时，加工表面不应有台阶，其坡口允许偏差应≤±5℃。
2.2.6.9 碳弧气刨工应经过培训，合格后方可操作。
2.2.6.10 焊缝坡口较大时，严禁在接头间隙中填塞焊条头、钢筋等等杂物。
2.2.7 焊接完成后，应用火焰切割去除引弧和熄弧板，并修磨平整。不得用锤击落引、熄弧板。
2.2.8 焊接完毕，焊工应清理焊缝区的熔渣和飞溅物，并由上级领导检验焊缝外表面质量，合格后应在工艺规定的焊缝及部位做好焊接标识。要求无损检测的焊缝，对于需探伤焊缝，需将焊缝两100mm范围内打磨干净，并通知下探伤委托。
2.2.9 不合格焊件的处理
对于钢结构探伤，若初次探伤未合格，可由焊工重新返修此道焊口，若第二次未返修合格，要求扩探；两次未合格者，对返修后仍不合格的部位应重新制定返修方案，方案经有关技术人员审核批准后方可按返修工艺进行。
2.3操作要点
2.3.1 半自动焊操作技术要点
2.3.1.1.对于垂直或倾斜位置焊接宜采用自下而上焊接，对不开坡口的薄板对接和立角焊咳采用向下焊接；平焊、横焊、仰焊和对接接头可采用左向焊接法。
2.3.1.2合理安排焊件的焊接位置及顺序，防止变形等缺陷。
2.3.1.3在焊件起弧和熄弧位置应设置引弧和熄弧板，将易产生缺陷的位置落在引弧和熄弧板上。
2.3.1.4电咀的选择与焊丝的直径有关，合理选择同种规格电咀，可保证焊丝顺利送丝。
2.3.1.5由于二保焊送丝位置和软管内易赌，应常清理。
2.3.1.6导电咀磨损后孔径增大，引起焊接不能稳定，需重新更换导电咀。导电咀处经常磨损，孔径会逐渐变大，而导电咀孔过大会导致焊丝不稳，从而影响其稳定性，因此必要时应该更换导电嘴。
2.3.1.7作业前，首先将送气软管内残留杂气排净，且送气管的直径应大于300mm，施焊时，送丝软管不可折弯盘曲，必须拉直摆顺。
2.3.2 自动焊操作技术方法
2.3.2.1 平焊：当焊件焊缝较长时，并且焊件较薄时，可采用单面焊双面成型阀，详见下图
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永久钢衬板 临时钢衬板
2.3.2.2 环焊缝：对于环形焊缝分为固定口和转动口，固定口为焊件固定，转动口为焊枪固定，主要解决现场安装的一种焊接方法。
2.3.3 施焊前，应对焊缝周围进行打磨，打磨至金属光泽并且不得有油污等，对焊丝进行检查，是否存在油污及铁锈，并进行清理干净。
2.3.4 以及未焊透等缺陷，在平焊对接时，要求采用引弧板。严格控制焊件的装配间隙和错边。
2.3.5 焊工在上述条件合格后方可施焊。
2.3.6 施焊
2.3.6.1 引弧：半自动采用直接短路引弧法，引弧前将焊丝球形端头前剪去，防止产生飞溅，造成引弧处焊缝缺陷。为消除引弧端头产生气孔、飞溅、焊穿对在焊缝端头引弧的焊件，应在离端头2－4mm处先引弧，然后缓慢的移向端头。待金属熔合后，再以正常的焊接速度前进。
2.3.6.2 根据母材选用正确的焊接方法及焊接规范进行焊接。
2.3.6.3 收弧：完成焊接时，必须保证熔滴金属填满弧坑，并且保证保护气体一直充足，并在熔池未凝固前保持良好的气保护作用，以避免焊接未填充满及气孔裂纹等缺陷。在平对接时，要求采用熄弧板。
2.3.7 自检
2.3.7.1 由于二保焊易产生飞溅，当焊接完毕后，应及时清理焊缝周围的飞溅。
2.3.7.2 采用放大镜进行目视检查，检查焊缝位置及周围是否存在缺陷，尤其注意焊缝位置的焊瘤是否存在裂纹，发现后及时采取措施处理。
2.3.7.3 检查合格后，焊工应在焊缝周围工艺允许范围内做好焊接标识，便于以后留底追踪。
2.3.8 专检：由焊接专业质量检查人员对焊缝质量进行检查，焊缝尺寸的允许偏差及焊缝质量应符合国家标准GB 50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》及JGJ 81-2002《建筑钢结构焊接规程》的规定。
2.3.8.1 焊接时或者焊后出现裂纹时，焊工应暂停施焊，及时查明原因并经专业技术人员进行指导研究后，指定可行方案方可处理。
2.3.8.2 对于返修焊件，同一位置探伤不可超过两次，如若超出，应有专业人员另定方案。
2.3.8.3 焊缝合格后，做好记录，同时将焊件转入下道工序。
第2章质量要求、验收方法以及记录
3.1 质量管理一般规定
3.1.1 焊条焊丝的材质应与被焊件材质相匹配，应有设计图纸要求及行业及国家标准?建筑钢结构焊接技术规程?JGJ 81-2002的规定。
3.1.2严格按本规程及施工图纸和技术文件要求进行施焊、验收。
3.1.3所有查出的不合格焊接部位应按返修工艺执行至检查合格。
3.2 质量控制外观检验
3.2.1 焊缝检查前应将焊件冷却至环境温度，方可进行检查。
3.2.2 焊缝外观应符合下列条款
3.2.2.1 一级焊缝不得存在未焊满，根部收缩，咬边和接头不良等缺陷，焊接接头外观检测时，禁止存在裂纹、未融合、未焊透、条形变形等缺陷。
3.2.2.2 检查二、三级焊缝的外观质量时，应满足相应的缺陷要求。
3.2.3 对接焊缝及完全熔透组合焊缝尺寸允许偏差应符合规定范围。
3.2.4 对于角焊缝焊接凹形时，焊材与母材应该平缓过渡，若加工成凹形时不得在其表面留下切痕。
3.2.5 焊缝感观应达到：鱼鳞纹均匀、成型较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，表面的焊渣和飞溅物应清除干净。
3.2.6 对于焊件的焊脚与焊缝余高应符合相应要求。
3.2.7 对于需要进行焊前预热或焊后热处理的焊缝，其预热温度或后热温度应符合设计规范及图纸要求。
3.2.9焊件焊接后，应对焊件进行矫正，矫正方法一般有机械矫正、热矫正。但对于钢结构焊件来说一般采用热矫正，加热温度不宜大于650℃。太高易使内部组织发生改变。
3.3 质量检测无损检测
对于钢结构探伤来说一般对接焊缝采用超声波探伤、射线探伤、磁粉探伤，其中每种探伤方法，各自有各自的优缺点。，对于一般角焊缝来说，超声波及射线无法检测到，只有采用磁粉检测，超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点；缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性；超声波探伤适合于厚度较大的零件检验。
第3章质量通病防治
目前，钢结构在我国建筑领域中应用的越来越频繁，可以说钢结构是现代建筑不可或缺的一部分，是建筑工程建设的重要组成。同时随着科技的快速发展，焊接技术不断优化，在钢结构工程领域应用十分广泛。近年来，钢结构焊接工程已经成为建筑领域不可缺少的部分，然而，在焊接过程中往往会出现一些无法避免的缺陷，对整个焊接工程的质量或多或少会产生不良影响，进而影响建筑工程的质量。因此，加强钢结构焊接工程的质量管理对整个建筑工程具有重要意义。本文在查阅大量相关文献的基础上，针对钢结构焊接工程中的质量管理进行深刻分析，并提出了可行性的策略，希望给相关业内人事带来一些启示。在整个建筑工程中，影响钢结构工程焊接质量的因素有很多，综合起来可以分为客观因素和主管因素，客观因素包括外部环境、焊接材料质量等，主观因素则包括技术、管理制度等，下面对影响因素进行具体分析。
一是人为因素影响。整个项目工程各个阶段都是受人为因素的影响的，尤其是施工人员，其对钢结构工程焊接质量具有决定性的影响。二是技术因素。在整个建筑工程中，技术几乎涉及到了各个方面，如勘探、设计、施工、检验等。钢结构焊接工程受工程的技术方案和施工工艺等环节的影响，若要保证钢结构工程的焊接质量就需要提升施工技术能力、提高检验、试验技术水平等必要的手段。三是工程管理因素。管理因素可以说是影响钢结构焊接工程质量的重要因素，钢结构工程项目管理系统是否完善以及组织方式的合理性，都会对工程焊接质量管理产生影响。四是环境因素。环境包括天气、项目所在地等自然环境；照明、安全卫生等作业环境；工程建设中涉及的各工种间的协调作业、交叉作业形成的管理环境等，这些环境因素或多或少对焊接质量好坏都存在影响
4.1 待焊处表面应将水、氧化皮、油污清除干净。
4.2 焊前预热、后热，防止裂纹的产生。
4.3 焊材使用前必须进行烘干处理，防止气孔、夹渣等缺陷的产生。
4.4 必须保证坡口的加工、间隙尺寸，防止未焊透或夹渣等焊接缺陷。
4.5 施焊时，按规范的焊接参数进行操作。
4.6 多层焊时，每层焊接后必须将焊接区的熔渣。
4.7 过分地堆高焊缝或表面形状显著不规则对强度不利，应予以避免。
4.8 确定可靠地进行焊道始端与弧坑的处理，如对焊道终端的弧坑为下凹形，焊缝有效厚度不足且在弧坑处容易产生裂纹，在拘束度大的打底焊进应注意。
4.9 因气体保护不完全引发的气孔为最多，所以管理好气体流量及避免风吹散保护气体的同时让焊嘴内设有粘附飞溅是很重要的。
4.10 在横焊位置的多层焊时要注意中间层的焊道形状，否则会千万未熔合及夹渣的可能性增加。
参考文献
[1]于敏，于轮元.磁粉探伤的理论和应注意的问题[J].无损检测NDT，2009，l19—120. 6] 关洪光.焊缝渗透检测应用分析[J].东电力技术，2010，(2)：58—61.
[2]山口裕治.焊接裂纹引起的焊件断裂及其防止方法[J].国外机车车辆工艺，2008，(1)：l2一l6.
[3]汪建华，威新海，钟小敏.焊接结构三维热变形的有限元模拟[J].上海交通大学学报，1994.28（6）59-65
[4]包头钢铁设计研究总院，钢结构设计与计算(第2版)【M】.机械工业出版社，2006
[5]邹斌.建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用[J].江建材，2009，(9)：119—120.龙占云，张罡.焊接缺陷对结构强度的影响[J].无损探伤，1995，(3)：1O—l3.
[6] 汪建华. 焊接结构三维热变形的有限元模拟[J].上海交通大学学报,1994. 28
[7]蔡洪能, 唐慕尧. TIG焊接温度场的有限元分析[J]. 机械工程学报, 1996.32