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黑土坡水电站金属结构的焊接质量 |
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| 黑土坡水电站金属结构的焊接质量 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 10:51:03  |
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黑土坡水电站金属结构的焊接质量
曾传荣
四川二滩国际工程咨询有限责任公司 四川 成都 610072
1 前言
黑土坡水电站金属结构由闸门、拦污栅、门式启闭机、台式启闭机、桥机和其它各种构件组成，主要为通过焊接工艺组合成的产品。因此，在金属结构制造与安装中，焊接质量将直接关系到金属结构产品的质量。焊接质量是规范（标准）—设计—工艺—工装—组对—焊接资格—焊接材料—实际施工技术—验收方法及手段等一系列技术和管理的综合体现，其中任一个环节出问题，焊接质量将不能得到保障。
2 重视焊缝设计的科学性、合理性和经济性
2.1 焊缝设计的合理性
从全面质量管理角度看，质量好的产品，首先是要有好的设计，然后按设计及规范要求生产。为此，设计应体现出科学、合理的产品指标和经济技术指标。焊接设计是其质量管理与控制系统的关键。金属结构的设计一般是根据使用工况和受力情况进行焊缝设计。对复杂工况的重要部位，焊缝质量的级别要定高一些，尽量选择能焊透的焊缝；对一般荷载的普通工况，焊缝的“类”别和“级”别可低一些，以体现设计的合理性及经济性。
2.2 正确、合理选用焊缝的级与类
“级”是焊缝自身质量的评定标准。按外观质量
将焊缝分三级；按超声波探伤将焊缝内部质量分为三级；按射线探伤将焊缝分为四级。“类”是对焊缝重要性的划分。按《水工建筑物金属结构制造安装及验收规范》要求，“类”用中文字一、二、三表示，“级”用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ表示，但也有一些规范只有级而不分类。为此，就应注明用什么方法，什么标准，还应注明探伤百分比。
3 完善标准体系，加强标准意识
焊接是一个系统工程，是综合的技术和管理过程，因此从制造标准、设计确定到无损探伤的每一环节、每道工序的质量要素，都要实行标准化的科学管理。
3.1 完善标准体系
标准是管理的基础，是设计、生产和使用维护的依据，没有标准就形不成科学管理机制，也就没有质量可言。但目前尚未充分体现出标准的管理作用，不规范的、自由式的管理模式仍在沿袭，即使有一些标准，也往往流于形式。如金属结构的焊接、焊材、管理存放、焊接工艺、焊接质量、焊接坡口的加工组对和焊工考核等都有规范、标准可循，但未能严格执行，往往是出了问题才找规范。
3.2 加强标准意识
在一些工程施工中，某些焊缝的焊脚长度、咬边、焊缝边缘直线度、飞溅和余高差等往往不符合规范要求，施焊工对焊缝外观质量指标知之甚少。这不是个别现象，而是具有普遍性，标准的管理作用在这种状态下当然无法实现。因此，必须以技术标准为主体，建全管理标准和工作标准所形成的管理体系，把分散的、自然管理的技术标准，组织到自觉的、有机的管理水平上。只有建全了管理体系，树立良好的标准意识，标准的管理作用才能充分体现出来，质量才能得到保障。
4 焊缝坡口加工和组对
4.1 坡口的加工和组对
这是决定焊缝质量的重要环节。一般，一、二类焊缝对坡口的质量要求较高，对坡口组装的间隙要求较严格，坡口的角度、长度等几何尺寸应进行机加工。因为如坡口角度、钝边尺寸和间隙控制不当，将直接影响焊缝的焊接质量，同时坡口及附近的清洁度也不容忽视。
4.2 焊口组对
国外对压力容器和管道的焊口组对，质量控制十分严格，要求每一个焊口经监察部门严格检查认可后方能进行施焊。即是对焊口组对的点焊，也有严格的要求，除了要求合格焊工施焊，点焊所用焊条必须与正式焊缝的焊条相同，使用要求、预热和焊透等也应与正式焊缝要求相同。总之，对坡口组对质量要有检查、有确认、有记录、有签证、有编号和有档案。对一些不作探伤要求的一、二类焊缝，更应重视这一环节，否则工艺得不到保证，质量难以达到规定要求。
5 加强工艺作风和工艺纪律
5.1 工艺法规意识
在施工中应树立工艺法规意识，施工操作要标准化，行业要规范化。
在一些工程施工中，工人的工艺意识不强，工艺作风不严，直接影响了焊缝的焊接质量。如施焊前，对焊接坡口及其两侧的铁锈、熔渣、油垢、水锈等未作清理即随意焊接，致使焊缝处不能有效接合，严重影响焊缝质量。多层施焊时，不注意错缝要求，造成接头集中，影响焊接质量。如某部件钢板厚30mm，对接焊缝按规范要求须焊7层16道，有的工人只焊6层8道，更有甚者焊2层2道，即便该焊缝能达到射线探伤检查要求的标准，然而由于焊接层数与道数远低于规范要求，焊接热能量过大且集中，特别是过热影响区钢材的内部晶粒受热严重涨大，导致金相组织改变而变脆，使焊接部位的钢材塑性和韧性指标远低于规范、设计及工艺的要求。虽然射线探伤检查指标能合格，但塑性和韧性指标很难保证。只有在焊条直径、电流、电压、焊接层次和预热温度均严格按规范、设计和工艺规程要求执行，才能保证焊接质量。
5.2 加强焊接质量管理
焊接施工管理的问题，将直接影响焊缝质量。在实际施工中，各种不良作风，如焊接材料不按要求进行烘焙和保管，随意在工件上堆放异物和擦弧、乱丢焊条头、任意向焊口中填塞钢筋和代用材料、施焊时不打药皮、不清飞溅等，严重危害焊缝的质量。
焊接施工中常出现这样现象，工人按领料单领出50根焊条，施工中用去40根，按要求应交回10根焊条，有时只交回8根，另两根焊条或焊条头未交回。这看似小事，但带来的危害极大。试想，若流失的是焊条头，说明工作作风存在问题；若是两根焊条，则可能在未经烘干或不明材质的情况下用到其它焊缝中，影响其它焊缝的质量。
施工中为了引弧方便，随意在母材上擦弧。在此必须强调：擦弧的瞬间温度可达1 400℃以上，将导致以下几种后果，一是擦弧处产生温度应力；二是对于低碳合金钢，还会产生淬硬性改变；三是引起电化学腐蚀。这些均将严重影响母材和焊缝的质量。为此，焊接应在坡口上引弧、熄弧，熄弧时应将坑填满。
焊缝的连接一般都按强度设计，因此对焊缝填料有严格的要求。必须用强度匹配的焊条施焊，且应良好熔合。但常常出现焊口组对间隙较大，不按要求进行堆焊或重新焊口组对，而向焊口添加焊条、钢筋或其它代用材料。焊口加入异物后，因母材与填塞物熔点不相同，肯定不能完全熔合，连接的可靠性降低，所以绝对不能容许，必须彻底禁止。
5.3 坚持持证上岗
凡参加水利水电工程金属结构焊接的焊工，必须持证上岗。焊工均应按要求进行考核，经考试合格后，方能担任一、二类焊缝的焊接工作。如果中断焊接工作六个月以上，应经过复核考试。当进行新钢种或新工艺焊接时，应进行相应内容的补充考试。另外，焊工焊接的钢材种类、焊接方法和焊接位置等均应与焊工所持考试合格的项目相符。只有坚持合格焊工上岗施焊（尤其一、二类焊缝）制度，才能保证焊接施工质量。
6 焊接工程质量管理的直观评价
评价焊接工程的管理状态（质量保证能力），应从采用的钢材牌号、厚度、焊接方法、工艺及坡口型式等，拟定坡口加工、组对、清理、预热温度、层间温度、焊接位置、焊接参数、焊接层数和道数、焊后消除应力等工艺，并对每一工序的各种质量状态取样。用各工序间的取证材料进行统计分析，测算工序能力指数CP值，确定焊接管理状态。
焊接质量分内部质量和直观质量两种。直观质量评价是指焊缝的最终质量，包括焊缝内部的无损探伤和外观质量。内部质量评价是通过无损探伤报告的统计分析（一般是对100张X光底片和报告进行统计分析），当焊缝的一次抽检合格率达95％以上，或长100m以上焊缝的超声波一次抽检合格率在93％以上，则认为焊接工程的焊接管理状态合格。外观质量评价一般选定某一有代表性的尺寸，如角焊缝的焊脚K值评价，随机取样测定100个以上尺寸，计算离散系数标准偏差σn－1和工序能力指数CP。当CP值大于1时，则认为工程管理状态合格，焊缝的内部质量和外部质量均合格。
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