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【摘 要】 文章在先是对钢结构焊接缺陷的影响因素进行了一个大概的阐述，然后引出对焊接缺陷对施工质量的影响的分析，进而探讨了焊接质量控制的方法。
【关键词】 钢结构；焊接缺陷；施工质量
一、前言
随着近年来钢结构应用的快速发展，钢结构焊接质量直接关系着整个施工的方方面面，在施工中加强对钢结构焊接缺陷对施工质量影响的认识，可以保证施工的质量。
二、钢结构焊接缺陷的影响因素
1、结构因素的影响
焊接结构的设计对焊接变形的影响最关键也是最复杂的因素。虽然焊接工件随拘束度的增加，焊接残余应力增加，焊接变形相应减少，但在焊接变形过程中，工件本身的拘束度是不断变化着的，复杂结构自身的拘束作用在焊接过程中占据主导地位，而结构本身在焊接过程中的拘束度变化情况随结构复杂程度的增加而增加。在设计焊接结构时，常需要采用肋板或加强板来提高结构的稳定性和刚性，这样做不但增加了装配和焊接工作量，而且给焊接变形分析与控制带来了一定的难度。因此，在结构设计时针对结构板的厚度及肋板或加强筋的位置数量等进行优化，对减小焊接变形有着十分重要的作用。
2、工艺因素的影响
焊接工艺对焊接变形的影响方面很多，例如焊接方法、焊接输入电流电压量、构件的定位或固定方法、焊接顺序、焊接胎架及夹具的应用等。在各种工艺因素中，焊接顺序对焊接变形的影响较为显著，一般情况下，改变焊接顺序可以改变残余应力的分布及应力状态，减少焊接变形。多层焊以及焊接工艺参数也对焊接变形有十分重要的影响。焊接工作者在长期研究中，总结出一些经验，利用特殊的工艺规范和措施，达到减少焊接残余应力和变形，改善残余应力分布状态的目的。
三、焊接缺陷对施工质量的影响
1、焊接缺陷产生应力集中
焊接缺陷的形状不同，引起的焊接部位的变化不同，对受力方向角度不同，都会使缺陷周围应力的集中程度不一样。球形空洞缺陷被周围弹性体包围，应力小，当球体逐渐变为片状裂纹时，应力集中就变得十分严重。除了空洞类型的气孔、裂纹和未焊透之外，夹渣也是常见的焊接缺陷，当多个缺陷间的距离较小时，在缺陷区域内将产生很高的应力集中，使这些地方出现缺陷间裂纹将孔间连通。在这种情况下，最大的应力集中出现在两孔的边缘处。在焊接接头中，焊缝焊角尺寸大小、错边和角变形等几何不连续，有些在规范范围内，但都将产生应力集中。接头形式的不同也会产生不同的应力集中，在钢结构常用接头形式中，对接接头的应力集中最小，角接头、T型接头和正面搭接接头的应力集中程度相差不多。搭接接头中，侧面搭接焊缝中沿整个焊缝长度上的应力分布很不均匀，而且焊缝越长，不均匀程度就越高。因此，规范中规定侧面搭接焊缝的计算长度不得大于60倍焊脚尺寸，超过此限值后，即使增加侧面搭接焊缝长度，也不可能降低焊缝两端的应力峰值。
2、焊接缺陷对结构非脆性破坏的影响
焊接缺陷对结构破坏有不同程度的影响，在一般情况下，材料的破坏形式多属于塑性断裂，这时缺陷所引起的强度降低，大致与它所造成承载截面面积的减小成比例。一般标准中，允许焊缝中有个别的、不成串的或非密集型的气孔，气孔截面总量占工作截面的5%时，气孔对屈服极限和抗拉强度极限的影响不大；当出现成串气孔占工作截面的2%时，接头的强度极限急速降低。出现此种情况的主要原因是，焊接时保护气体的中断，使出现成串气孔的同时焊缝金属本身的机械性能下降。焊缝表面或邻近表面的气孔要比深埋气孔更危险，成串或密集气孔要比单个气孔危险的多。夹渣或夹杂物，根据其截面的大小成比例的降低材料的抗拉强度，但对屈服强度的影响小。
3、焊接缺陷对结构脆性破坏的影响
钢结构经常在有缺陷或结构不连续处引发脆性断裂，造成灾难性的破坏。一般情况下，结构中的缺陷造成的应力集中越严重，脆性断裂的危险越大。由于裂缝尖端的尖锐度比其他缺陷要尖锐得多，所以裂纹危害最大。气孔和夹渣等体积类缺陷的存在量低于5%时，如果结构的工作温度不低于材料的塑性-脆性转变温度，它们对结构的安全是无害的。带裂纹的构件临界温度要比夹渣构件高得多。除用转变温度来衡量各种缺陷对脆性断裂影响之外，许多重要焊接钢结构都采用断裂力学作为评价依据，因为用断裂力学可以确定断裂应力和裂纹尺寸与断裂韧度之间的关系。许多焊接结构的脆性断裂都是从微小的裂纹引发的，在一般情况下，由于小裂纹并未达到临界尺寸，结构不会在使用后立即发生断裂。但是小的缺陷和不连续很可能在使用期间出现稳定增长，最后达到临界值，而发生脆性断裂。所以在钢结构使用期间进行定期检查，及时发现和监测接近临界条件的缺陷，是防止钢结构脆性断裂最有效的措施。焊接钢结构承受冲击或局部发生高应变和恶劣环境因素，都容易使焊接缺陷引发脆性断裂。
四、焊接质量控制的方法
1、焊工资质和管理
焊接操作人员属于特殊工种，必须按照有关规定进行焊工技术考试，合格后持证上岗。未经培训、考核合格者，不准上岗作业。企业要编制焊工花名册，并进行严格管理，及时记录和更改相关信息。焊工停焊时间超过6个月的要重新考核上岗。每个月要通过对焊工所焊焊缝通过检验及无损探伤检测后的合格率进行统计，来考核焊工的业绩和工作质量。统计内容包括焊工姓名、编号、构件名称、焊缝数量、不合格项目、焊接合格率和探伤合格率。
2、制定合理的焊接工艺作业指导书
焊接工艺作业指导书是指导操作人员按照一定的方法进行焊接施工的操作规程，没有作业指导书，按照个人想法随意施工会导致焊接施工的质量过程不受控，造成产品质量下降。制定书面的的焊接工艺作业指导书并严格执行，质量才不会失控。
3、焊接工艺试验的评定
焊接工艺试验评定是制定焊接工艺的依据。对首次采用的焊接材料、焊接方法等，必须进行焊接工艺试验的评定，并以此为依据确定焊接工艺。要求如下：对进行焊接工艺试验的人员应具有熟练的焊接技能。若现场遇有妨碍操作时，需进行模拟障碍的焊接工艺试验。针对焊接工艺试验的评定，必须在钢结构进行焊接之前完成。在焊接工艺试验评定过程中所使用的试件钢材或者焊接材料必须要与工程所用的材料相同。对于焊接工艺试验过程中所使用的试件焊缝的外观以及内部质量的无损检测，必须按照有关的规定去完成。应按照钢结构的设计节点形式、钢材类型以及规格及产地等，制定焊接工艺试验评定方案。
4、材质因素的控制
首先，母材的控制。母材所选用的钢材除满足结构的强度、塑料、韧性和疲劳性能要求外，还要求有良好的可焊性，因为母材对焊接质量的影响主要体现在金属材料的焊接性上。
5、保证焊件区的装配质量
焊接质量的好坏与装配质量有着密切关系，焊接前要除了满足标准规定的焊接连接组装允许的偏差。对接焊缝不应和加筋板的角焊缝交错。对接焊缝和角焊缝距离应不小于50mm。方管或圆管在每根构件中允许存在一个接头，但在对接时应加垫宽度不小于30mm的钢衬垫，并与管壁紧贴。管子应开坡口，并留2～3mm间隙，以利于与衬垫板焊透。
6、引弧板与收弧板的设置
对于引弧板与收弧板的设置，主要要求如下：对T形接头、角接接头以及对接接头的主焊缝两端，必须进行与被焊母材、坡口形式以及被焊工件材质相同的引弧板、引出板的设置。在工件焊接完毕后，对引弧板、引出板要使用气割切除且沿边应俢磨平整，严禁采用用锤击落的方式。
五、结束语
通过对钢结构焊接中诸多问题的分析，可以清楚的看出钢结构焊接缺陷对施工质量的影响，一个工程的好坏就是由钢结构焊接水平所决定的，所以一定要提钢结构焊接质量。
参考文献：
[1]姚晋勇.论钢结构焊接现场施工工艺.科技情报开发与经济，2007，17（13）.
[2]徐鹏毅.钢结构焊接现场施工工艺探讨.中国高新技术企业，2008（10）.
[3]景明勇.大跨度空间钢管结构的设计分析和施工技术研究[D].清华大学，2006
【关键词】 钢结构；焊接缺陷；施工质量
一、前言
随着近年来钢结构应用的快速发展，钢结构焊接质量直接关系着整个施工的方方面面，在施工中加强对钢结构焊接缺陷对施工质量影响的认识，可以保证施工的质量。
二、钢结构焊接缺陷的影响因素
1、结构因素的影响
焊接结构的设计对焊接变形的影响最关键也是最复杂的因素。虽然焊接工件随拘束度的增加，焊接残余应力增加，焊接变形相应减少，但在焊接变形过程中，工件本身的拘束度是不断变化着的，复杂结构自身的拘束作用在焊接过程中占据主导地位，而结构本身在焊接过程中的拘束度变化情况随结构复杂程度的增加而增加。在设计焊接结构时，常需要采用肋板或加强板来提高结构的稳定性和刚性，这样做不但增加了装配和焊接工作量，而且给焊接变形分析与控制带来了一定的难度。因此，在结构设计时针对结构板的厚度及肋板或加强筋的位置数量等进行优化，对减小焊接变形有着十分重要的作用。
2、工艺因素的影响
焊接工艺对焊接变形的影响方面很多，例如焊接方法、焊接输入电流电压量、构件的定位或固定方法、焊接顺序、焊接胎架及夹具的应用等。在各种工艺因素中，焊接顺序对焊接变形的影响较为显著，一般情况下，改变焊接顺序可以改变残余应力的分布及应力状态，减少焊接变形。多层焊以及焊接工艺参数也对焊接变形有十分重要的影响。焊接工作者在长期研究中，总结出一些经验，利用特殊的工艺规范和措施，达到减少焊接残余应力和变形，改善残余应力分布状态的目的。
三、焊接缺陷对施工质量的影响
1、焊接缺陷产生应力集中
焊接缺陷的形状不同，引起的焊接部位的变化不同，对受力方向角度不同，都会使缺陷周围应力的集中程度不一样。球形空洞缺陷被周围弹性体包围，应力小，当球体逐渐变为片状裂纹时，应力集中就变得十分严重。除了空洞类型的气孔、裂纹和未焊透之外，夹渣也是常见的焊接缺陷，当多个缺陷间的距离较小时，在缺陷区域内将产生很高的应力集中，使这些地方出现缺陷间裂纹将孔间连通。在这种情况下，最大的应力集中出现在两孔的边缘处。在焊接接头中，焊缝焊角尺寸大小、错边和角变形等几何不连续，有些在规范范围内，但都将产生应力集中。接头形式的不同也会产生不同的应力集中，在钢结构常用接头形式中，对接接头的应力集中最小，角接头、T型接头和正面搭接接头的应力集中程度相差不多。搭接接头中，侧面搭接焊缝中沿整个焊缝长度上的应力分布很不均匀，而且焊缝越长，不均匀程度就越高。因此，规范中规定侧面搭接焊缝的计算长度不得大于60倍焊脚尺寸，超过此限值后，即使增加侧面搭接焊缝长度，也不可能降低焊缝两端的应力峰值。
2、焊接缺陷对结构非脆性破坏的影响
焊接缺陷对结构破坏有不同程度的影响，在一般情况下，材料的破坏形式多属于塑性断裂，这时缺陷所引起的强度降低，大致与它所造成承载截面面积的减小成比例。一般标准中，允许焊缝中有个别的、不成串的或非密集型的气孔，气孔截面总量占工作截面的5%时，气孔对屈服极限和抗拉强度极限的影响不大；当出现成串气孔占工作截面的2%时，接头的强度极限急速降低。出现此种情况的主要原因是，焊接时保护气体的中断，使出现成串气孔的同时焊缝金属本身的机械性能下降。焊缝表面或邻近表面的气孔要比深埋气孔更危险，成串或密集气孔要比单个气孔危险的多。夹渣或夹杂物，根据其截面的大小成比例的降低材料的抗拉强度，但对屈服强度的影响小。
3、焊接缺陷对结构脆性破坏的影响
钢结构经常在有缺陷或结构不连续处引发脆性断裂，造成灾难性的破坏。一般情况下，结构中的缺陷造成的应力集中越严重，脆性断裂的危险越大。由于裂缝尖端的尖锐度比其他缺陷要尖锐得多，所以裂纹危害最大。气孔和夹渣等体积类缺陷的存在量低于5%时，如果结构的工作温度不低于材料的塑性-脆性转变温度，它们对结构的安全是无害的。带裂纹的构件临界温度要比夹渣构件高得多。除用转变温度来衡量各种缺陷对脆性断裂影响之外，许多重要焊接钢结构都采用断裂力学作为评价依据，因为用断裂力学可以确定断裂应力和裂纹尺寸与断裂韧度之间的关系。许多焊接结构的脆性断裂都是从微小的裂纹引发的，在一般情况下，由于小裂纹并未达到临界尺寸，结构不会在使用后立即发生断裂。但是小的缺陷和不连续很可能在使用期间出现稳定增长，最后达到临界值，而发生脆性断裂。所以在钢结构使用期间进行定期检查，及时发现和监测接近临界条件的缺陷，是防止钢结构脆性断裂最有效的措施。焊接钢结构承受冲击或局部发生高应变和恶劣环境因素，都容易使焊接缺陷引发脆性断裂。
四、焊接质量控制的方法
1、焊工资质和管理
焊接操作人员属于特殊工种，必须按照有关规定进行焊工技术考试，合格后持证上岗。未经培训、考核合格者，不准上岗作业。企业要编制焊工花名册，并进行严格管理，及时记录和更改相关信息。焊工停焊时间超过6个月的要重新考核上岗。每个月要通过对焊工所焊焊缝通过检验及无损探伤检测后的合格率进行统计，来考核焊工的业绩和工作质量。统计内容包括焊工姓名、编号、构件名称、焊缝数量、不合格项目、焊接合格率和探伤合格率。
2、制定合理的焊接工艺作业指导书
焊接工艺作业指导书是指导操作人员按照一定的方法进行焊接施工的操作规程，没有作业指导书，按照个人想法随意施工会导致焊接施工的质量过程不受控，造成产品质量下降。制定书面的的焊接工艺作业指导书并严格执行，质量才不会失控。
3、焊接工艺试验的评定
焊接工艺试验评定是制定焊接工艺的依据。对首次采用的焊接材料、焊接方法等，必须进行焊接工艺试验的评定，并以此为依据确定焊接工艺。要求如下：对进行焊接工艺试验的人员应具有熟练的焊接技能。若现场遇有妨碍操作时，需进行模拟障碍的焊接工艺试验。针对焊接工艺试验的评定，必须在钢结构进行焊接之前完成。在焊接工艺试验评定过程中所使用的试件钢材或者焊接材料必须要与工程所用的材料相同。对于焊接工艺试验过程中所使用的试件焊缝的外观以及内部质量的无损检测，必须按照有关的规定去完成。应按照钢结构的设计节点形式、钢材类型以及规格及产地等，制定焊接工艺试验评定方案。
4、材质因素的控制
首先，母材的控制。母材所选用的钢材除满足结构的强度、塑料、韧性和疲劳性能要求外，还要求有良好的可焊性，因为母材对焊接质量的影响主要体现在金属材料的焊接性上。
5、保证焊件区的装配质量
焊接质量的好坏与装配质量有着密切关系，焊接前要除了满足标准规定的焊接连接组装允许的偏差。对接焊缝不应和加筋板的角焊缝交错。对接焊缝和角焊缝距离应不小于50mm。方管或圆管在每根构件中允许存在一个接头，但在对接时应加垫宽度不小于30mm的钢衬垫，并与管壁紧贴。管子应开坡口，并留2～3mm间隙，以利于与衬垫板焊透。
6、引弧板与收弧板的设置
对于引弧板与收弧板的设置，主要要求如下：对T形接头、角接接头以及对接接头的主焊缝两端，必须进行与被焊母材、坡口形式以及被焊工件材质相同的引弧板、引出板的设置。在工件焊接完毕后，对引弧板、引出板要使用气割切除且沿边应俢磨平整，严禁采用用锤击落的方式。
五、结束语
通过对钢结构焊接中诸多问题的分析，可以清楚的看出钢结构焊接缺陷对施工质量的影响，一个工程的好坏就是由钢结构焊接水平所决定的，所以一定要提钢结构焊接质量。
参考文献：
[1]姚晋勇.论钢结构焊接现场施工工艺.科技情报开发与经济，2007，17（13）.
[2]徐鹏毅.钢结构焊接现场施工工艺探讨.中国高新技术企业，2008（10）.
[3]景明勇.大跨度空间钢管结构的设计分析和施工技术研究[D].清华大学，2006