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【摘 要】本文主要介绍钢材焊接相关的内容进行阐述，内容主要包括焊接的方法、在焊接过程中出现的质量缺陷，以及对质量缺陷要如何用质量标准进行控制，和对缺陷的检测方法和预防措施。
【关键词】焊接方法；质量缺陷；质量标准；检测方法；预防措施
Quality control of steel welding
Ren Zhe-jin，Jiang De-zhong
（Zhejiang billion Ha Construction Co.， Ltd Shengzhou Zhejiang 312400）
【Abstract】This paper describes the welding of steel-related content elaborated， mainly include welding methods， quality defects in the welding process， as well as how to control quality defects， and defect detection methods and preventive measures with the quality standards.
【Key words】Welding；Standard quality；Quality defect detection method；Preventive measures
1. 引言
随着世界人口的的不断增长和科学技术的不断进步，钢结构的建筑被越来越广泛的使用。钢结构中很重要的一项内容是焊接连接，而焊接质量对钢结构建筑是十分重要的。只有通过一定的焊接技术标准和检测方法下对焊接质量进行检测，才能减少焊接质量缺陷的出现，也只有这样才能保证整个结构的安全。
2. 钢材焊接概述
在现代的建筑中钢材由于其强度较高、塑性和韧性较好。而且还能够在工厂中实现按照要求的规格进行批量化生产，安装简单等特点，正因为这些优点钢材在建筑中的应用越来越受到人们的关注。受其影响钢材焊接技术也随着钢材的关注程度的提高也被越来越多的学者开始研究。而钢材焊接的本质是通过一定的技术方法，使两个独立的钢材构件之间产生相互作用的力，以达到连接的目的。除此以外钢材焊接还具有焊接的刚度大、无截面削弱、生产效率高、构造简单、材料节省和密闭性好等优点[1]。
2.1 钢材焊接的方法。
虽然钢材焊接具有很多优点并且还有许多焊接的方法，可是最常用的却是电弧焊。电弧焊一般包括：手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊等。
2.2 钢材焊接质量缺陷。
（1）尽管钢材焊接后具有刚度大、截面无削弱、密闭性好等优点，但是在实际焊接操作过程中还是很难避免出现焊接质量缺陷。在焊接中的缺陷主要有：焊瘤、咬边、未熔合、未焊透、气孔夹渣及裂纹等。所以具体对裂纹这个缺陷进行举例分析。
（2）一般对裂纹来说，在钢材焊接中最常出现的裂纹就是热裂纹和冷裂纹。不仅如此这两种裂纹对结构的危害甚大，其中主要体现于几个方面：一减小了焊接构件的工作截面，二会在缺陷处形成严重的应力集中，三对于容器类焊接会造成泄漏问题，四裂纹中存在污垢会加速结构的腐蚀，五一定程度会留下安全隐患，使结构存在不安全的情况。以下则是冷热裂纹出现的原因以及一些其他缺陷的基本情况。特别是对腐蚀而言，因为腐蚀需要的时间比较长久，再加上裂纹起初被忽视的话，如此所导致的后果是非常严重的。而导致的后果不仅仅是经济上的损失，更有可能会夺取人的生命。
2.2.1 冷裂纹。
冷裂纹是在低或中合金钢的热影响区或焊缝中，在焊接后一段时间内出现的裂纹。冷裂纹的出现并不是没有原因的，影响其出现的主要因素有以下几个：（1）母材的淬硬；（2）扩散氢的含量；（3）焊接残余应力[3]，所以从这几个因素可以看出母材的碳当量不宜太高，板厚在焊接中也需要尽可能不要太厚，扩散氢含量亦不能高于临界扩散氢含量。若在这三个因素中任何一个未达到要求规定的，则就很可能会在焊接中出现冷裂纹现象。
2.2.2 热裂纹
而热裂纹产生的原因是冶金因素和力学因素共同作用的结果。尤其在冶金过程中特别要控制硫、磷、碳等元素的含量。因为若是将碳含量控制在0.10%以下，热裂纹的产生就会大大降低，反之产生的可能性就会大大增加。
2.2.3 其他缺陷
对于咬边主要是焊接是母材出现沟槽和凹陷等情况，未熔合则是主要母材和焊缝未熔合结合在一起。气孔则是在焊接中焊池吸入了过多的气体。虽然上述的缺陷有些用肉眼是很难判断的所以对这些个焊接的质量需要用一定的标准来约束。
2.3 钢材焊接的质量标准。
（1）在焊接过程中主要是形成焊缝形式的连接，所以对钢材焊接的质量检测主要是对焊缝质量的检测。为了减少焊接质量缺陷的出现，因此需要通过一定的质量标准对焊缝进行对比。若是焊缝的质量未达到质量标准的规定要求，这说明该焊接质量为不合格。这也表示在该种情况下焊接所得的整体构件的质量为不合格。不仅如此除缺陷质量标准外还需要对焊缝钢材的各种强度设计进行相应的质量标准检验。所以焊接质量标准的实际作用也和混凝土强度评定标准一样。在利比亚过去20个不同项目的完整的混凝土抗压强度，通常是通过150毫米标准的立方体试件进行测试后获得的。最后从这些项目测试结果的数据得到，28天后的混凝土强度是按照正态分布进行分布的[4]。因此标准的实际作用就是为了质量控制而来的。
（2）具体在《钢结构工程施工质量验收规范》规定：焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、二级焊缝除外观检查外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准[5]。具体的一、二级质量标准见下表1。 （3）对于角焊缝而言，除钢管结构外焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍即1.2t也不宜小于较厚的焊件厚度的1.5 ，其中t为焊件厚度。而且焊脚尺寸应尽可能的取较大整数。除此以外，焊缝的强度也应该达到设计标准规定的。
（4）由此可见钢材焊接质量标准对于控制焊接质量是何其重要。因为标准在钢材焊接过程中起到了指导性的作用，引导钢材焊接按事前设计的要求来进行，以此达到焊接质量控制的目的。
（5）但是质量标准一旦定下来并不是固定的，只能说在一段时间内质量标准是不会变的，可是随着技术的进一步发展标准也会与时俱进，并会形成于当时技术相适应且达到安全使用性能的质量标准。
3. 钢材焊接质量的检测方法
（1）虽然上述所说的标准作用很大但是要如何使抽象的质量情况信息实现数据化后再与质量标准进行比对这才是关键。比如焊接质量的与质量标准比较很有可能存在差异，但是我们虽然知道标准中的信息，但并不知道实际操作中焊接质量的各种信息。因此这个时候我们就需要使用一定的方法来对焊接的质量进行检测，并以一定的直观性数据来体现。
（2）其中在高强度电阻焊接质量控制中就有这么一种具有良好发展前景的检测方法3MA无损检测方法，简称3MA法。其主要的原理是钢材的机械性能和微观结构（相、晶粒尺寸）存在一定关系。再利用交变磁场变化的电磁测试进行测试就能够检测出被测物的机械性能，接着再与相关的标准进行对比，这样就能够得到钢材焊接的质量信息等情况[6]。
（3）当然除该方法外还有超声波探伤和射线探伤等方法。其中超声波探伤主要利用超声波在不同的介质中传播的速度不同，这样若是焊接的焊缝中存在质量缺陷则必会形成至少一个的不同介质的交界面，如此再根据上诉的条件就能够判断出焊接质量是否存在质量缺陷等问题了。
4. 钢材焊接质量的预防措施
由此可知在钢材焊接过程中会有许多的焊接质量缺陷的出现，因此我们需要采取一定的措施来预防这些缺陷的出现。相应的预防措施则应该从以下五个方面入手包括：人、机械、材料、工艺、环境。
4.1 人员方面。
主要应注重焊工的职业技能和习惯、以及对质量的意识。因为在焊接质量控制过程中有时候人的因素也会导致焊接质量缺陷，而这样的情况本可以避免的。所以对于一个好的焊工，他的质量意识是要非常强、且非常敬业爱岗，真正做到干一行、爱一行、钻一行。同时对于实地操作的员工应许严格审查其的工作上岗资格。尽量避免无证上岗而造成的质量问题。
4.2 机械方面。
对于机械设备的选择上，一般选择综合性能较好的设备。在设备选择中原则是专机专用，设备性能指标优中选优[7]。只有这样才能确保焊接的质量。
4.3 材料方面。
在焊接材料的选定方面一般都是有专业技术人员经过计算，筛选并经过试验选定，其中的原则是在保证各种技术数据可靠的情况下，应选择材料可焊性好容易采购的材料。同时在材料选择中应严格控制硫、磷、碳等有害杂质的含量。
4.4 工艺方面。
在钢材焊接的工艺方面主要要选择合理的焊缝形状。因为焊接接头形状样式不同，将影响到焊缝的受力状态、结晶条件和热的分布，由此造成的裂纹倾向亦会不同。除此以外还需合理调整焊接参数。如在平焊时，焊缝成形系数随焊接电流的增大而减少，随电弧电压的增大而增大[8]。
4.5 环境方面。
主要是材料在运输保存到应用前的存放环境，如焊接材料一般都具有存放环境的要求。如一般材料不宜存放于风吹日晒，潮湿的环境中。因为在该种环境下材料容易被腐蚀进而影响其强度的性能。所以环境方面也能够影响到钢材焊接质量。
5. 钢材焊接技术的发展趋势
（1）随着世界及我国制造产业的不断发展，焊接技术已经成为了一门基础技术应用到各个行业，并且焊接技术的水平也逐步得到了很大提高。同时随之带来的是焊接工艺和方法的不断涌现，专业焊接技术设备的不断更新。其钢材焊接技术的发展就是要达到高效、节能、优质及其工艺过程数字化、自动化、智能化控制等目标[9]。
（2）而对于我国的钢材焊接技术发展趋势而言，虽然当前我国焊接材料产量位居世界首位，但是在产品结构和高品质焊接材料的生产上与先进国家相比还是有很大差距。主要表现有：一焊接材料预处理上缺少专业的技术和体系，二改善焊条药皮密实度上不够完善，三生产车间环境治理上与发达国家有差距等[10]。总体而言我国的焊接技术还有很大的提升空间。特别是在高端焊接产品，特种助焊剂这几个方面。
（3）但是随着目前中国对于科学研究方面的注重程度，钢材焊接技术相信会得到更大程度的提升，与发达国家之间的技术差距相信也会逐渐的缩短。
6. 结束语
总体而言，随着时代的进步，钢材的应用领域会越发的宽广，所以钢材焊接质量的控制也会面临巨大的挑战。但是只要通过一定的检测方法和达到标准的规定，同时也做好相关的焊接质量控制预防措施，就可以大大减低焊接质量缺陷的出现，以此保证焊接在钢材结构中应用的安全性。最终使得项目达到质量、成本、进度相统一。
参考文献
[1] 王少寒. 钢结构工程焊接工艺综述[J]. 科技风， 2013，（6）：123.
[2] 谷安军. 电焊焊接技术浅析[J]. 科学与财富， 2013，（9）：198.
[3] 刘建华. 钢材焊接接头缺陷产生原因及预防[J]. 科技与企业， 2013，（17）： 250～254.
[4] Mohamed S，Alazhari and Mila M.，Al Shebani. Assessment of concrete Quality in Libya[J]. Procedia Engineering 54（2013）：117～126.
[5] 戴国欣. 钢结构[M]. 湖北：武汉理工大学出版社， 2012. 28.
[6] R.Neugebauer，T.Wiener，A.Zosch. Quality control of resistance spot welding of high strength steels[J]. Procedia CIRP12（2013）：139～144.
[7] 刘值金. 建筑安装工程中焊接质量的控制[J]. 陕西建筑， 2009（4）：36～38.
[8] 张辉. 浅谈钢材焊接裂纹成因与防治措施[J]. 科技创新与应用， 2012，（10）：74.
[9] 李军阳. 浅谈焊接技术的发展趋势[J]. 中小企业管理与科技， 2013，（19）：296 ～297.
[10] 肖汉维. 浅谈我国的焊接技术现状及发展[J]. 中国化工贸易， 2013，（8）：385.
【关键词】焊接方法；质量缺陷；质量标准；检测方法；预防措施
Quality control of steel welding
Ren Zhe-jin，Jiang De-zhong
（Zhejiang billion Ha Construction Co.， Ltd Shengzhou Zhejiang 312400）
【Abstract】This paper describes the welding of steel-related content elaborated， mainly include welding methods， quality defects in the welding process， as well as how to control quality defects， and defect detection methods and preventive measures with the quality standards.
【Key words】Welding；Standard quality；Quality defect detection method；Preventive measures
1. 引言
随着世界人口的的不断增长和科学技术的不断进步，钢结构的建筑被越来越广泛的使用。钢结构中很重要的一项内容是焊接连接，而焊接质量对钢结构建筑是十分重要的。只有通过一定的焊接技术标准和检测方法下对焊接质量进行检测，才能减少焊接质量缺陷的出现，也只有这样才能保证整个结构的安全。
2. 钢材焊接概述
在现代的建筑中钢材由于其强度较高、塑性和韧性较好。而且还能够在工厂中实现按照要求的规格进行批量化生产，安装简单等特点，正因为这些优点钢材在建筑中的应用越来越受到人们的关注。受其影响钢材焊接技术也随着钢材的关注程度的提高也被越来越多的学者开始研究。而钢材焊接的本质是通过一定的技术方法，使两个独立的钢材构件之间产生相互作用的力，以达到连接的目的。除此以外钢材焊接还具有焊接的刚度大、无截面削弱、生产效率高、构造简单、材料节省和密闭性好等优点[1]。
2.1 钢材焊接的方法。
虽然钢材焊接具有很多优点并且还有许多焊接的方法，可是最常用的却是电弧焊。电弧焊一般包括：手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊等。
2.2 钢材焊接质量缺陷。
（1）尽管钢材焊接后具有刚度大、截面无削弱、密闭性好等优点，但是在实际焊接操作过程中还是很难避免出现焊接质量缺陷。在焊接中的缺陷主要有：焊瘤、咬边、未熔合、未焊透、气孔夹渣及裂纹等。所以具体对裂纹这个缺陷进行举例分析。
（2）一般对裂纹来说，在钢材焊接中最常出现的裂纹就是热裂纹和冷裂纹。不仅如此这两种裂纹对结构的危害甚大，其中主要体现于几个方面：一减小了焊接构件的工作截面，二会在缺陷处形成严重的应力集中，三对于容器类焊接会造成泄漏问题，四裂纹中存在污垢会加速结构的腐蚀，五一定程度会留下安全隐患，使结构存在不安全的情况。以下则是冷热裂纹出现的原因以及一些其他缺陷的基本情况。特别是对腐蚀而言，因为腐蚀需要的时间比较长久，再加上裂纹起初被忽视的话，如此所导致的后果是非常严重的。而导致的后果不仅仅是经济上的损失，更有可能会夺取人的生命。
2.2.1 冷裂纹。
冷裂纹是在低或中合金钢的热影响区或焊缝中，在焊接后一段时间内出现的裂纹。冷裂纹的出现并不是没有原因的，影响其出现的主要因素有以下几个：（1）母材的淬硬；（2）扩散氢的含量；（3）焊接残余应力[3]，所以从这几个因素可以看出母材的碳当量不宜太高，板厚在焊接中也需要尽可能不要太厚，扩散氢含量亦不能高于临界扩散氢含量。若在这三个因素中任何一个未达到要求规定的，则就很可能会在焊接中出现冷裂纹现象。
2.2.2 热裂纹
而热裂纹产生的原因是冶金因素和力学因素共同作用的结果。尤其在冶金过程中特别要控制硫、磷、碳等元素的含量。因为若是将碳含量控制在0.10%以下，热裂纹的产生就会大大降低，反之产生的可能性就会大大增加。
2.2.3 其他缺陷
对于咬边主要是焊接是母材出现沟槽和凹陷等情况，未熔合则是主要母材和焊缝未熔合结合在一起。气孔则是在焊接中焊池吸入了过多的气体。虽然上述的缺陷有些用肉眼是很难判断的所以对这些个焊接的质量需要用一定的标准来约束。
2.3 钢材焊接的质量标准。
（1）在焊接过程中主要是形成焊缝形式的连接，所以对钢材焊接的质量检测主要是对焊缝质量的检测。为了减少焊接质量缺陷的出现，因此需要通过一定的质量标准对焊缝进行对比。若是焊缝的质量未达到质量标准的规定要求，这说明该焊接质量为不合格。这也表示在该种情况下焊接所得的整体构件的质量为不合格。不仅如此除缺陷质量标准外还需要对焊缝钢材的各种强度设计进行相应的质量标准检验。所以焊接质量标准的实际作用也和混凝土强度评定标准一样。在利比亚过去20个不同项目的完整的混凝土抗压强度，通常是通过150毫米标准的立方体试件进行测试后获得的。最后从这些项目测试结果的数据得到，28天后的混凝土强度是按照正态分布进行分布的[4]。因此标准的实际作用就是为了质量控制而来的。
（2）具体在《钢结构工程施工质量验收规范》规定：焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、二级焊缝除外观检查外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准[5]。具体的一、二级质量标准见下表1。 （3）对于角焊缝而言，除钢管结构外焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍即1.2t也不宜小于较厚的焊件厚度的1.5 ，其中t为焊件厚度。而且焊脚尺寸应尽可能的取较大整数。除此以外，焊缝的强度也应该达到设计标准规定的。
（4）由此可见钢材焊接质量标准对于控制焊接质量是何其重要。因为标准在钢材焊接过程中起到了指导性的作用，引导钢材焊接按事前设计的要求来进行，以此达到焊接质量控制的目的。
（5）但是质量标准一旦定下来并不是固定的，只能说在一段时间内质量标准是不会变的，可是随着技术的进一步发展标准也会与时俱进，并会形成于当时技术相适应且达到安全使用性能的质量标准。
3. 钢材焊接质量的检测方法
（1）虽然上述所说的标准作用很大但是要如何使抽象的质量情况信息实现数据化后再与质量标准进行比对这才是关键。比如焊接质量的与质量标准比较很有可能存在差异，但是我们虽然知道标准中的信息，但并不知道实际操作中焊接质量的各种信息。因此这个时候我们就需要使用一定的方法来对焊接的质量进行检测，并以一定的直观性数据来体现。
（2）其中在高强度电阻焊接质量控制中就有这么一种具有良好发展前景的检测方法3MA无损检测方法，简称3MA法。其主要的原理是钢材的机械性能和微观结构（相、晶粒尺寸）存在一定关系。再利用交变磁场变化的电磁测试进行测试就能够检测出被测物的机械性能，接着再与相关的标准进行对比，这样就能够得到钢材焊接的质量信息等情况[6]。
（3）当然除该方法外还有超声波探伤和射线探伤等方法。其中超声波探伤主要利用超声波在不同的介质中传播的速度不同，这样若是焊接的焊缝中存在质量缺陷则必会形成至少一个的不同介质的交界面，如此再根据上诉的条件就能够判断出焊接质量是否存在质量缺陷等问题了。
4. 钢材焊接质量的预防措施
由此可知在钢材焊接过程中会有许多的焊接质量缺陷的出现，因此我们需要采取一定的措施来预防这些缺陷的出现。相应的预防措施则应该从以下五个方面入手包括：人、机械、材料、工艺、环境。
4.1 人员方面。
主要应注重焊工的职业技能和习惯、以及对质量的意识。因为在焊接质量控制过程中有时候人的因素也会导致焊接质量缺陷，而这样的情况本可以避免的。所以对于一个好的焊工，他的质量意识是要非常强、且非常敬业爱岗，真正做到干一行、爱一行、钻一行。同时对于实地操作的员工应许严格审查其的工作上岗资格。尽量避免无证上岗而造成的质量问题。
4.2 机械方面。
对于机械设备的选择上，一般选择综合性能较好的设备。在设备选择中原则是专机专用，设备性能指标优中选优[7]。只有这样才能确保焊接的质量。
4.3 材料方面。
在焊接材料的选定方面一般都是有专业技术人员经过计算，筛选并经过试验选定，其中的原则是在保证各种技术数据可靠的情况下，应选择材料可焊性好容易采购的材料。同时在材料选择中应严格控制硫、磷、碳等有害杂质的含量。
4.4 工艺方面。
在钢材焊接的工艺方面主要要选择合理的焊缝形状。因为焊接接头形状样式不同，将影响到焊缝的受力状态、结晶条件和热的分布，由此造成的裂纹倾向亦会不同。除此以外还需合理调整焊接参数。如在平焊时，焊缝成形系数随焊接电流的增大而减少，随电弧电压的增大而增大[8]。
4.5 环境方面。
主要是材料在运输保存到应用前的存放环境，如焊接材料一般都具有存放环境的要求。如一般材料不宜存放于风吹日晒，潮湿的环境中。因为在该种环境下材料容易被腐蚀进而影响其强度的性能。所以环境方面也能够影响到钢材焊接质量。
5. 钢材焊接技术的发展趋势
（1）随着世界及我国制造产业的不断发展，焊接技术已经成为了一门基础技术应用到各个行业，并且焊接技术的水平也逐步得到了很大提高。同时随之带来的是焊接工艺和方法的不断涌现，专业焊接技术设备的不断更新。其钢材焊接技术的发展就是要达到高效、节能、优质及其工艺过程数字化、自动化、智能化控制等目标[9]。
（2）而对于我国的钢材焊接技术发展趋势而言，虽然当前我国焊接材料产量位居世界首位，但是在产品结构和高品质焊接材料的生产上与先进国家相比还是有很大差距。主要表现有：一焊接材料预处理上缺少专业的技术和体系，二改善焊条药皮密实度上不够完善，三生产车间环境治理上与发达国家有差距等[10]。总体而言我国的焊接技术还有很大的提升空间。特别是在高端焊接产品，特种助焊剂这几个方面。
（3）但是随着目前中国对于科学研究方面的注重程度，钢材焊接技术相信会得到更大程度的提升，与发达国家之间的技术差距相信也会逐渐的缩短。
6. 结束语
总体而言，随着时代的进步，钢材的应用领域会越发的宽广，所以钢材焊接质量的控制也会面临巨大的挑战。但是只要通过一定的检测方法和达到标准的规定，同时也做好相关的焊接质量控制预防措施，就可以大大减低焊接质量缺陷的出现，以此保证焊接在钢材结构中应用的安全性。最终使得项目达到质量、成本、进度相统一。
参考文献
[1] 王少寒. 钢结构工程焊接工艺综述[J]. 科技风， 2013，（6）：123.
[2] 谷安军. 电焊焊接技术浅析[J]. 科学与财富， 2013，（9）：198.
[3] 刘建华. 钢材焊接接头缺陷产生原因及预防[J]. 科技与企业， 2013，（17）： 250～254.
[4] Mohamed S，Alazhari and Mila M.，Al Shebani. Assessment of concrete Quality in Libya[J]. Procedia Engineering 54（2013）：117～126.
[5] 戴国欣. 钢结构[M]. 湖北：武汉理工大学出版社， 2012. 28.
[6] R.Neugebauer，T.Wiener，A.Zosch. Quality control of resistance spot welding of high strength steels[J]. Procedia CIRP12（2013）：139～144.
[7] 刘值金. 建筑安装工程中焊接质量的控制[J]. 陕西建筑， 2009（4）：36～38.
[8] 张辉. 浅谈钢材焊接裂纹成因与防治措施[J]. 科技创新与应用， 2012，（10）：74.
[9] 李军阳. 浅谈焊接技术的发展趋势[J]. 中小企业管理与科技， 2013，（19）：296 ～297.
[10] 肖汉维. 浅谈我国的焊接技术现状及发展[J]. 中国化工贸易， 2013，（8）：385.