浅析水工金属结构产品的焊接检验

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摘要：在水工钢结构制造安装现场建立质量保证体系，使水工钢结构的制造安装从工装设计、工艺制订、材料采购、资源配置、焊接、检验等都在受控条件下进行，从而保证水工钢结构的制造安装质量，确保金结设备的安全可靠运行。其中焊接工序是钢结构制造、安装生产中的一道关键工序，焊接质量的好坏在产品的使用中起着至关重要的作用，焊接检验是保证焊接产品质量的重要措施。

关键词：水工钢结构；焊接检验；质量；控制

Abstract: at the installation site to establish quality assurance system in manufacturing steel hydraulic structures, makes the manufacture of hydraulic steel structure installation from tooling design, process planning, material procurement, resource allocation, welding, testing, under controlled conditions, so as to ensure the manufacture of hydraulic steel structure installation quality, ensure the safe and reliable operation metal equipment. The welding process is a key process in the production of manufacturing, installation of steel structure, welding quality plays a crucial role in the use of products, welding inspection is an important measure to ensure the quality of welding products.

Keywords: hydraulic steel structure; welding; quality; control

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

在水利工程金属结构制造安装中，主要制作工序是组装和焊接，其中焊接工序是钢结构制造、安装生产中的一道关键工序，其质量的好坏直接影响金结设备安全运行的可靠性，因此，各有关水工钢结构设计、制造安装及验收规程规范，都对焊接这一环节给予了充分地重视，并对其施工质量指标作了明确的规定。从目前钢结构所发生的事故分析看，大多在焊缝及热影响区，直接关系到钢结构制造、安装质量，因此焊接质量的好坏在产品的使用中起着至关重要的作用，而焊接检验是保证焊接产品质量的重要措施。

一、焊接检验的作用与意义

焊接生产的质量检验简称焊接检验，它是根据产品的有关标准和技术要求，对焊接生产过程中的原材料、半成品、成品的质量以及工艺过程进行检查和验证。目的是保证产品符合质量要求，防止废品的产生。

焊接检验对生产者，是保证产品质量的手段；对主管部门，是对企业进行质量评定和监督手段；对用户，则是对产品进行验收的重要手段。检验结果是产品质量、安全和可靠性评定的依据。

二、质量检验的依据

1.施工图样：图样规定了产品加工制造后必须达到的材质特性、几何特性以及加工精度的要求。

2.技术标准：包括国家的、行业的或企业的有关标准和技术法规。在这写标准或法规中规定了产品的质量要求和质量评定的方法。

3.制造的工艺文件：如工艺规程等，在这些文件中根据工艺特点提出必须满足的工艺要求。

4.订货合同：在订货合同中有时对产品提出附加要求，作为图样和技术文件的补充规定，同样是制造和验收的依据。

三、质量检验方式

产品在生产过程中可以采用各种检验方式来达到质量保证与控制。重型或大型复杂的焊接结构，多是单件或小批生产，为了及时发现制造过程中的质量问题，避免产生废品，一般对每一道关键工序都采取按工艺流程和按检验制度相结合的检验方式进行。

常用质量检验方式的分类及其特征

四、焊接检验方法及其分类

焊接质量检验的方法，按其特点和内容可分为下表中三大类。

（一）破坏性检验

1.焊接接头的力学性能试验

⑴拉伸试验：测定接头的强度（屈服点，抗拉强度）和塑性（伸长率、断面收缩率），同时还可以发现焊缝断口处的缺陷，并可验证所选用的焊材及焊接工艺正确与否。

⑵弯曲试验：用以检验接头的塑性，并可以反映出接头各区的塑性差别，暴露焊接缺陷和考核熔合线的结合质量。

⑶冲击试验：考核焊缝金属和焊接接头的冲击韧度和缺口敏感性。

⑷硬度试验：测定焊缝金属和热影响区的硬度并可间接估算材料的强度，用以比较出接头各区的性能差别及热影响区的淬硬倾向。

2.金相检验

观察、研究由于焊接热过程和冶金特点所造成的金组织变化和微观缺陷，从而对焊接材料、工艺方法和参数作出相应的评价。

⑴ 宏观金相检验：

①宏观组织分析：用以了解焊缝一次结晶组织的粗细程度，熔池形状及尺寸；焊接接头各区域的界限和尺寸以及各种焊接缺陷等；

②宏观断口分析：检查未熔合或熔合不良、未焊透等缺陷；

③钻孔检验：对焊缝局部钻孔，检查焊缝的内部气孔，确定焊缝的显微缺陷和金相组织。

⑵微观金相检验：在光学（或电子）显微镜下进行分析，确定焊缝的显微缺陷和金相组织。

(二)非破坏性检验

1.外观检验：以肉眼观察为主，必要时利用放大镜，量具及样板等对焊缝外观尺寸和焊缝表面质量进行100%检查。

①焊缝外形尺寸应符合设计图样和工艺文件规定，焊缝高度不低于母材，焊缝与母材应圆滑过渡。

②焊缝和热影响区表面不允许有裂纹、未熔合、夹渣、弧坑和气孔。

③咬边缺陷：不同类别的焊缝要求不一样。

2.密封性检查

⑴水压试验：检验焊缝的密封性和受压元件的强度；

⑵气压试验：只能用很低的压力来检查焊缝的密封性，决不能用来检验受压元件的强度；

⑶煤油检验。

3.无损检测

主要无损检测方法的适用性及特点

五、焊接缺陷和质量检验

在焊接接头中产生的不符合设计或工艺文件要求的缺陷，称为焊接缺陷。

焊接缺陷按其性质可分为四大类：

焊接检验包括预先检验（焊前检验）、中间检验（焊接过程检验）和最后检验（成品检验）3部分。

1.预先检验（焊前检验）：焊前检验是焊接检验的第一个阶段．也是至关重要的一个阶段。质量的达成靠预防．焊前应把所有影响质量的因素都检测到位。

a）母材、焊接材料；焊接原材料和焊接材料的型号、规格和订货要求应符合图样和技术文件规定，材料的代用应执行代用制度。材料进厂时，应按材料标准的规定检查验收，必要时可进行抽检复验。其它焊接材料的选用，应根据母材的化学成份、机械性能、焊接接头的抗裂性、焊前预热、焊后热处理及使用条件等因素综合考虑。焊条应根据说明规定进行烘干，烘干的焊条应在100～150℃保温，随用随取。烘干的焊条位置于空气中超过四小时，重新烘干，重新烘干次数不超过两次。焊丝表面不得有油污、水、铁锈等，不得有小角度弯曲。焊剂颗粒度应符合说明书要求，焊剂使用前应烘干，烘干温度和保温时间，按说明书要求进行，烘干的焊剂要随用随取。

b）焊接设备、仪表、工艺装备；施工中的焊接设备及其相关设施应处于正常工作状态，设备必须具有参数稳定、调节灵活和安全可靠等性能，并能满足焊接规范需要。设备上的电流、电压表及规范参数调节装置等应定期检查，并经法定计量部门认证合格。

c）焊接坡口、接头装配及清理；焊缝的布置、坡口形式和尺寸、坡口的制备质量和焊接接头的装配质量是否符合图样要求。焊件组对和定位是否符合规范要求。Ⅰ、Ⅱ类焊缝坡口的加工应采用机械加工，Ⅲ类焊缝则可采用热加工方法加工坡口。坡口加工完成后应进行检查，对超过规定的表面不平，局部凹凸、裂纹、夹层等缺陷应予清除和修整。

d）焊工资格；焊工应经专门的技术训练，从事Ⅰ、Ⅱ类焊缝焊接的工人，需按SDZ009-84《手工电弧焊及埋弧自动焊焊工考试规则》或其他有关焊工考试规则进行考试，并取得第三方公证单位认可的焊工合格证。

e）焊接工艺文件；焊接工艺试验结果评定内容，除无损探伤、拉伸及冷弯试验外，还应根据材料性质提出有关力学性能试验、金相试验、抗裂试验和化学试验等。并依据焊接工艺文件，制定出详细的焊接作业指导书。

2.中间检验（焊接过程检验）焊接过程检验是焊接检验的第二阶段。主要依靠焊工在整个操作过程中完成．主要包括焊接环境确认、焊接规范参数控制、焊接工艺执行情况、焊缝返修等。焊接过程中检验的目的是为了防止由于操作原因或其他特殊因素的影响而产生的焊接缺陷．便于及时发现并去除。它包括检验在焊接过程中焊接设备的运行情况是否正常、焊接工艺参数是否正确：焊接夹具在焊接过程中是否牢固：检验在在操作过程中可能出现的未焊透、夹渣、气孔、烧穿等焊接缺陷等等。焊接过程中的检验．为成品检验时新发现缺陷的性质的确定提供了一定的依据。

a）焊接环境。根据规范等规定：当施焊环境出现下列任―情况，且无有效防护措施时，禁止焊接施工：①雨天和雪天的露天施焊；②施焊场地风速大于五级(8m/s)；③环境温度低于-10℃；④相对湿度大于90%。由于水工钢结构制造安装施工基本上是露天作业，且工期紧、交叉作业多，因此，在施工时必须保证焊接环境条件符合焊接技术要求，从而为保证产品焊接质量创造良好条件。

b）焊接规范参数；焊条电弧焊焊接工艺参数包括：焊条种类、型号和直径，焊接电流的种类、极性和大小，电弧电压，焊接速度，焊接层次，预热温度和焊后热处理温度及时间等。产品施焊时，质检员、技术员必须督促焊工严格执行工艺纪律，严格按焊接作业指导书要求进行施焊，对于一、二类焊缝并要求有经质检员签字认可的施焊记录。

c）焊接工艺执行情况； 通常焊工都根据焊条直径推荐的电流范围，或根据经验选定一个电流，在试板上试焊，在焊接过程中看熔池的变化情况、渣和铁水的分离情况、飞溅大小、焊条是否发红、焊缝成形是否好、脱渣性是否好等来选择焊接电流。当焊接电流合适时，焊接时很容易引弧，电弧稳定，熔池温度较高，渣比较稀，很容易从铁水中分离出来，能观察到颜色比较暗的液体从熔池中翻出，并向熔池后面集中，熔池较亮，表面稍下凹，但很平稳地向前移动，焊接过程中飞溅较小，能听到很均匀的劈啪声，焊后焊缝两侧圆滑地过渡到母材上，鱼鳞纹较细，熔渣也容易敲掉。在保证焊缝具有所要求的尺寸和外形，保证熔合良好和线能量不超要求的原则下，焊接速度由焊工根据具体情况灵活掌握。

d）焊缝返修是指存在超标缺陷的焊缝必须经焊补来处理。SL36《水工金属结构焊接通用技术条件》及DL5017、DL/T5018等均规定“焊缝同一位置修补次数一般不应超过两次，第三次修补必须经技术总负责人批准，并将修补情况记入产品质量档案”。因此，焊缝返修必须有返修工艺和记录，必要时应有返修工艺评定，以保证焊缝返修在受控状况下进行。返修工艺应依据材料、设备技术参数、缺陷性质、位置、大小和产生的原因及焊缝受力特点来制定，并要进行审批，否则应视为无效，不予执行。

3.最后检验（成品检验）：成品(包括焊接零部件)检验是焊接检验的最后阶段。焊接结构在生产过程中．虽然经过焊前检验和焊接过程检验．但由于影响焊接产品质量的因素很多．如由于焊接过程外界因素的变化或焊接工艺参数的不稳定等都可能导致焊接缺陷的产生。为了保证焊接的质量．对成品必须进行质量检验。它主要包括后热、焊后热处理、焊缝外观和焊缝无损检测：

后热、焊后热处理；焊后热处理的主要作用是消除焊件的焊接残余应力，降低焊接区的硬度，促使扩散氢逸出，稳定组织及改善力学性能和高温性能等。选择热处理温度要根据钢材的性能、显微组织、接头工作温度、结构形式、热处理目的来综合考虑，并通过显微金相和硬度试验来确定。

b）焊缝外观及尺寸；焊缝外观检查应在焊缝完成48h后进行．检查宜采用焊缝量规和5倍的放大镜进行。检查的项目主要有裂纹、焊瘤、飞溅、电弧擦伤、夹渣、咬边、表面气孔、焊缝边缘直线度、焊缝余高、焊缝宽度、焊脚高等。

c）无损检测；焊缝外观质量检查合格后应进行焊缝无损检测．无损检测方法、检测范围和质量要求应符合设计文件、产品相关标准的规定。一类、二类焊缝经无损检测后．如发现有不允许缺陷，应在缺陷方向或在可疑部位作补充探伤，补充检测长度应不小于200mm，如经补充探伤仍发现有不允许缺陷，则应对该焊工在该条焊缝上所施焊的焊接部位或整条焊缝进行探伤．成品检验合格后由Ⅱ级或Ⅱ级以上无损检测人员编写和签署焊缝无损检测报告．作为质检材料存档和上交验收部门。