浅谈焊接缺陷对施工质量的影响及防治措施

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摘要：掌握焊接缺陷对钢结构施工质量的影响，并把焊接缺陷对于钢结构工程的安全的重要性的认识统一到同一高度。对钢结构工程各种焊接缺陷坚决杜绝，并避免其他钢结构焊接缺陷的产生，寻求确保焊接工程的施工质量。本文通过分析焊接缺陷对施工质量的影响和防治措施对钢结构焊接进行研究。

关键词：缺陷；焊接；木材；

1焊接缺陷对施工质量的影响

1.1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型接头和正而搭接接头的应力集中程度相差不多。搭接接头中，侧而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，规范中规定侧而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，即使增加侧而搭接焊缝长度，也不可能降低焊缝两端的应力峰值。

1.2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而而积的减小成比例。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，气孔截而总量占工作截而的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而的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。焊缝表而或邻近表而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，根据其截而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。这类缺陷的尺寸和形状对强度的影响较大，直线排列的、细小的、排列方向垂直于受力方向的连续夹渣是比较危险的。

几何形状造成的不连续性缺陷，如咬边、焊缝成型不良等不仅降低了焊缝的有效截而积，而且将产生应力集中。当这些缺陷与结构中的高残余拉伸应力区或热影响区中粗大脆化晶粒区相重叠时，往往会引发脆性不稳定扩展裂纹。

未熔合和未焊透比气孔和夹渣更为有害。当焊缝区域增加的而积大于未熔合和未焊透的而积时，或焊接区域的焊丝强度大于焊接接头时，此种缺陷的影响不太明显。但是这种缺陷在一定条件下可能会成为脆性断裂的引发点。一般情况下，焊接接头所用的焊丝强度要大于母材的强度。

裂纹是最危险的焊接缺陷，一般标准中都不允许它的存在。尖锐裂纹容易产生尖端缺口效应、出现三向应力状态和温度降低等情况，裂纹可能失稳和扩展，造成结构断裂。裂纹一般在拉伸应力场和不良的热影响区显微组织段中产生，在静载非脆性破坏条件下，如果塑性流动发生于裂纹失稳扩展之前，则结构中的残余拉伸应力将没有不利影响。

1.3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一脆性转变温度，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，是防治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。

2焊接缺陷的防治措施

2.1咬边

选择适当的焊接电流和焊接速度，采用短弧操作，掌握正确的运条手法和焊条角度，坡口焊缝焊接时，保持合适的焊条离侧壁距离。

2.2气孔

提高操作技能，防治保护气体（焊剂）给送中断；焊前仔细清理母材和焊丝表而油污、铁锈等，适当预热除去水分；焊前严格烘干焊接材料，低氢型焊条必须存放在焊条保温筒中；采用合适的焊接电流、焊接速度，并适当摆动；使用低氢型焊条时，应仔细校核电源极性，并短弧操作；采用引弧板或回弧法的操作技术。

2.3夹渣

每层应认真清除熔渣；选用合适的焊接电流和焊接速度；适当加大焊接坡口角度；正确掌握运条手法，严格控制焊条角度可焊丝位置，改善焊道成形；选用质量优良的焊条。

2.4未熔合

防治措施：仔细清除每层焊道和坡口侧壁的熔渣；正确选择焊接电流，改进运条技巧，注意焊条摆动。

2.5未焊透

正确选用和加工坡口尺寸，保证装配间隙；正确选用焊接电流和焊接速度；认真操作，保持适当焊条角度，防治焊偏。

2.6裂纹

2.6.1热裂纹

通过控制产生条件的两方而着手，首先，严格控制焊缝金属中C、P、S含量，提高焊缝金属的含 Mn量，采用低氢型焊接材料。其次，焊前要预热，减小焊后冷却速度，根据焊接要求，适当加大焊接坡口角度，以得到焊缝成形系数大的焊缝，焊接时采用低热输入量的焊接规范进行，采用多层多道焊，并采用合理的焊接顺序及方向。

2.6.2再热裂纹

提高预热温度和采用后热处理，减小焊接应力和过热区硬化；选用高塑性低强度匹配的焊接材料；改进焊接接头设计，尽量不采用高拘束度的焊接节点，消除一切可能引起应力集中的表而缺陷，修磨焊缝呈圆滑过渡；正确选择焊后热处理温度。

2.6.3冷裂纹

焊前预热，降低冷却速度；选择合适的焊接规范参数；采用低氢型焊接材料，并严格烘干；彻底清除焊丝及母材焊接区域的油污、铁锈和水分，焊后立即后热或焊后热处理，改进接头设计，降低拘束应力。

2.6.4层状撕裂

严格控制钢材的含硫量，改进接头形式和坡口形状，与焊缝连接的坡口表而预先堆焊过渡层，选用强度等级较低的低氢型焊接材料，采用低焊接热输入和焊接预热。

结语：

焊接是钢结构构件工作层面的重要连接方法。随着当代各种学科的迅速发展，如：计算机、电子、材料、自动控制、冶金、物理等，随着新工艺、新设备、新材料、新技术的小断出现，钢结构焊接技术在我国建筑行业中的作用与重要性日益明显。这就表明钢结构焊接水平直接或问接的决定着建筑钢结构的质量。因此，我们必须给予焊接工程足够的重视。

参考文献：

[1]段斌，孙少忠.我国建筑钢结构焊接技术的发展现状和发展趋势[J].焊接技术，2012 （5）：1-7.

[2]刘庆泽.浅谈新时期建筑钢结构焊接技术分析印.建筑知识：学术刊，2011（7）：317-318.