大型焊接工程结构施工过程中的焊接质量控制

袁 昭 徐学利 张骁勇

西安石油大学 材料科学与工程学院 （陕西 西安 710065）

进入到21世纪以来，中国的大型工程结构得到了空前的发展。2005年，我国已成为世界上最大的产钢国和用钢国，年钢铁消耗量已突破3亿t，而其中钢结构的用钢量就高达1.4亿t，包括了能源、交通及基础设施等的钢结构产业已成为国民经济建设的支柱[1]。到目前为止，我国已建成60多幢高层焊接钢结构建,钢结构住宅在我国经过几年的深入研究和开发后，也已进入一个新的发展阶段[2]。

1 焊前质量控制内容和方法

1.1 认真审查图纸、标准、规程和规范

审查图纸、标准、规程和规范以理解焊接要求和辨别出不符合要求的地方。需要注意的是此处的图纸是指相应项目的施工图纸，此处的标准、规程和规范指的是由相关领域权威部门颁布的推荐或强制性技术指导，是施工和检验的总的原则和大方向。同时，必须注意的是，每个项目或者是产品的制作都会有相应的国家、地方的和相应项目的技术标准、规程和规范，而且大多数项目都会有相应的技术合同，该技术合同会对重要环节的制作做出相应的技术规定，这意味着该项目的进行必须按照该技术规定进行。当项目没有相应的制作技术规定时，则必须执行相应的国家或地方的标准进行施工和验收。有时，对一个相同的项目来说，可能有2个或2个以上的标准或规范同时适用，在这种情况下，应该以要求较高和较严格的标准或规范来执行。

1.2 焊前质量控制内容

（1）技术要求控制。每个项目都有一个项目总说明和相关的技术要求，该说明和相应的技术要求会对所有的图纸中需要说明的部分进行详细的说明，如焊接符号规定、焊接尺寸要求、焊接工艺规程（WPS）、焊接材料保管、母材的性能要求、焊接现场环境条件要求、预热要求、焊后热处理（PWHT）的要求和适用方法、检验停止点和无损检测要求、规定成品焊缝取样、压力试验要求等。质量控制的重点是识别并明确遗漏的细节和信息；识别并明确遗漏的焊缝尺寸、形状、测试和其他要求；识别并明确与标准、规范和规程不一致的情况；标出设计中未指明的潜在焊接问题等，并就以上不明确信息要求与设计人员在焊前妥善沟通解决。

（2）焊件要求控制。实施工作的设计工程师、焊接工程师、焊接机构和检验机构对焊件的要求。按照规程、标准和规范要求进行的焊接机构的资质；执行规定检验工作的机构的资质；确定的且合适的工程师、焊接机构和焊接检验员的作用和职责；检验机构明确独立于生产机构的证明。质量控制的重点是标出缺陷并通知各机构相关人员。

（3）工艺评定控制。审查焊接工艺规程（WPS）和焊工操作资质评定记录 （WPQR）。焊接工艺规程（WPS）完全合格并符合相关规程、标准和规范要求；工艺评定记录（PQR）适当执行且完全符合焊接工艺规程（WPS）的要求；焊工操作资质评定（WPQ）符合焊接工艺规程（WPS）的要求。质量控制的重点是获得合格的焊接工艺规程 （WPS）和工艺评定记录（PQR）；需要时可验证焊接工艺规范（WPS）；进行焊工考核或重新进行焊工考试。

（4）无损检测控制。确认检测机构的无损检测人员、无损检测工艺和无损检测设备是否适用于作业。质量控制的重点是审核,确保人员的技术资质;识别和修改、认证和检测程序的不足；获得经过校准的设备。

（5）焊接设备和仪器控制。确认焊接设备和仪器是经校准且可运行,并在有效期内。质量控制的重点是确认设备和仪器校准；替换不合格的设备和仪器。

（6）热处理和压力检测控制。确认热处理和压力检验程序及相关设备是否合格。热处理程序符合相关标准、技术规范要求；压力试验程序符合相关标准、技术规范要求。其中详细说明测试要求；焊后热处理设备经过校准且在有效期内、压力试验设备和量具按照相关测试要求经过校准，且在有效期内。质量控制的重点是识别并修改热处理程序中的不足；获取经校准的设备。

（7）材料接收及材料跟踪控制。确定完整的材料接收(MRI)和材料跟踪(MTI)报告，材料测试报告（MTR）项目齐全且结果合格。保障材料的追述性信息；如需在母材表面加盖钢印做永久性标识，应使用低应力钢印，保证对原件无害；材料表面的色标正确且适用；可用光谱分析（PMI）确认材料的正确性，并记录材料的可追溯性。

（8）焊接准备控制。确认焊接准备工作、接头装配和尺寸的正确性。待焊表面无油污、油漆、铁屑、灰尘、等外来污染物；母材无缺陷，如裂纹或分层等；如需烘干除氢，按工艺要求进行；焊接接头无氧化物、硫化物、碳氢化合物残留以及任何过多的焊接堆积物；焊接接头类型、坡口角度、坡口钝边和根部间隙符合相关要求；装配正确且误差在允许范围之内；母材尺寸、填充材料和焊接接头正确；管道焊接装配时需留有适当的间隙。质量控制的重点是拒收不正确的材料和装配并监督检测其改正。

（9）预热控制。确认预热设备和预热温度。预热设备和预热工艺符合相关标准,技术规范要求；预热范围和温度正确；如需要的话，在热切割或气刨之前，对相应部位进行预热；如果需要，应在焊接前加热以去除湿气。质量控制的重点是辨别和要求承包商改正加热过程中的不足。

（10）焊接材料控制。确认焊条、填充金属、焊剂和保护气体是否符合规范要求且可以使用。各工艺填充金属类型和尺寸正确；填充金属的存放和处理方式正确；填充金属干净无污染；焊条药皮无破损和受潮；焊剂适用于焊接且被正确存放和使用；如需使用保护气体，应进行适当防护和净化；气体成分和纯度符合规范要求；对保护气体和净化系统定期抽气以防止空气反充。质量控制的重点是拒收不符合要求的材料；识别和要求承包商改正错误。

2 焊接过程质量控制内容和方法

2.1 质量保证控制

与焊接机构一起建立的质量保证和质量控制体系（即QA/QC体系）。焊工具有合格的焊接资质；焊工了解工作的焊接工艺和要求；需要时进行必要的特别培训和模拟焊接作业；焊工了解检验控制点的要求。质量控制的重点是与焊接机构一起对焊接作业进行复检；按照相关项目规定对不合格焊缝进行处理。

2.1 焊接参数和焊工技术要求

确认焊接参数和焊工技术符合WPS和WPQ的要求。检查参数是否相符;如电流、电压和送丝速度；预热和层间温度；焊接速度 （线能量的关键因素）；线能量（必须小于等于规范规定的值）等。如果需要焊件样品的话，该样品必须经资质焊工完成且满足焊接工程师的要求。质量控制的重点是检查工作过程中是否严格参照WPS；确认资质焊工，确保合格成品焊道。

2.3 焊件检查控制

完成焊件尺寸、焊缝外观以及过程中的无损检查。检查焊接中的每道焊缝；确保焊道根部融透；焊道层间清理；每个焊道完成之后需要进行的无损检测；发现不符合要求缺陷及之后缺陷的清除和焊缝返修；最终完成的焊缝尺寸和外观是否符合规范和图纸的要求。质量控制的重点是拒收不合格的焊件。

3 焊接完成后质量控制内容和方法

3.1 外形和修磨控制

核查焊接接头焊接完成后的验收、外观和修磨情况。尺寸、长度和焊接位置符合图纸，规范和规程的要求；未经批准，不得增加额外焊缝；焊接尺寸和外观的检测未发现焊接缺欠、过度扭曲和较差的焊接；临时性附件和临时性焊接应去除，且将相应部位修磨至与母材平齐,做相关MT检测(若需要)；按缺陷验收类别进行缺陷的复查；如需要，进行焊接材料材质检验（PMI），且检测员应证实满足焊接需要；确认已完工焊缝上的焊工和焊缝标记；如需要,进行现场硬度检测（一般来说，须在焊缝、热影响区以及母材上各取3点进行检测）。质量控制的重点是按要求对完工的存在问题的焊缝进行返工、清理和修补。

3.2 NDE控制

确认NDE是在允许的地点(主要指RT)进行，在规定的地点(主要指RT)进行NDE；确定检测频率和比率；随机检查每个焊工的工作；所有无损检测文件应有正确、完整的记录。质量控制的重点是对检测过程中发现的缺陷进行修复；检测厚壁件、高应力和高强度材料接头的延迟裂纹；做好记录。

3.3 焊后热处理控制

检查是否按焊接工艺规定进行焊后热处理。质量控制的重点是确认热处理工艺正确、适用；同时设备、人员符合要求。

3.4 文件审查控制

审查最终检验文件，辨别不准确和不完全的信息。是否正确执行质量计划中所有的检查项目；检验报告完整，并经相关部门认可和签章；检验结果的评估准确。质量控制的重点是对发现的不足核实；重新进行遗漏和不符合要求的检查；纠正检测记录中的不足。

3.5 不符合项和缺陷控制

在焊接检验中的任何时间，如果确定有缺陷或不符合要求的情况，应将该缺陷或不符合情况告知相关责任人，并在下一步工作进行之前予以完全处理和修正，并按照与本程序相同的工作流程重新进行检验，直到合格。不符合项的纠正取决于不符合情况的性质及其对工件性能的影响。纠正工作包括重新焊接及后期的相关检验工作。

4 其他质量控制内容和方法

（1）无损检测（NDE）人员资质。参考规程或标准会要求检查人员符合特定规程要求，并对检查人员进行认证以满足要求。若参考规程中列出可供对照的资质认证的具体标准，则按照具体标准审核人员或按业主（客户）的规定进行其他检验来证明其资质。

（2）安全警示。检验员应意识到在焊接过程中相关的危险，并应采取适当措施防止检验过程中造成伤害。应复查工作场所的安全规程和条例，以确保焊接作业与其相符。检验员在焊接现场通常遇到的危险包括电弧辐射、气体污染、烟尘和灼伤。电弧保护包括可见光、紫外线和红外线。因而应使用适当的滤光镜保护眼部，用合适的衣物覆盖皮肤。有必要采取适当的通风措施以除去烟尘颗粒，包括汽化金属。在通风不良的地方，要求配备呼吸过滤保护装置;在使用保护气体进行焊接时，若空间有限会导致氧气不足,应仔细复查这些地方的通风设施。焊接会产生灼伤眼睛的火花和其他气体悬浮颗粒。必须进行适当的警告。同时,必须注意工作区域内吊装、运输、机电等操作潜在的安全危险。作业之前,确保工作区域安全,特别是交叉作业时,必须更加小心。

[1]刘学兵.钢结构冬季施工技术难点与对策[J].建筑技术开发,2011(8):12-16.

[2]弓明.浅谈超声检测在建筑钢结构焊接工程质量控制中的运用[J].四川建材,2008(4):2-3.