浅谈金属结构制作中的焊接质量控制

李志广 洪斌

摘 要：金属结构件主要包括框架式与箱形式两种形式的构件。金属结构件在生产的过程中，通常都是用焊接的方法对零件进行定位的，然后将工件进行组装，这就是生产组装结构件。但是，金属结构件在进行生产组装的过程中，由于焊接中的焊接应力会导致金属结构件焊接变形，从而对结构件的强度、稳定性、加工精度造成了严重的影响。另外，焊接变形还会导致焊接件的形状、尺寸发生变形，在焊接完成之后还要对变形产品进行一系列的矫正工作，不仅严重影响工作的进度，还会导致新问题的出现。因此，只有控制好焊接应力与变形，才能提高金属结构件的整体质量。

关键词：金属结构;质量控制;焊接

前言

在金属结构制作中，焊接是应用最为普遍的一种工艺技术。随着社会经济的发展，对金属结构的需求也逐渐增加，使得金属结构制作中的焊接质量控制工作也越来越重要。在金属结构焊接整个过程中，包括的质量控制内容主要分为焊接前的质量控制，焊接过程中的质量控制以及焊接后的质量控制。从焊接质量控制成本方面来看，焊接前和焊接过程中的质量控制几乎没有成本;从焊接质量控制的效果而言，焊接前和焊接过程中的质量控制属于预防性控制，可以使焊缝的合格率有效提高。因此，相关人员应该将工作重点放在这两个内容上。

一、金属结构制作中焊接质量控制影响因素

1.1 焊接材料的因素

金属结构制作中，在进行焊接施工作业时，焊接的质量直接会受到焊接材料的影响。因此，为了使焊接产品的质量得到有效保证，相关人员在进行焊接材料的采购工作时，必须严格按照相关技术部门提出的标准进行采购。

1.2 焊接人员的因素

金属结构制作中，在进行焊接施工作业时，不同的焊接方法对人的依赖程度也会有所不同，比如，对于以手工焊接为主的焊件，金属结构的焊接质量将会直接受到焊接人员的工作态度及技术水平的影响，就算是自动化焊接设备，也需要在人的辅助下进行金属结构的焊接工作[1]。因此，如果焊接人员不严格按照金属结构焊接的相关要求进行操作，粗心大意，那么必然会焊接产品的质量埋下严重隐患。

1.3 焊接施工环境的因素

金属结构制作中，在进行焊接施工作业时，通常由于焊接操作在室外进行，因此，在一定程度上，外界的自然条件会对金属结构的焊接质量造成影响。

二、减少金属结构件焊接应力和焊接变形的措施

2.1 设计合理的装配、焊接顺序

金属结构件的装配、焊接顺利也会对金属结构件焊接应力与焊接变形产生影响。焊接结构一样的情况下，如果装配与焊接的顺序不一样，导致的焊接变形也不一样。因此，设计合理的装配与焊接顺序就要根据以下的原则进行。

2.1.1 收缩量比较大的焊缝必须先焊，收缩量小的留在最后焊。因为先焊的收缩阻力会比较小，所以焊接应力也比较小。

2.1.2 选用对称焊接的方法。通过对称焊接可以减少焊接之后的再次变形情况。对称焊接是可以同时对结构件施焊的，由于侧导板比较长，一般在焊接时需要两个人或两个人以上对其焊接，只有多人同时焊接，才可以对所焊的焊缝之间的温度相互制约，避免了温度的不均匀分布，有效控制结构的整体变形。

2.1.3 在焊接的过程中，如果遇到比较大型的结构件，还是要选取对称焊接的方法，将结构件进行分段，逐段退焊，确保焊缝温度均匀分布，减少结构件的变形现象。

2.2 焊接方向的选择

在焊接的过程中，比较长的金属结构件，其横向受力分布在末端，从而产生较大的拉应力。由于中段所受到的压应力比较大，再加上焊缝较长，因此，采用直通焊接的方法就会对结构件产生较大的应力，导致结构件出现大面积的变形。出现大面积的变形不仅是因为在焊接的过程中，焊缝方向的温度分布不均而引起的，更多的原因是因为在冷却的过程中不注意先后顺序以及在膨胀收缩过程中的约束压力不同造成的。因此，在焊接的过程中，要保证焊缝的横向与纵向焊接可以进行自由收缩。另外，在有交叉焊缝接头的对接平面上，要采用收缩量最大的焊缝进行焊接，同时还要确保焊接顺序在采用交叉点时不易出现变形。

2.3 尽量减少焊缝的数量与尺寸

2.3.1 在金属结构件焊接的过程中，要求各个焊缝之间保持一定的距离，避免焊缝集中在一小部分。

2.3.2 在金属结构件焊接的过程中，如果金属结构件的尺寸比较小，在焊接结束之后可以通过采用物理热处理的方法消除焊接应力，热处理的温度通常在600℃左右，经过保温之后再进行冷却。

2.4 改善焊接变形的方法

2.4.1 采取锤击焊缝法进行焊接。也就是通过有圆弧的工具进行锤击焊缝，促进焊缝的延展方向，从而降低结构件的内应力，锤击时要保持力量适度均匀，为了防止结构件出现裂纹现象，在锤击的过程中，要控制好力量，通常情况下，结构件的底面与背面不需要进行锤击。

2.4.2 加热减应力法。也就是在焊接过程中，通过对焊接结构进行部位的适当加热，使焊缝得以延伸，加热区在温度的影响下，焊缝逐渐伸长，并带动焊接部位延伸，使结构件在相反的焊缝方向处变形。当加热区开始冷却时开始收缩，导致焊缝的收缩也比较自由，因此，结构件内应力减少。

2.4.3 反变形法。在焊接过程中，反变形法是应用比较广的，它是建立在焊接之前设计好焊接变形的方向与大小的。在装配的过程中，预先加入相反的变形，导致在焊接时产生变形，从而起到抵消变形的作用。

2.4.4 刚性固定法。刚性固定法是在结构件没有发生反变形作用下，将结构件进行固定，防止结构件焊接变形。

3.矫正的方法

金属结构件的变形主要包括扭曲变形与拱形变形。如果在同一结构件中同时出现这两种变形，在进行矫正时要先对扭曲变形进行矫正，通过对结构件局部加热或压力机矫正。

三、结语

综上所述，金属结构制作中的焊接施工作业是一项非常复杂的工作，在金属结构的焊接质量、焊接严密度及焊接效率发面都有非常严格的要求。因此，在金属结构制作中，相关焊接人员必须重视金属结构的质量控制，只有嚴格控制好焊接产品的质量，才能够有效提升焊接产品的合格率，最大限度降低焊接产品的返修和返工的机率。所以，相关人员在进行焊接施工的管理工作时，必须对这些方面的内容予以高度重视。

参考文献：

[1]张合理.对水利工程建设中金属结构和机电设备质量管理的若干思考[J].科协论坛（下半月），2013，52（07）：53-54.