【摘 要】本文介绍了建筑钢结构中常见电弧焊接工艺中易出现的质量问题，从手工电弧焊、气体保护电弧焊、埋弧焊三种在钢结构工程常用焊接方式的防治措施进行了论述，提出了防治焊接质量问题的措施。
【关键词】钢结构焊接；焊接参数；质量通病
0 概述
近年来，工业与民用建筑工程中建筑钢结构工程越来越多，从工业建筑中的轻钢结构厂房到民用建筑中的超高层钢结构大楼、别墅等，建筑钢结构的身影不断出现在人们的视野之中。而焊接是钢结构建筑中的主要施工技术过程，提高焊接工艺水平，避免减少焊接质量问题，是保证钢结构整体建筑质量的重要保证措施之一。本文将重点针对几种钢结构工程焊接常见质量缺陷入手，论述采用不同焊接工艺方法的防治改进的措施，进而提高工程的焊接质量。
1 咬边
焊缝与母材未能熔合好，沿着焊趾的母材部位，烧熔形成凹陷或者沟槽，深度大于0.5MM，位于焊缝的外表面，属于焊缝的外部缺陷。多出现在焊缝的一侧或两侧，在角焊缝中常在一侧出现，对接焊缝中常出现在两侧，见示意图1。出现这种情况的原因主要是焊机输出电流太强，焊条与母材不匹配，电弧过长，操作方法如焊条角度不合适，母材不洁或者过热等原因造成。
图1
防治措施：（1）手工电弧焊：调整电焊机电流，使用较低电流，特别是在立焊或者仰焊时较易出现咬边的情况，电流比平焊小20%左右；选用与母材匹配的适当种类及大小之焊条；焊钳调整一定距离以保持适当的弧长；采用正确的角度，控制适当较慢的速度，较短的电弧及较窄的运行法；清除母材油渍或锈；使用直径较小之焊条。（2）气体保护焊：降低电弧长度及速度；在水平角焊时，焊丝位置应离交点1-2mm；改正操作方法。（3）埋弧焊：调整焊丝、规范，去除夹渣补焊。
2 气孔
气孔主要由于焊缝中存在残留气体造成的表面或者内部缺陷。产生在内部的比较普遍，形成一般的圆孔或者长形的“虫孔”，见示意图2。造成这种情况的原因主要是由于焊条受潮或者焊条不良外面药皮易脱落保护效果不好，焊件表面有水分、油、生锈，焊机电流参数太强，焊工操作不适当造成手法不稳、速度过快、电弧过长等，特别是气体保护电弧焊，熔池表面没有熔渣盖覆，气体又有冷却作用，熔池凝固比较快，容易在焊缝中产生气孔。
图2
防治措施：（1）手工电弧焊：选用适当的焊条并注意烘干；焊接前焊件清洁被焊部份，去水、油、锈；降低焊接速度，使内部气体容易逸出；采用焊机参数要求的适当电流；调整适当电弧长度；较厚的钢板，焊接前施行适当的预热工作预热区在焊道两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度的 2倍以上，且不应小于 100mm，或者焊后实施热处理，后热处理应在焊后立即进行，保温时间应根据板厚按每 25mm 板厚 1h 确定。（2）气体保护焊：焊接前注意清洁被焊部位；选用适当的焊丝，若表面出现油污必须用汽油等溶剂揩擦干净，并注意保持干燥；点焊焊道不得有缺陷，同时要清洁干净，且使用焊丝尺寸要适当；减小干伸长度，调整适当气体流量；加装挡风设备；降低速度使内部气体逸出；注意清除喷嘴处焊渣，并涂以飞溅附着防止剂，以延长喷嘴寿命；CO2纯度为99.8%以上，水分为0.005%以下。（3）埋弧焊：焊缝需研磨或以火焰烧除，再以钢丝刷清除；约需300℃干燥；注意焊剂的储存及焊接部位附近地区的清洁，以免杂物混入；降低焊接速度；焊剂出口橡皮管口要调整高些；焊剂出口橡皮管要调整低些，在自动焊接情形适当高度30-40mm；换用清洁焊丝；将直流正接（DC-）改为直流反接（DC+）。
3 未焊透
焊件接头的根部没有完全熔透。见示意图3。主要是由于焊机电流参数过小，施焊速度过快，焊条角度不正确等原因造成。
图3
防治措施：（1）手工电弧焊：调整焊机参数，使用适当电流；采用适当焊接速度；增加焊件的坡口度数，增加间隙，并减少根深。（2）气体保护焊：增加焊接电流增加工件热输入；调整焊速不要过高；调整焊丝对准焊缝中心；降低电弧长度；增加开槽度数；增加间隙减少根深；高速焊时应增大熔池宽度或者采用双弧焊接。
4 夹渣
焊接后残留在焊缝之中，一般为内部缺陷，见示意图4。主要是由于上层焊道完成后，未及时清理干净焊渣，进行了下道焊缝的施工；焊机电流参数太小；焊工运条操作速度过慢或摆动幅度太大；焊接工艺坡口组合设计等不良等原因造成。
图4
防治措施：（1）手工电弧焊：彻底清除前层焊渣；采用较高电流；提高焊接速度；减少焊条摆动宽度；改正适当坡口角度及间隙。（2）气体保护焊：尽可能将焊件放置水平位置；注意每道焊道之清洁；增加电流和焊速，使焊渣容易浮起。（3）埋弧焊：焊接改向相反方向焊接，或将母材尽可能改成水平方向焊接；开槽侧面和焊丝之间距离，最少要大于焊丝直径以上；导板厚度及开槽形状，需与母材相同；提高焊接电流，使残留焊渣容易熔化；增加焊接电流及焊接速度；减小电压或提高焊速，必要时该面层由单道焊改为多道焊接。
5 裂纹
在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下，焊接接头局部地区的金属原子结合力遭到了破坏而形成新界面所产生的缝隙，在焊缝中心，或根部、或弧坑、或热影响区域出现的纵向或横向的裂纹。包含热裂纹与冷裂纹，为内部缺陷，见示意图5。焊条材料中含氢、磷、硫含量过多，冷却速度过快，应力过大等原因都会导致焊缝裂纹的出现。
图5
防治措施：（1）手工电弧焊：采用低氢系列及碱性焊条；使用保管存放，并注意干燥；改进焊接工艺设计参数评定，采用引弧板，注意焊接顺序，焊接后进行热处理；避免使用不良钢材；焊接时需考虑预热或后热；预热母材，焊后缓冷；适当增加焊接电流，减慢焊接速度；首道焊接之焊着金属须充分抵抗收缩应力。（2）气体保护焊：注意适当开槽角度与电流的配合，必要时要加大开槽角度；采用含碳量低的焊条；第一道焊着金属须充分能抵抗收缩应力；改良结构设计，注意焊接顺序，焊后进行热处理；注意焊丝保存；注意焊件组合之精度；注意正确的电流及焊接速度。（3）埋弧焊接：使用含锰量较高的焊丝，在母材含碳量多时，要有预热之措施；焊接电流及电压需增加，焊接速度降低，母材需加热措施；更换焊丝；第一层焊道之焊着金属须充分抵抗收缩应力；将焊接电流及焊接速度减低，改变极性；注意规定的施工方法，并予焊接操作施工指导；焊道宽度与深度的比例约为1：1：25，电流降低，电压加大。 6 焊接变形
在焊接过程中，由于对焊件进行了局部的、不均匀的加热在焊缝和焊缝附近受热区的金属发生膨胀而产生焊接应力及变形，一般会发生三种基本尺寸的变化将使结构发生变形，与焊缝垂直的横向收缩；与焊缝平行的纵向收缩；角变形（绕焊缝线回转）。由于这三种原因的综合影响及结构的尺寸、周围条件、和施工焊接条件的不同，焊接结构中产生的变形状态也很复杂。具体见变形示意图6。
防治措施：建筑钢结构焊接常用的几种方法中，在其他条件如焊缝面积等相同情况下，埋弧焊热输入最大，收缩变形最大。手工电弧焊热输入居中，收缩变形比埋弧焊小。CO2气体保护焊热输入最小，收缩变形响应也最小。因此条件许可下，CO2气体保护焊应该优先采用。对于厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊；双面均可焊接操作时，要采用双面对称坡口，并在多层焊时采用与构件中和轴对称的焊接顺序；采用焊前反变形方法控制焊后的角变形；后残余变形的矫正方法可以分为施力矫正和加热矫正以及两中方法的结合运用，低碳钢和普通合金的焊接结构通常采用650～8000C的加热温度，一般不宜超过9000C。
其他一些表面形状缺陷如焊瘤、凹坑、焊缝成型不良、超宽、余高超过标准要求，过渡不圆滑等，以及电弧擦伤、不低于母材金属表面的弧坑、表面气孔等。可进行打磨处理，打磨减薄量不超过钢板负偏差的，可不必补焊处理。当打磨减薄量超过钢板负偏差时，应进行补焊处理，必要时补焊部位还应进行表面探伤检查。
7 结论
通过对焊接质量问题的研究，掌握其常见质量通病及防治措施，并在实践中总结出各类参数，在焊接前或焊后针对不同的焊接方式工艺采用相应的预防性措施和科学合理的焊接工艺，提高工作效率，进而提高保证工程质量。
【参考文献】
[1]中国钢结构协会，主编.建筑钢结构施工手册[M].中国计划出版社，2002.
[2]上海交通大学 姜焕中，主编.电弧焊及电渣焊[M].机械工业出版社，1988.
[3]王景文，主编.实用钢结构工程安装技术手册[M].中国电力出版社，2006.
[4]中冶集团建筑研究总院，主编.JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程[S].中国建筑工业出版社，2003.