钢结构焊缝缺陷类型及质量管理.pdf

钢结构焊接缺陷的存在，会对焊接结构 的力学性能和安全使用产生重要的影响，其 危害主要是缺陷端部造成严重的应力集中； 削弱焊接接头的承载截面；降低焊接接头的 强度和致密性， 导致焊接接头承载力的下 降，缩短构件的使用寿命，甚至造成焊接接 头脆性断裂或结构倒塌事故 此外，有些焊 接缺陷，如焊缝夹渣、电弧擦伤等会降低焊 接结构的耐腐蚀性能；高合金钢材的电弧擦 伤，还可能诱发裂缝 下述两个工程事故都 是由焊接缺陷造成的 2005年7月，某热电厂跨度为31．5m的 网架工程（合同造价254万）在屋面防水工 程收尾阶段突然坍塌 事故的原因是：起初 由于施工不当，网架挠度过大，致使部分杆 件无法安装，后对无法安装的杆件，施工单 位采取了杆件与螺栓球节点焊接的方法（螺 栓球为45号钢材料，不应该与Q235杆件在 现场条件下焊接） 例如，其B列⑨轴支座节 点上有一根斜腹杆与螺栓球节点采用现场 焊接连接，此杆件为覫159×6mm钢管，设计 正常工作内力可达576kN，在实际荷载工况 下也要承担205kN，现场焊接部位的极限强 度仅达123．6kN，与设计承载能力相差甚远 由于网架在最后收尾拼装时违规采取非等 强焊接连接受拉斜腹杆。

网架在较小动荷载 诱发下，从B列⑨轴支座节点处斜腹杆连接焊缝断裂开始，网架在自重和屋面荷载的作 用下， 失去支承的网架迅速下挠破坏至⑧ 轴，因⑧轴支座未焊，⑦轴支座焊缝不足（设 计要求焊缝高度12mm，实际仅有5mm），因 此出现网架连续坍塌现象 螺栓球及杆件等 部分材料不合格及杆件未拧紧，也是加速连 续坍塌的原因 2002年9月，某高层建筑3根不锈钢管 桅杆在80多m处被大风刮断1根 事故原 因是，覫250×5mm和覫273×3mm的不锈钢桅 杆在标高80．950 m和81．850m节点部位原 设计为柔性连接，由于普通焊工不懂设计原 理，也不懂不锈钢焊接工艺，私自将节点焊 死，致使其中1根被风刮断；刮断1根之后， 施工单位对未断的2根赶忙进行补焊，结果 越补焊，焊接部位裂缝越多、越宽 1．焊缝外观缺陷的类型 国家标准《金属熔化焊接头缺欠分类及 说明》（GB／T 6417．1－2005） 将金属熔化焊焊 缝缺陷分为6类：裂纹、孔穴、固体夹杂、未 熔合及未焊透、形状和尺寸不良、其他缺欠 现将上述焊缝外观缺陷类型和产生原因以 表格方式列出（表1） 2．缺陷产生的管理原因 （1） 施工图交底不清。

施工图无标注角 焊缝的焊脚尺寸，或仅注明“焊脚尺寸不得小于1．5t姨，不宜大于较薄焊件厚度的1．2□邹泓荣（中山市质监站）●质量病院钢结构焊缝缺陷类型 及质量管理24表1焊缝外观缺陷类型及产生原因缺陷类型未满焊根部收缩咬边弧坑裂纹电弧擦伤接头不良表面夹渣表面气孔由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽由于对接焊缝根部收缩造成的浅的沟槽因焊接造成的焊趾（或焊根）外的沟槽，咬边可能是连续的或间断的在焊缝收弧弧坑处的裂纹，可能是：纵向的、横向的、星形的残留在焊缝中的熔渣， 根据其形成的状况可分为： 线状的；孤立的；其他形式的表征在焊缝坡口外部引弧或打火时产生于母材金属表面上的局部损伤焊缝衔接处的局部表面不规则暴露在焊缝表面的气孔1．焊把与工件无意碰触； 2．焊接电缆破损； 3．未在坡口内引弧，而在母材上任意打火操作原因偷工减料焊接电流过大或火焰能效过大，使熔池体积过大1．电流过大或电弧过长； 2．焊条和焊丝的角度不合适； 3．埋弧焊时电压过低1．焊缝金属结晶时造成严重偏析，存在低熔点杂质； 2．焊接坡口未清理干净； 3．焊接接头存在淬硬组织； 4．扩散氢的存在和浓集； 5．焊接拉伸应力的作用1．焊接层次布置不好； 2．操作不熟练； 3．护目镜片颜色过深 1．多道焊层间清理不彻底； 2．电流过小，焊接速度快，熔渣未浮出； 3．焊条或焊炬角度不当； 4．操作不熟练； 5．坡口设计不合理，焊层性状不良1．焊条、焊剂潮湿，药皮剥落；酸性焊条烘焙温度太高； 2．填充金属与母材坡口表面油、水、锈、污等 未清理干净； 3．电弧过长，熔池面积过大； 4．焊接电流过大，焊条发红，保护作用减弱； 5．保护气体流量小、纯度低，气体保护效果差； 6．气焊火焰调整不合适、焊矩摆动幅度大，焊 丝搅拌熔池不充分，对熔池保护差； 7．操作不熟练； 8．焊接环境湿度大25倍”，有的施工图不按《建筑钢结构焊接技术 规程》（JGJ81－2002）第4．2．1条规定执行，未 注明焊接的坡口形式，焊缝间隙、钝边坡口 角度、UT探伤等级、是否单面焊等，图纸会 审又未搞清问题，造成盲目施工。

还有的施 工图，对不同板厚的拼接焊未按规范要求开 斜坡，局部应力线过分集中，违反国家技术 规范，质量验收往往通不过，又造成无法弥 补的缺陷 （2） 现场管理人员对违章作业视而不见 无证施焊，或焊工资质等级不够；现场焊机、 焊条、电流与焊接构件不匹配；在母材上打 火、引弧，不按规定设置引弧板、引出板；施 工现场没有焊条烘焙设备；现场仰焊 （3） 管理人员认识不足 比较特殊的焊 接，如Q235钢材与45号钢材焊接，本应在 工厂有预热和保温的条件下进行，却在现场 手工焊接； 不锈钢结构焊接目前还用得不 多， 在现场焊接未经焊接工艺试验和评定 等，由于施焊质量无保证，交工扯皮，补救困 难 3．管理上的质量把关 （1） 钢材、焊条出厂质量证明书复印件 早已不可信，应坚持钢材、焊条在现场见证 取样送检制度 坚持检查焊工合格证及其施 焊认可范围、有效期；本文中提及的不锈钢 管桅杆脆断事故，就是由于焊工不懂不锈钢 焊接工艺造成的 （2） 应在工厂加工制作的钢构件不得在 现场加工制作 如：焊接H型钢应在工厂条 件下切割下料和焊接，现场下料、焊接无法 控制焊缝质量和焊接变形；有些工件在工厂 制作可以避免仰焊，在现场焊接就会出现无 法保证质量的仰焊；工厂制作的杆件在现场 安装不上时， 不得在安装现场截短或接长。

本文中提及的网架坍塌事故就是因为Q235 的杆件安装不上， 在现场直接焊在45号钢 的螺栓球上所致 （3） 施工单位对首次采用的钢材、焊接 材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接 工艺评定， 并应根据评定报告确定焊接工艺 本文中所提及的，Q235钢网架杆件在现 场用手工电弧焊焊至45号钢螺栓球上，不 锈钢管在现场用手工电弧焊 （焊死柔性节 点），都未经焊接工艺试验和工艺评定 （4） 规范要求的质量检验项目必须执 行这个问题曾有争议，某12万m2公共建筑 为一个大型相贯焊接节点钢管桁架屋顶结 构，从南往北跨度分别为90m，72m，54m；桁 架 管 径 较 大 （覫310mm～覫610mm，t＝10～35 mm），总重约18000t 所有钢构件半成品均 在外省加工分段焊接完毕后，其半成品运至 施工现场再拼装、吊装、全高空焊接连接 在 对该项目实施质量监督时，考虑到该工程属 于大跨度全钢结构的公共建筑，市质监站认 为， 根据 《钢结构工程施工质量验收规范》 （GB50205－2001），该钢结构分部工程进行竣 工验收前，应按规范附录G进行钢结构安全 及功能的检验和见证检测，其中焊缝质量应 按焊缝处数（该焊缝处数应包括在工厂制作 的半成品和现场拼装及安装焊缝，在钢结构 分部现场安装完毕后，按设计图纸及规范必 须进行检查的焊缝总数）随机抽检3％，且不 应少于3处。

但该工程项目施工单位不同意 市质监站意见，其认为焊接质量控制分为外 省工厂制作和现场焊接两部分，工厂构件焊 接质量已经检验合格出厂，运抵施工现场拼 装完毕后，不需再进行抽检 焊缝抽检数量 仅应对现场焊接部分进行，而外省工厂制作 部分焊缝不需要作抽检 该争议最后由省质 监总站仲裁，认为市质监站坚持执行国家规 范是正确的 （5） 焊缝缺陷的返修应执行《建筑钢结 构焊接技术规程》（JGJ 81－2002）“熔化焊缝 缺陷返修”的有关规定，即返修前应由施工 企业编写返修方案 但是当前突出的毛病是 无返修方案，任由焊工在已经涂漆的钢构件 上补焊，致使后补焊缝熔合不好，焊缝根部 出现密集气孔，或多次返修补焊，接头变脆题图摄影:曹文)26。