钢结构常见外观缺陷

常见外观缺陷的预防及处理方法第1页共33页常见外观缺陷的预防及处理方法外观缺陷，顾名思义，就是存在于构件表面，目视可见的表面质量问题。大致可归纳为：不连续、不规则、不彻底。不连续：这里所说的不连续是指均匀连续物体中的中断，比如：存在于焊缝中的裂纹、咬边、气孔、夹杂、未熔合、未焊透等等；也有存在于构件母材中的，夹层、重皮、麻点、压痕等。这些不连续有的存在于内部，有的存在于表面。在此我们只讨论存在于焊缝或母材表面的不连续。当这些不连续的尺寸或密集度超过了标准的限值，那么它就是缺陷。就必须对这些缺陷进行修补或加强。因为存在缺陷的构件会影响构件的使用性能，部分缺陷甚至存在安全隐患。不规则：这里所说的不规则就是指与理想形态存在偏差。如：焊瘤、未焊满等不规则的焊缝成型状态；母材因焊接变形而存在的形状偏差。部分不规则同样会危害构件的使用，如：焊缝上的焊瘤会在焊缝与母材间形成尖锐的缺口，从而产生应力集中，危害焊缝连接的可靠性；工字梁的腹板弯曲变形，会影响工字梁的受力性能，使其承载强度下降。所以超标的不规则必须按规范处理。不彻底：这里所说的不彻底是指要求清除、清理的焊渣、飞溅、毛刺等未处理或处理不彻底。这些质量问题对构件的危害程度虽不如不连续那么严重，但这些存在于构件表面，直观可见的问题，直接影响产品的质量形象。而且这些毛毛刺刺也不只是影响构件的美观形象，它同样存在潜在危害，如：要对构件表面进行防腐处理时，油漆很难在尖锐的毛刺、锐边上形成漆膜。焊渣及飞溅也会使漆膜存在断裂或与构件表面分离。这也使漆膜存在露点，使漆膜保护失效。这些外观缺陷存在于构件各个表面，而且形态各异。检查及处理费时费工，而且部分缺陷处理非常困难，对于较复杂的结构件更为明显。不光是费时费工，还很难取得理想的效果。思考一下，你会发现：其实这些缺陷大多因不规范的施工造成。因为在施工时不按工艺要求而产生的，也有生产施工时不仔细对构件造成损伤。这些看似为了施工省时省工，但岂不知最后要花几倍的时间及人工去处理！；另外在生产处理这些外观缺陷时，常常会遗漏大量典型的外观缺陷未处理、有的缺陷也是多次处理未达标、还有的处理旧缺陷又造成新的缺陷、也有处理过度，造成浪费。所以对于这些外观缺陷，一定要在施工时注意预防，尽量减少这些外观缺陷的发生，在处理这些缺陷时，掌握一定的检查方法、了解各类缺陷的形态及修补的方法，针对处理、一步到位。这样才能真真做到省时省工，事半功倍。为此整理这出这份文档。对常见的缺陷进行描述及图片展示，让大家了解什么样的才是必须处理的缺陷。也会对各类缺陷的产生原因进行分析，从而在生产施工时注意预防。还有就是缺陷的修补处理方法，参考相关标准，让大家了解正确的缺陷处理方法，知道处理的具体要求。常见外观缺陷的预防及处理方法第2页共33页焊缝缺陷1：裂纹裂纹的描述：裂纹在目视检查时很难被发现，而且裂纹会在焊缝的任何位置出现，大多裂纹需要借助工具及试剂才能被发现，例如采用磁粉检测或渗透检测就能检出表面及近表面的裂纹，另外存在于焊缝其它位置，且表面无开口的裂纹需要借助超声波、射线等其它探伤设备才能被检测到。这么隐蔽且很难目视检出的缺陷，要放在这一首要位置来讨论，那是因为：裂纹是最危险的不连续缺陷。之所以危害性最大是因为裂纹是线性不连续，而且它的端部非常尖锐。正是因为裂纹的端部非常尖锐，所以它在有应力的情况下易于扩展和延伸。严重时会造成焊缝断裂。虽然目前，焊接工艺不断成熟，原材料的焊接性能也有所提高，生产中只要严格按焊接工艺施焊，出现裂纹的情况已不多见。但我们任需认真对待。因为出现裂纹的因素非常多，而且裂纹出现时很难断定是某一原因引起。对其的处理及随后的施工改进预防也很茫然。所以对材料断面较大、材料碳当量较高的构件施焊时应慎重对待焊接工艺的每个细节。裂纹的产生原因：1：焊接施工时，存在于焊缝中的氢是最有害的因素，其来源于焊条药皮中的有机物、小份、焊道坡口表面的水份、油污。空气中的水份等。2：焊接接头的约束力较大，施焊时焊缝本身产生的应力不能得到释放。3：母材碳当量较高，冷却速度过快时会有硬脆倾向，从而产生裂纹。4：不合理的焊接工艺参数，造成施焊时的线能量过大或过小，使焊缝熔敷金属的结晶过程造成影响，这也是常说的热裂纹的产生原因。裂纹的预防：1：焊前清理焊道，清除油污、铁锈、水份等杂质，必要时对焊道进行加热除湿。2：焊条、焊剂等必须按要求烘干。3：结构复杂、对焊接接头的约束力较大的构件，焊接时要控制焊接次序，有的还需要分多步装配焊接，使焊缝的应为得到释放或分散。必要时采用措施消除应力。4：对于母材碳当量较高的构件，焊接时应严格按焊接工艺进行焊前预热，及焊后保温。必要时要作焊后热处理。5：施焊时严格按焊接工艺控制焊前预热温度、层间温度、焊接电流、电压、焊接速度等工艺参数。表面裂纹的处理：1：对于一些细小的表面裂纹，如：弧坑裂纹、横向裂纹等可以采用碳刨或打磨的方法先清除裂纹，然后按照施焊时的焊接工艺进行补焊。但需注意：在清除裂纹时一定要小心，防止常见外观缺陷的预防及处理方法第3页共33页裂纹扩展。2：当与到以下情况时，如出现裂纹要立即向焊接工程师报告，对于裂纹的修补处理也要等焊接工程师制定出正确的返修工艺后再进行。A：处在重要节点上的裂纹；B：裂纹尺寸较大时；C：表面无法判断裂纹的边界及深度时；D：母材本身的焊接性能不好，焊接工艺复杂。表面裂纹的形态：纵向裂纹：纵向热影响区裂纹：常见外观缺陷的预防及处理方法第4页共33页横向裂纹：弧坑裂纹：2：咬边咬边的描述：咬边是靠近焊缝的母材上的表面不连续。这是由于在焊接过程中母材熔化后，没有足够的填充材料填入所引起的沉陷，在母材上形成线性开口。而且是相对尖锐的线性形状，处在焊缝与母材连接的得要位置，它会造成在此位置产生应力集中，对那些要承受疲劳载荷的结构有很大的危害。咬边产生的原因：1：施焊时熔池中熔化的液态金属具有流动性，如果施焊时焊条角度及运条速度控制不当，而使熔池中的液态金属未能在理想的位置固化而产生咬边。例如：进行平角焊时，因液态金属向下侧流，而在上侧产生一侧咬边；在进生平焊时因液态金属向前流动，而使后面的焊缝侧因没有足球的填充金属而形成咬边。2：施焊时过大的能量输入，电流、电压过大。而使施焊时对熔池的控制变得因难。3：电弧长度过大，使对熔池的控制失效。常见外观缺陷的预防及处理方法第5页共33页综上所述：咬边产生的原因主要是施焊时操作者的控制失败：不当的焊接工艺参数、不当的焊极角度，从而使焊接时对熔池的控制失效形成咬边。咬边的预防措施：1：如有可能，尽量调整构件的放置位置，使要施焊的焊缝处于更容易控制的位置。如在进行填角焊时，可以转动构件，使焊缝处于水平的“船形缝”位置，则更容易控制焊接。2：施焊时按照焊接工艺要求的范围，调整选用最合适的焊接工艺参数。3：施焊时一定要注意，如发现有咬边现象发生，应及时纠正焊接角度、焊接速度等改善。咬边的处理：1：对于要求严格的焊缝，比如母材的对接焊缝。咬边深度大于0.5mm时，需要进行补焊处理。对于咬边深度小于0.5mm的可采用打磨的方法，将尖锐的咬边开口修磨成平滑过度的形态，但注意不要在咬边处形成明显凹槽。2：对于要求宽容的焊缝，深度小于0.5mm的局部咬边可不处理，对于深度大于0.5mm且连续长度较长的咬边，则需要补焊处理。常见咬边现象的形态：常见外观缺陷的预防及处理方法第6页共33页常见外观缺陷的预防及处理方法第7页共33页3：气孔气孔的描述：气孔是由于在焊缝熔敷金属固化过程中，因气体残留而形成的空穴不连续。因此我们也可以把气孔看作是在固化焊接金属中的汽泡或空洞。气孔通常是球状的，而且边界相对圆滑，也因它的特殊的球状，气孔通常被认为是损害较小的缺陷。但是：对于焊缝有致密性要求的构件，如压力容器类构件，气孔仍然有不可小视危害性；另外对于密集存在的气孔，对焊缝的强度影响也很大，部分密集形的气孔有时多个气孔也会互相连通，形成一个线性的还连续，这种情况的危害性就更大了。气孔产生的原因：1：由于焊接区域不清洁，有杂质、潮汽等。当焊接时因加热而分解形成气体造成的。这些杂质和潮汽来自于焊道及母材表面、焊条药皮、焊剂、锈蚀或被污染的焊丝、不纯净常见外观缺陷的预防及处理方法第8页共33页的保护气体等等。2：电弧过长，而使焊剂或保护气体对熔池的保护失效，其它活性气体进入熔池。3：焊接电流过大，或焊接极性连接不合适，而使焊丝或焊条熔速过快，熔池中的气体没有完全析出而产生气孔。4：采用气体保护焊时，因焊接环境下风速过大或保护气体气流不稳定而使电弧保护失效，其它活性气体进入熔池。气孔的预防：1：施焊前作好焊缝清洁、焊条焊剂烘干除湿。2：施焊时控制好电弧长度。3：在焊接工艺要求的范围内，选择合适的焊接工艺参数。4：当焊接环境不利于施焊时，应采取措施防护。表面气孔的处理：参考相应标准，对于单个气孔的尺寸超过限值或者单位面积上气孔的数量超过限值的气孔，必须处理。一般是先用碳刨或磨机打磨清除气孔，然后重新补焊。实际生产中，出现在对接焊缝等重要节点的气孔都需要处理。出现在其它焊缝上的单个气孔可不作补焊处理，但进行表面防腐处理时应对气孔进行密封。表面气孔的形态：单个气孔：密集气孔：常见外观缺陷的预防及处理方法第9页共33页管状气孔：4：夹杂夹杂的描述：常见外观缺陷的预防及处理方法第10页共33页夹杂就是施焊时有焊渣、氧化物、焊剂等杂质残留在焊缝中形成的不连续。这些杂质有的被完全掩盖在焊缝内部，也有部未被焊缝完全掩盖，形成表面可见的夹杂。这些杂质存在于焊缝中，形成的不连续，形状不规则，部分还比较复杂，边缘也相对尖锐。所以夹杂对焊缝的危害也很严重。夹杂的产生原因：1：焊道中未清除的焊渣、氧化物在施焊时会直接被凝结在焊缝中。2：因电流偏小或运条速度过快，使焊条药皮、焊剂等形成的焊渣未能完全析出，而被凝结在焊缝中。3：焊接操作不稳定，如果不能形成稳定的熔敷凝结过程，出现中断、跳跃等情况，夹杂是难免的。夹杂的预防：1：焊前以及多层焊的每一层施焊前都要注意清除所有杂物。2：在焊接工艺规定的范围内，采用最适合的工艺参数施焊。3：采用容易操作的焊接位置，提高操作的稳定性。夹杂的处理：如果夹杂不连续的尺寸超过标准要求的限值时，就必须处理。一般是先采用碳刨或打磨清除夹杂缺陷，然后重新补焊。表面夹杂的形态：下面这种情况，是因时前焊道未清扫干净，将焊道上的氧化物熔结在焊缝中。常见外观缺陷的预防及处理方法第11页共33页下面这种是因焊工操作不熟练，焊缝成型差及夹杂。常见外观缺陷的预防及处理方法第12页共33页5：未熔合未熔合的描述：未熔合是焊缝金属和母材熔合面，或焊道间没有熔合而形成的一种焊接不连续。也可以说，熔合度低于规定范围。由于未熔合一般呈线形并且端部很尖锐，所以未熔合是值得注意的不连续。象夹杂一样未熔合可存在于焊接区域的很多部位。事实上，未熔合与夹杂非常相似，特别是焊缝内部的未熔合很难界定两者的区别。虽然夹杂会造成未熔合，但这两者并不存在因果关系。未熔合的产生原因：1：焊接工艺参数控制不当，如电流偏小、焊接速度过快使熔化的熔敷金属未能充分与母材或其它熔敷层熔合。2：施焊操作不平稳造成的熔敷金属未能充分与母材或其它熔敷层熔合。3：坡口预制不规则，这点在自动焊时更容易产生未容合。比如焊缝坡口存在局部不平直，那么按轨道直线行进的自动焊就很容易在此产生未熔合。未熔合的预防措施：1：施焊时按照焊接工艺要求的范围，调整选用最合适的焊接工艺参数。2：提高操作稳定性。3：提高坡口预制质量，施焊前如发现坡口上存在局部凹陷，可以先采用手工焊对局部的凹陷进行填充。表面未熔合的处理：先用碳刨或打磨的方法清除熔合不充分的焊缝，然后重新补焊。常见外观缺陷的预防及处理方法第13页共33页表面未熔的形态：焊缝与母材局部未熔合：焊缝接头处未熔合：6：焊瘤焊瘤的描述：焊瘤是一种焊缝成型不规则缺陷，一般是在焊趾或焊根外焊接金属的突起。它就像焊接金属溢出接头，并留在邻近的母材表面。它会在焊缝与母材之间形成尖锐的缺口，从而产生应力集中，危害焊缝连接的可靠性。焊瘤产生的原因：焊瘤通常是因施焊时熔