焊接、螺栓连接质量控制的基本方法和手段

1、.一、 焊接质量控制的基本方法和手段在焊接施工中，做好下列工作是焊接质量控制的基本方法和手段：1. 焊工资格审查和技艺评定。2. 焊接工艺评定试验。3. 制定合理的焊接工艺规程和标准。4. 保证焊接材料质量，建立严格的焊接材料领发制度。5. 保证焊件装配的质量。6. 严格执行焊接工艺纪律。7. 对焊接设备进行有效的管理。8. 对焊接返修工作进行严格的质量控制。9. 选用合适的热处理工艺并对热处理质量进行控制。10. 加强焊接施工过程中和产品的最终质量检验。二、 焊接质量控制系统焊接质量控制注意事项1. 必须是由合格的焊工按合适的焊接工艺施工 焊接质量的好坏，除设计连接的构造是否合理外，还取决于

2、所采用的焊接方法、工艺及进行操作的焊工的个人技术。因此，应检查参加施工的焊工是否在考试合格证有效期内担任合格项目的焊接工作，严禁无证焊工上岗施焊。焊工停焊时间超过6个月，应重新考试取得合格证后方可上岗担任相应项目的焊接工作（钢材、焊材、焊接方法、焊接位置）。同时要注意焊接工艺是否合适。2. 注意实施预防焊接变形和内应力的措施由于焊接过程中焊件受到局部不均匀的加热和焊缝在结构上的位置和焊缝截面的不对称，以及施焊顺序和施焊方向不合适，在焊缝区域会产生不同的焊接变形和内应力，如横向和纵向收缩、角变形、弯曲变形、波浪形变形、扭曲变形、内应力导致焊缝根部开裂等。这种变形超过允许偏差值，或内应力导致的裂缝

3、、便将影响结构的使用。因此，在实施焊接工艺过程中，应注意以下几点：1) 合理地选择焊接方法和规范，选用线能量较低的方法。例如采用"#$半自动焊代替手工电弧焊。2) 选择合理的装配焊接顺序。总的原则是，将结构件适当分为几个部件，尽可能使不对称或收缩量大的焊接工作能在部件组装时进行，以使焊缝自由收缩，在总装中减少焊接变形。3) 注意采用合理的焊接顺序和方向。尽量使焊缝在焊接时处于自由收缩状态；先焊收缩量比较大的焊缝和工作时受力较大的焊缝。4) 多层焊时，宜采用小圆弧面风枪或手锤锤击式辗压焊接区，使焊缝得到延伸，降低内应力。5) 厚板焊接中在结构适当部位加热伸长，使其带动焊接部位伸长，焊接

4、后加热区与焊缝同时收缩，从而降低内应力。6) 不得任意加大焊缝的宽度和高度，厚板多边焊时不应采用横向摆动焊接以减少焊接内应力。3. BH梁不允许单面角焊在轻钢结构工程中我们经常在BH型梁的组合角焊中采用单面焊（单侧焊），这里，要注意的是，根据我国现行标准规定，应做到以下三点：1) 钢制BH吊车梁角焊缝必须采用双面焊。2) 室外主要结构的BH角焊缝中，主要承受垂直于受力方向的角焊缝也应采取双面焊。3) BH梁采用单面角焊时应采用自动埋弧焊，以保持其焊透量。4. 焊接材料应严格按规定烘焙与取出焊接所使用的手工焊条皮是各种颗粒状物质粘结而成，极易受潮、脱落、结块、变质，对焊接质量影响较大（特别是低氢

5、型焊条）。自动焊焊剂也易受潮，对焊接质量影响也较大。因此，除了注意焊条运输、贮存过程防潮外，在使用前应按规定的烘焙时间和温度进行烘焙与取出，并注意以下几点：1) 低氢型焊条的取出应随即放入焊工保温筒，在常温下使用，一般控制在4h内。超过时间，应重新烘焙，同一焊条，重复烘焙次数不宜超过两次。2) 焊条烘焙时，严禁将焊条直接放入高温炉内，或从高温炉内直接取出。3) 焊条、焊剂烘焙，应由管理人员及时、准确填写烘焙记录，记录上应有牌号、规格、批号、烘焙温度和时间等项内容，并应有专职质控人员对其进行核查，认证签字，每批焊条不少于一次。4) 焊条烘焙时，不得成捆堆放，应铺平浅放，每层高度约三根焊条高度。5

6、) 现场焊接时焊条保温筒应接通电源，保持焊条的温度，减缓受潮。5. 焊接区装配应符合质量要求焊接质量好坏与装配质量是有很密切的关系。焊接前除了组装满足标准规定的焊接连接组装允许偏差外，尚应满足下列条件：1) 焊接区边缘3050mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、冰雪等必须清除干净，以减少产生焊接气孔等缺陷的因素。2) 定位焊必须由持定位焊资格证的合格焊工施焊，定位焊不合格的焊接质量，如裂缝、焊接高度过高等，应处理纠正后才能进入正式焊接。3) 引出弧板应与母材材质相同，焊缝坡口形式相同，长度应符合标准的规定。引出弧板严禁用锤击落，避免损伤焊缝端部。4) 衬板焊时，垫板要与母材底面贴紧，以保证焊接金属与

7、垫板完全熔合。6. 焊接热处理的控制不同材质不同规格和不同的焊接方法，对焊接热处理有不同的要求。施工及验收规范中规定厚度大于50mm的碳素结构钢和厚度大于30mm的低合金结构钢，施工前应进行预热，焊后应进行后热。这主要是清除焊接应力和消氢处理、防止焊缝产生裂缝等缺陷。因此，几是需要焊前预热、中间热处理、焊后热处理的焊件，必须严格遵照相应的热处理工艺规范进行热处理。其主要的热处理参数应由仪表自动记录或操作工人巡回记录，记录经专职检验员签字并经责任负责人签字后归档。7. 安装现场焊接和高空焊接钢结构安装现场焊接和高空焊接相比之下要比在制造厂焊接条件差得多，这里包括焊接位置、焊工位置、空气湿度、温度

8、、风雨影响。由于工作条件和环境影响，焊缝的致命缺陷和严重缺陷产生的机缘就多，因此，在现场焊接时，一定要注意环境的影响，严格控制焊工作业时的外界空气环境影响。例：注意焊条的保温措施，禁止低温下的焊接，施焊时采取防风措施等。8. 焊缝的修补工作由于各单位管理水平不同，焊工技术素质差别以及环境影响，难免产生不合格的焊缝，但不合格的焊缝是不允许存在的，一旦发生不合格焊缝，必须按返修工艺及时进行返修。1) 焊缝出现裂缝。裂缝是焊缝的致命缺陷，必须彻底清除后进行补焊。但是在补焊前应查明产生冷、热裂缝的原因，制定返修工艺措施，严禁焊工自行返工处理，以防裂缝再次发生。2) 经检查不合格的焊缝应及时返修，但返修

9、将严重影响焊缝整体质量，增加局部应力。因此，焊缝同一部位的返修次数不宜超过两次。如超过两次，应挑选技能良好的焊工按返修工艺返修。特别是低合金结构钢焊缝的返修工作，在第一次返修时就要引起重视。9. 焊缝的质量检查事项1) 焊缝的外观检查焊缝的外观检查方法主要是目视观察，用焊缝检验尺检查，必要时，用渗透着色探伤或磁粉探伤检查。焊缝外观缺陷质量控制主要是查看焊缝成型是否良好，焊道与焊道过渡是否平滑，焊渣、飞溅物等是否清理干净，其外形尺寸应符合现行国家标准钢结构焊缝外形尺寸的规定。2) 焊缝的非破坏性检查焊缝的非破坏性检查目的是检查内部缺陷。其手段主要是无损检测，包括超声波探伤（UT）、射线探伤（RT

10、）和内表面磁粉探伤（MT）。其中主要的是进行超声波探伤。这里要注意的就是超声波探伤的比例问题。一般，钢结构焊缝检测中，超声波探伤比例为各条焊缝长度的百分数，而绝对不是构件焊缝总长度的百分数，这是保证每条焊缝质量的硬性规定。但在网架结构中，则按焊口总数的百分比抽检。同时要注意焊缝进行探伤的最早时间是：碳素钢应在焊缝自然冷却到环境温度；低合金结构钢应在完成焊接后24h。3) 另外一种对焊缝非破坏性检查则是采用拖带试板试验，这样，可进一步从物理试验中加以证实焊缝的可靠性。高强度螺栓连接的质量控制当前，钢结构件的连接方法除了焊接以外，大量采用的是螺栓连接，其中在结构构造上采用的是高强度螺栓连接。高强度

11、螺栓连接按设计准则分为三种类型：一种是摩擦型高强度螺栓连接，它只依靠摩擦阻力传力，设计荷载不超过摩擦力；一种是承压型高强度螺栓连接，它除了摩擦阻力外还依靠杆身的承压和抗剪，设计荷载是以杆身不被剪坏或板不被压坏为准则；第三种是拉张型连接，它是以传递高强度螺栓轴向的内力方式来结合，与摩擦阻力无关。在我国普遍采用的是摩擦型高强度螺栓连接。它是依靠扭紧螺母（经垫圈）给螺栓施加预拉力，借垫圈使杆件接触面产生的摩擦力而传递内力。连接的接触面间的摩擦力大小主要决定于预拉力和接触面间的摩擦系数。因此，螺栓连接副的材质、加工质量、接触面的加工处理、施工工艺和质量检查是保证设计强度的主要因素，对此应引起重视的有以

12、下几个方面：一、 高强度螺栓连接副的管理1. 采购供使用的高强度螺栓的供应商必须是经国家有关部门认可的专业生产商，采购时，一定要严格按照钢结构设计图纸要求选用螺栓等级。2. 高强度螺栓连接副必须配套供应。其中扭剪型高强度螺栓连接副每套包括一个螺栓、一个螺母、一个垫圈；高强度大六角头螺栓连接副每套包括一个螺栓、一个螺母、两个垫圈。3. 在材料检验中讲了高强度螺栓连接副的复验，在高强度螺栓使用前另一个要注意的就是它的保管。如保管不善，会引起螺栓生锈及沾污脏物等，进而产生改变螺栓的扭矩系数及性能。在保管中要注意以下几点：1) 螺栓应存放在防潮、防雨、防粉尘，并按类型和规格分类存放。2) 螺栓应轻拿轻

13、放、防止撞击、损坏包装和损坏螺栓。在施拧前，应尽可能地保持其在出厂状态，以免扭矩系数和标准偏差或紧固轴力变异系数发生变化。3) 螺栓应在使用时方可打开包装箱，并按当天使用的数量领用，使用剩余的螺栓应当天回收，并按批号和规格保管，应严格按批号存放、使用。不同批号的螺栓、螺母、垫圈不得混杂使用。二、 接触面的加工处理1. 摩擦面的处理1) 摩擦面的加工高强度螺栓连接的形式和尺寸与普通螺栓连接基本上一样，所不同的是，在安装高强度螺栓时，必须将螺帽拧得很紧，使螺栓中的预拉力达到屈服点的80%左右，从而对构件连接处产生很高的预紧力。为了安装方便，孔径比螺栓杆大12mm，螺栓杆与孔壁之间视为不接触，这样，

14、在外力作用下，高强度螺栓连接就全靠构件连接处的接触面的摩擦来防止发生滑动并传递内力。摩擦面的处理是指高强度螺栓连接时构件接触面的钢材表面加工。经过加工，使其接触外表面的抗滑系数达到设计要求的额定值，一般为0.450.55。摩擦面处理方法有：喷砂（或抛丸）后生赤锈；喷砂后涂无机富锌漆；砂轮打磨；钢丝刷消除浮锈；火焰加热清理氢化皮；酸洗等。其中，以喷砂（抛丸）为最佳处理方法。各种摩擦面加工方法所得的摩擦系数值如表（九）所示。2) 必须对产品摩擦面处理方法进行试验摩擦面抗滑移系数试验，不只是制造或安装某一方做了一次就可以了。它应该是制造前按批作抗滑移系数试验，其最小值应符合设计要求；出厂时应按批附3

15、套（必要时取5套）与构件相同材质、相同处理方法的试件，安装单位应在安装前按批进行复验抗滑移系数，其最低值不得低于设计值。2. 注意摩擦面的保护应防止构件运输、装卸、堆放、二次搬运、翻吊时连接板的变形。安装前，应处理好被污染的连接面表面。这里要提的就是接触面的生锈问题。影响摩擦面抗滑系数的除了摩擦面处理方法以外，另一个重要因素是摩擦面生锈时间的长短。在一般情况下，表面生锈在60天左右达到最大值。因此，从工厂摩擦面处理到现场安装时间宜在60天左右时间内完成。这里要注意的是有些工厂摩擦面处理后是用粘胶布（纸）封闭的，安装单位在收货后，应根据需要及时清除粘胶布（纸），使摩擦面产生一定锈蚀，以增加抗滑系

16、数。3. 接触面的间隙与处理由于摩擦型高强度螺栓连接方法是靠螺栓压紧构件间连接处，用摩擦来阻止构件之间滑动达到内力传递。因此，当构件与拼接板面有间隙时，则固定后有间隙处的摩擦面间压力减小，影响承载能力。试验证明，当间隙小于或等于,-时，它对受力摩擦面滑移影响不大，基本能达到内力正常传递；当间隙大于1mm时，抗滑移力就要下降,(.。因此，当接触面有间隙时，应分别作如下处理：摩擦面有间隙S1.0mm可不作处理S1.0mm应加垫板，垫板两面应作摩擦面处理，其方法与构件相同1.0mmS3.0mm应将高出部分磨成1：10的斜面打磨方向与受力方向垂直高强度螺栓连接副的管理高强度螺栓的施工控制采购高强螺栓初

17、拧 （复拧）终 拧高强螺栓连接其他连接摩擦面清理分批储存 安装（替换） 高强螺栓安装就位冲钉定位安装临时螺栓领 用检验检验顾客检验顾客检验检验其他连接其他连接1. 高强度螺栓连接施工工具与标定1) 施加和控制预加拉力的方法高强度螺栓连接使用的施加和控制预加拉力的方法有扭矩控制法和转角法，目前经常采用的方法是扭矩控制法。扭矩控制法是使用可以直接显示扭矩的特制扳手，并事先测定加在螺母上的紧固扭矩与导入螺栓中的预拉力之间的关系，为了补偿拉力可能出现的松弛，施加力矩数值超过5%10%，以控制扭矩来控制预拉力的方法。转角法是利用螺母的转动角度量与螺栓的导入预拉力的关系，用控制螺母的转角量来控制预拉力的方

18、法，即由一个人用普通扳手扭紧螺栓（初拧），使被连接件相互紧密贴合，再以这个初拧后的位置为起始点，用长扳手（或风动扳手）旋转螺母1/22/3圈（各种尺寸的螺栓所需螺母转数也要事先校核）。此方法看上去非常容易施工和控制，但要制定施工规定有其困难性，因此没有推广。施工工具² 手动扭矩扳手。手动式扭矩扳手是用人力来紧固高强度螺栓，并用来检查紧固后螺栓的扭矩值的一种扭矩扳手。手动扭矩扳手有板式、表盘式、带响式和单能式四种型式，目前常用的有表盘式和带响式手动扭矩扳手。此种扳手适用于大六角头高强度螺栓紧固用。² 动力扭矩扳手。动力扭矩扳手其动力有压缩空气、油压和电动等，它的控制原理也有扭

19、矩控制法和转角法两种。目前我们经常使用的电动扳手是采用扭矩控制法。电动扳手有两大类品种：一种是供大六角头高强度螺栓施工使用，另一类是供扭剪型高强度螺栓施工使用（称扭剪电动扳手）。2) 施工工具的标定由于高强度螺栓连接的实际接合部作业时，无法直接测定高强度螺栓的预拉力。为此，要从使用螺栓的扭矩系数关系式（T=KPD）中，以扭矩值推定其预拉力。所以，在螺栓紧固后的检查控制非得确认扭矩值不可，以取代预拉力的测定。因此，紧固所使用的扳手一定要进行标定，以明确扭矩指示值。常用扳手的标定方法如下：² 手动扭矩扳手的标定方法表盘式扭矩扳手标定步骤Ø 确定扭矩标定值TØ 测定扭矩

20、扳手自力矩T1（扳手自重所产生的力矩）。将螺栓穿入固定不动的连接板，拧上六角螺母，用扭矩扳手施加一个略大于T的扭矩；将扭矩扳手的套筒套在六角螺母上，使扳手悬空处于水平位置，这时扳手表盘上指示的扭矩就是扳手的自力矩（T1）；将表盘指针调到零位，消除自力矩，以后加荷砝码所产生的力矩就是扳手的实际扭矩值。Ø 求出加荷砝码所产生的力矩（T2）。在扳手的受力中心位置挂一个砝码盘，然后在砝码盘上缓慢地加砝码，直至扳手表盘指示的扭矩值达到扭矩标定值T，算出砝码和砝码盘的总重G2，测出扳手受力中心到套筒轴线的距离L2，则可计算出T2+G2L2；T2即为扳手实际扭矩值。Ø 根据T2修正扳手扭

21、矩指示值。如T2=T，说明该扳手扭矩指示值和实际扭矩值相符，扳手是合格的。如T2T，说明该扳手扭矩指示值为T时，实际扭矩值为T2，这时表盘上指示的值修正为T2。修正后的扳手仍可使用，但前提是扳手扭矩指示值的重复性是好的（即同样加荷标定，结果是一样的）。带响扭矩扳手的标定步骤Ø 确定扭矩标定值T，并将扳手扭矩调到T刻度。Ø 求出扭矩扳手的自力矩T1 T1=G1L1，其中G1为扳手自重；L1为扳手重心到套筒轴线的距离。Ø 求出加荷砝码所产生的力矩T2：将螺栓穿入固定不动的连接板，拧上六角螺母，用扭矩扳手施加一个略大于T的扭矩。将扭矩扳手的套筒套在六角螺母上，使扳手悬空

22、处于水平位置。在扳手的受力中心位置挂个砝码盘，然后在砝码盘上缓慢地加砝码，直至扳手发出响声。算出砝码与砝码盘的总重G2,测出扳手受力中心到套筒轴线的距离L2，则加荷砝码所产生的力矩T2=G2L2。Ø 求出扳手的实际扭矩值T T=T1+T2，根据T1修正扳手扭矩指示值，修正方法与表盘式扭矩扳手相同。² 电动扳手的标定方法大多数电动扳手都是双定的其既可定扭矩使用又可定转角使用。在标定扭矩时，先将“控制选择”旋钮拨到“扭矩”位置，再将“扭矩选择”旋钮拨到将要标定的扭矩值所对应的格数指示值，标定方法有两种：磅秤标定法步骤Ø 将螺栓穿入固定的连接板，拧上六角螺母，用板头拧紧

23、。Ø 将电动扳手外套筒的短柄接长，内套筒套在六角螺母上，并使外套筒长柄的受力中心置于磅秤上。Ø 开启电动扳手，紧固螺母至扳手停。Ø 测出扳手停的瞬时，磅秤指示的重量G。Ø 测出接长柄受力中心到套筒轴线的距离L，则可由公式T=GL得到电动扳手实际扭矩值T。Ø 根据T修正扳手扭矩指示值，修正方法同扭矩扳手修正方法。压力头标定法步骤Ø 将螺栓穿入固定的连接板，拧上六角螺母，用板头拧紧。Ø 在六角螺母附近适当的位置上装一只电阻丝式荷重传感器，使电动扳手内套筒套在六角螺母上，外套筒的力臂与传感器触头垂直接触，并测出接触点到套筒轴线的距

24、离L。Ø 开动电动扳手紧固螺母至扳手停，测出扳手停的瞬间传感器的应变数，并根据应变数与力值对应关系，求出该应变数所对应的力值G。Ø 求出电动扳手的实际扭矩值T T=GL。Ø 根据T修正电动扳手扭矩指示值。3) 施工工具的标定严格控制施工工具的标定质量各种扳手在使用前、后，使用过程及保管、维修过程中，极容易产生输出扭矩值的误差，使用各类没有质量控制的扳手，必会造成施拧螺栓预拉力的误差，这是高强度螺栓连接紧固中所要尽量避免的，因此扳手的标定是施工质们要掌握以下几个原则：² 没有标定过的扳手，不准投入使用。凡用没有标定过的扳手施拧的高强度螺栓，不能进行验收。&

25、#178; 施拧及检查用的扭矩扳手，无论是电动定扭扳手，还是带响或表盘扭矩扳手，班前必须校正标定，班后还须校验，以确定此扳手在使用过程中，扭矩未发生变化。² 当班后校验发现扭矩误差超过允许范围，则用此扳手施拧的螺栓应全部视为不合格。扳手重新校正后，是欠拧的应实施重新施拧，是超拧的高强度螺栓应全部更换，重新按要求施拧。² 施工用扳手在使用前标定，误差应控制±3%内，使用后校验，误差不应超过5%；检查用扭矩扳手标定误差不应超过±3%，这些都是为了确保连接的可靠、扭矩检查的准确性。2. 选用合格的冲钉和临时螺栓量控制冲钉和临时螺栓的最少用量是考虑安装时它们应能

26、承受构件的自重和连接校正时外力的作用，防止连接后构件位置偏移，以及为了钢板间的有效夹紧，尽量消除间隙。因此，在安装时，要控制以下几点：1) 每个节点所需用的临时螺栓和冲钉数量，应按安装时可能产生的荷载计算确定，并满足以下要求。2) 临时螺栓与冲钉之和不应少于该节点螺栓总数的1/3。目的是为了防止构件偏移3) 临时螺栓不应少于2颗。4) 所用冲钉数不宜多于临时螺栓的30%。目的是为了加大对板叠的压紧力，且冲钉不得强行敲入。5) 连接用的高强度螺栓不得兼作临时螺栓，以防止螺纹损伤和连接副表面状态改变，引起扭矩系数的变化。3. 安装替换高强度螺栓注意事项1) 螺栓穿入方向应便于操作，并力求一致，目的

27、是使整体美观。2) 螺栓应自由穿入螺栓孔，对不能自由穿入的螺栓孔允许在孔径四周层间无间隙后用铰刀、或磨头、或锉刀进行修整，不得将螺栓强行敲入，并不得气割扩孔。3) 螺栓连接副安装时，螺母凸台一侧应与垫圈有倒角的一面接触，大六角头螺栓的第二个垫圈有倒角的一面应朝向螺栓头。4) 安装高强度螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业。4. 初拧与终拧要求1) 高强度螺栓连接副的拧紧应分为初拧、终拧。对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。复拧扭矩等于初拧扭矩。初拧、复拧、终拧应在24h内完成。2) 施拧一般应按由螺栓群节点中心位置顺序向外拧紧的方法进行初（复）拧、终拧后应做好标志。3) 初拧（复拧）

28、与终拧扭矩的取值。² 扭剪型高强度螺栓初拧扭矩按下列公式进行计算：T0=0.65PcD Pc=P+P式中： T0初拧扭矩（Nm）Pc施工预拉力（kN）P 高强度螺栓设计预拉力（kN）P 预拉力损失值（kN），宜取设计预拉力的10%D 高强度螺栓螺纹直径（mm）。² 扭剪型高强度螺栓终拧应采用扭剪电动扳手将尾部梅花头拧掉。但是，个别部位螺栓无法使用扭剪电动扳手，则按同直径高强度大六角头螺栓所采用的扭矩法施拧，扭矩系数为0.13。² 高强度大六角头螺栓施工初拧扭矩一般为终拧的50%60%。² 高强度大六角头螺栓施工终拧扭矩按下列公式进行计算：Tc=KPcD Pc=P+P式中： Tc终拧扭矩（Nm）K 扭矩系数² 施工前，按出厂批号进行高强度大六角头螺栓连接副的扭矩系数平均值及标准偏差（8套）的计算，扭剪型高强度螺栓连接副的紧固轴力平均值及变异系数（5套）应符合标准。同时，大六角头高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值作为施拧时扭矩计算的主要参数。5. 质量控制与验收² 检查使用的扭矩扳手应