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焊接质量控制要点

第一章焊接质量控制

教学目标：

一、了解焊前和焊接过程中的常规质量控制项目及其要求；

二、熟悉并掌握各种焊接方法中的焊缝外观质量检验项目及相关标准；

三、了解致密性试验方法的种类和适用条件。

一、任务导入：

随着现代焊接技术的迅猛发展、焊接生产水平的不断提高和国际焊接制品贸易的日益扩大，为了保证焊接产品的质量，有效地利用资源，保护用户的利益，焊接产品的质量管理逐步走上了规范化、标准化的道路。

1987年3月，国际标准化组织（ISO）正式发布了ISO9000～9004关于质量管理和质量保证的标准系列。

1994年和2000年，国际标准化组织两次修订ISO9000族标准，使之更为简化、重点更加突出，更加科学、普适，并将质量保证体系提高到质量管理体系的水平。

我国相应于2000年发布了等效采用该国际标准系列的GB/T19000：

2000《质量管理体系》标准系列。

众所周知，焊接结构（件）在现代科学技术和生产中得到了广泛应用。

随着锅炉、压力容器、化工机械、海洋构造物、航空钪天器和原子能工程等向髙参数及大型化-方向发展，工作条件日益苛刻、复杂。

显然，这些焊椟结构（件）必须是髙质量的，否则，运行中出现事故必将^成惨重的损失。

诚然，迅速发展的现代焊接技术，已能在很大程度上保证其产品质量，但由于焊接接头为一性能不均匀体，应力分布又复杂，制造过程中亦作不到绝对的不产生焊接缺陷，更不能排除产品在役运行中出现新的缺陷。

因而为获得可靠的焊接结构（件）还必须走第二条途径，即采用和发展合理而先进的焊接检验技术。

现代质量管理认为，为使产品达到所要求的各项质量指标，应从生产的每一道工序抓起，通过控制和调整影响工序质量的因素来保证。

而工序质量又要通过工作质量，采取各种管理手段来实现。

因此，在质量管理工作中，要以工作质量来保证工序质量，用工序质量来保证产品质量。

可见为实现质量目标，就必须在管理体制上建立一套有效的、便于操作的质量管理体系。

并且将这套体系应用于产品的整个制造过程中。

二、相关知识

知识点一：

焊接工序质量的影响因素及对策

工序质量是指在生产过程中加工工序对产品质量的保证程度。

换句话说，产品质量是以工序质量为基础的，必须具有优良的工序加工质量才能生产出优良的产品。

产品的质量不仅仅是在完成全部加工装配工作之后，通过由专职检验人员测定若干技术参数，并获得用户认可就算达到了要求，而是在加工工序一开始就存在并贯穿于生产的全过程中。

最终产品合格与否，决定于全部工序误差的累积结果。

所以，工序是生产过程的基本环节，也是检验的基本环节。

焊接结构的生产包括许多工序，如金属材料的去污除锈、备料时的校直、划线、下料、坡口边缘加工、成形，焊接结构的配装、焊接、热处理等。

各个工序都有一定的质量要求，并存在影响其质量的因素。

由于工序的质量最终将决定产品的质量，因此，必须分析影响工序质量的各种因素，采取切实有效的控制措施，才能保证焊接产品的质量。

影响工序质量的因素，概括起来有：

人员、设备、材料、工艺方法和生产环境五个方面，简称“人、机、料、法、环”五因素。

各个因素对不同工序质量的影响程度有很大差别，应具体情况具体分析。

焊接，是焊接结构生产中的重要工序，影响其质量的因素同样是上述五个方面。

1．人-----施焊操作人员因素

各种不同的焊接方法对操作人员的依赖程度不同。

对于手工电弧焊接，焊工的操作技能和谨慎的工作态度对保证焊接质量至关重要。

对于埋弧自动焊，焊接工艺参数的调整和施焊也离不开人的操作。

对于各种半自动焊，电弧沿焊接接头的移动也是靠焊工掌握。

若焊工施焊时质量意识差，操作粗心大意，不遵守焊接工艺规程，或操作技能低下、技术不熟练等都会影响直接焊接的质量。

对施焊人员的控制措施如下：

（1）加强对焊工“质量第一、用户第一、下道工序是用户”的质量意识教育，提高他们的责任心和一丝不苟的工作作风，并建立质量责任制。

（2）定期对焊工进行岗位培训，从理论上掌握工艺规程，从实践上提高操作技能水平。

（3）生产中要求焊工严格执行焊接工艺规程，加强焊接工序的自检与专职检验人员的检查。

（4）认真执行焊工考试制度，坚持焊工持证上岗，建立焊工技术档案。

对于重要或重大的焊接结构生产，还需对焊工进行更细化的考量。

例如，焊工培训时间的长短、生产经验、目前的技术状况、年龄、工龄、体力、视力、注意力等，应当全部纳入考核的范围。

2．机-----焊接机器设备因素

各种焊接设备的性能及其稳定性与可靠性直接影响焊接质量。

设备结构越复杂，机械化、自动化程度越高，焊接质量对它的依赖性也就越高。

所以，要求这类设备具有更好的性能及稳定性。

对焊接设备在使用前必须进行检查和试用，对各种在役焊接设备要实行定期检验制度。

在焊接质量保证体系中，从保证焊接工序质量出发，对焊接机器设备应做到以下几点：

（1）定期对焊接设备维护、保养和检修，重要焊接结构生产前要进行试用。

（2）定期校验焊接设备上的电流表、电压表、气体流量计等各种仪表，保证生产时计量准确。

（3）建立焊接设备状况的技术档案，为分析、解决出现的问题提供思路。

（4）建立焊接设备使用人员责任制，保证设备维护的及时性和连续性。

另外，焊接设备的使用条件，如对水、电、环境等的要求，焊接设备的可调节性、运行所需空间、误差调整等也需要充分注意，这样才能保证焊接设备正常使用。

3．料-----焊接原材料因素

焊接生产所使用的原材料包括母材、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂，保护气体）等，这些材料的自身质量是保证焊接产品质量的基础和前提。

为了保证焊接质量，原材料的质量检验很重要。

在生产的起始阶段，即投料之前就要把好材料关，才能稳定生产，稳定焊接产品的质量。

在焊接质量管理体系中，对焊接原材料的质量控制主要有以下措施：

（1）加强焊接原材料的进厂验收和检验，必要时要对其理化指标和机械性能进行复验。

（2）建立严格的焊接原材料管理制度，防止储备时焊接原材料的污损。

（3）实行在生产中焊接原材料标记运行制度，以实现对焊接原材料质量的追踪控制。

（4）选择信誉比较高、产品质量比较好的焊接原材料供应厂和协作厂进行订货和加工，从根本上防止焊接质量事故的发生。

总之，焊接原材料的把关应当以焊接规范和国家标准为依据，及时追踪控制其质量，而不能只管进厂验收，忽视生产过程中的标记和检验。

4．法-----焊接工艺方法因素

焊接质量对工艺方法的依赖性很强，在影响焊接工序质量的诸因素中占有非常突出的地位。

工艺方法对焊接质量的影响主要来自两个方面，一方面是工艺制订的合理性；另一方面是执行工艺的严格性。

首先要对某一产品或某种材料的焊接工艺进行工艺评定，然后根据工艺评定报告和图样技术要求制订焊接工艺规程，编制焊接工艺说明书或焊接工艺卡，这些以书面形式表达的各种工艺参数是指导施焊时的依据，它是根据模拟相似的生产条件所作的试验和长期积累的经验以及产品的具体技术要求而编制出来的，是保证焊接质量的重要基础，它有规定性、严肃性、慎重性和连续性的特点。

通常由经验比较丰富的焊接技术人员编制，以保证它的正确性与合理性。

在此基础上确保贯彻执行工艺方法的严格性，在没有充足根据的情况下不得随意变更工艺参数，即使确需改变，也得履行一定的程序和手续。

不合理的焊接工艺不能保证焊出合格的焊缝，但有了经评定验证的正确合理的工艺规程，若不严格贯彻执行，同样也不能焊出合格的焊缝。

两者相辅相成，相互依赖，不能忽视或偏废任何一个方面。

在焊接质量管理体系中，对影响焊接工艺方法的因素进行有效控制的做法是：

（1）必须按照有关规定或国家标准对焊接工艺进行评定。

（2）选择有经验的焊接技术人员编制所需的工艺文件，工艺文件要完整和连续。

（3）按照焊接工艺规程的规定，加强施焊过程中的现场管理与监督。

（4）在生产前，要按照焊接工艺规程制作焊接产品试板与焊接工艺检验试板，以验证工艺方法的正确性与合理性。

还有，就是焊接工艺规程的制定无巨细，对重要的焊接结构要有质量事故的补救预案，把损失降到最低。

对各种焊接工艺方法的重要因素和补加因素的考量可参考表1-1，对各种焊接方法的次要因素的考量可参考表1-2。

工艺条件

夹渣

未熔合

未焊透

咬边

变形

气孔

裂纹

焊接人员

焊接方法

○

◎

焊接材料

△

○

◎

施焊位置

◎

○

△

○

◎

焊接接头

◎

○

焊接结构

○

◎

○

◎

定位焊

○

◎

○

焊工培训

○

◎

○

◎

表1-1焊接工艺方法的重要因素、补加因素与焊接缺陷的关系

①说明：

◎表示有很大关系○表示有一定关系△表示关系一般

表1-2焊缝工艺方法的次要因素与焊接缺陷的关系

施焊工艺

夹

渣

未熔合

未焊透

咬

边

变

形

气

孔

冷

裂

热

裂

焊缝坡口型式

◎

○

坡口清理情况

◎

中间焊道形状

◎

焊缝除渣情况

◎

焊前预热情况

△

○

◎

焊接电流大小

○

◎

○

焊接电弧长度

○

◎

△

焊条运条角度

○

◎

焊接运条方式

△

焊缝熔敷方式

△

施焊位置

○

自然环境风力

○

①说明：

◎表示有很大关系○表示有一定关系△表示关系一般

5．环-----环境因素

在特定环境下，焊接质量对环境的依赖性也是较大的。

焊接操作常常在室外露天进行，必然受到外界自然条件（如温度，湿度、风力及雨雪天气）的影响，在其它因素一定的情况下，也有可能单纯因环境因素造成焊接质量问题。

所以，也应引起一定的注意。

在焊接质量管理体系中，环境因素的控制措施比较简单，当环境条件不符合规定要求时，如风力较大，风速大于四级，或雨雪天气，相对湿度大于90％，可暂时停止焊接工作，或采取防风、防雨雪措施后再进行焊接，在低气温下焊接时，低碳钢不得低于－20℃，普通合金钢不得低于－10℃，如超过这个温度界限，可对工件进行适当的预热。

通过以上对影响焊接工序质量的五个方面的因素及其控制措施、原则的分析，可以看到，五个方面的因素互相联系，互相交叉，考量时要有系统性和连续性。

知识点二：

焊接生产质量管理体系

一、焊接生产质量管理概念

质量管理的核心内涵是使人们确信某一产品（或服务）能满足规定的质量要求，并且使需方对供方能否提供符合要求的产品和是否提供了符合要求的产品掌握充分的证据，建立足够的信心，同时，也使本企业自己对能否提供满足质量要求的产品（或服务）有相当的把握而放心地组织生产。

对焊接生产质量进行有效的管理和控制，使焊接结构制作和安装的质量达到规定的要求，是焊接生产质量管理的最终目的。

焊接生产质量管理实质上就是在具备完整质量管理体系的基础上，运用下列六个基本观点，对焊接结构制作与安装工程中的各个环节和因素所进行的有效控制：

（1）系统工程观点；

（2）全员参与质量管理观点；

（3）实现企业管理目标和质量方针的观点；

（4）对人、机、物、法、环实行全面质量控制的观点；

（5）质量评价和以见证资料为依据的观点；

（6）质量信息反馈的观点。

二、焊接生产企业的质量管理体系

企业为了实现质量管理，制订质量方针和质量目标，分解产品（工程）质量形成过程，设置必要的组织机构，明确责任制度，配备必要设备和人员，并采取适当的控制方法使影响产品（工程）质量的五大因素都得到控制，以减少、消除、特别是预防质量缺陷的产生，所有这些形成的一个有机整体就是质量管理体系。

该体系的建立与运转，可向需方提供自己的质量体系满足合同要求的各种证据，包括质量手册、质量记录和质量计划等。

为了保证产品的焊接质量，国家技术监督局于1990年9月8日正式发布了GB／T12467—90、GB／T12468—90和GB／T12469—90焊接质量保证国家推荐标准，并于1991年1月1日起在全国实施。

这是一套结构严谨、定义明确、规定具体而又实用的专业标准，其中规定了钢制焊接产品质量保证的一般原则；对企业的要求；钢熔化焊接头的质量要求与缺陷分级。

认真学习和研究这套标准，将其与GB／T19000：

2000标准系列和企业的实际结合起来，建立起比较完善的焊接结构质量管理体系，对于提高企业的焊接质量管理水平和质量保证能力，确保焊接产品（工程）质量符合规定的要求具有重要的现实意义，并且也符合企业的长远发展和利益。

由于产品的质量管理体系是运用系统工程的基本理论建立起来的，因此可把产品制造的全过程，按其内在的联系，划分若干个既相对独立而又有机联系的控制系统、环节和控制点，并采取组织措施，遵循一定的制度，使这些系统、环节和控制点的工作质量得到有效的控制，并按规定的程序运转。

所谓组织措施，就是要有一个完整的质量管理机构，并在各控制、环节和点上配备符合要求的质控人员。

1．质量控制点的设置

质量控制点也称为“质量管理点”。

任何一个生产施工过程或活动总是有许多项的质量特性要求，这些质量特性的重要程度对产品（工程）使用的影响程度并不完全相同。

例如，压力容器的安全性与原材料的材质好坏、焊缝的质量优劣关系很大，而容器表面的油漆刷涂颜色不均匀却只影响容器的外观。

前者的后果是致命的，非常严重；后者是外观效果问题，在一定条件下，客户还是可以接受的。

因此，为保证工序处于受控状态，在一定的时间和一定条件下，在产品制造过程中需要重点控制的质量特性、关键部件或薄弱环节就是质量控制点。

在什么地方设置质量控制点，需要对产品（工程）的质量特性要求和生产施工过程中的各个工序进行全面分析来确定。

设置质量控制点一般应考虑以下原则：

（1）对产品（工程）的适用性（性能、精度、寿命、可靠性、安全性等）有严重影响的关键质量特性、关键部位或重要影响因素，应设质量控制点；

（2）对工艺上有严格要求，对下道工序的工作有严重影响的关键质量特性、部位应设质量控制点；

（3）对质量不稳定，出现不合格品多的工序或项目，应建立质量控制点；

（4）对用户反馈的重要不良项目应建立质量控制点；

（5）对紧缺物资或可能对生产安排有严重影响的关键项目应建立质量控制点。

焊接生产是焊接结构质量控制的最重要内容和环节。

国际焊接学会（IIW）所制定的压力容器制造（包括现场组装）全过程的质量控制要点共164个，其中与焊接有关的质量控制点就有122个，见表1-3。

表1-3国际焊接学会（IIW）的压力容器制造质量控制要点

控制项目

检查要点数

计划与计算书审核

母材验收与控制

焊材等消耗材料验收与控制

焊接工艺评定

焊前准备工作控制

焊接过程控制

焊后控制

热处理控制

出厂前试验（水压试验等）

2．焊接生产质量管理体系的主要控制系统与控制环节

焊接生产质量管理体系中的控制系统主要包括：

材料质量控制系统、工艺质量控制系统、焊接质量控制系统、无损检测质量控制系统和产品质量检验控制系统等。

在每个控制系统均有自己的控制环节和工作程序、检查点及责任人员。

（1）材料质量控制系统，它是从编制材料计划到订货、采购、到货、验收、保管、发放、标记移植等全过程进行控制，重点是入厂（场）验收并严格管理和发放可靠，坚持标记移植制度。

（2）工艺质量控制系统，是对生产工艺或施工方案的分析确定、工艺规程和工艺卡的编制、生产定额估算等一系列工作进行控制的流程。

（3）焊接质量控制系统，其涉及的范围比较宽，主要包括焊工考试、焊接工艺评定、焊接材料管理、焊接设备管理和产品焊接这五条控制线。

（4）无损检测质量控制系统，无损检测按其任务不同，控制程序繁简不同。

原材料只要求作超声波检验，经无损探伤责任工程师签发探伤记录报告后交材料检验员，作为原材料检验的一部分原始资料。

而焊工技能考试及工艺评定试板的控制程序是相同的，其探伤记录报告签发后，交焊接试验室立案存档。

（5）产品质量控制系统实际上反映了产品制作全过程的控制，由于职责分工的不同，如材料、焊接、无损检测是由各独立的系统加以控制。

3．质量管理机构及工作方式

质量管理机构的设置和复杂程度，主要取决于产品质量管理控制系统、环节和点的划分情况。

一般这些系统、环节和点划分得愈细，质量管理机构就愈复杂，需要的岗位责任人员也愈多。

质量管理机构是由一定的职能部门（如企业的质量管理办公室）、产品质量主要负责人（一般是企业的厂长或经理）、产品质量主要保证人（一般是指企业技术总负责人或质量管理主要保证人，常称质量管理工程师）、各控制系统责任人（常称系统责任工程师或主管工程师）以及各控制点岗位责任人（多由各关键工序岗位生产人员担任）组成。

各级质量控制责任人，除应对本岗位、本环节和本系统工作质量负责外，还应向上一级质量控制责任人、质量管理总负责人、最后向企业厂长（经理）保证工作，形成一个完整的质量控制网络。

4．建立“三检制度”

三检制度包括自检、互检、专检，是施行全员参与质量管理的具体表现。

（1）自检。

1）操作人员在操作过程中，必须进行个人自检，填写有关检验评定表中自检项目内容。

经班组长验收后，方准继续其他部位的生产施工。

2）班组长对所负责的分项工程施工或零部件生产，必须按相应的质量验评表中所列的检查内容，在生产过程中逐项检查班组成员的操作质量。

在完成后会同质量干事逐项地进行班组自检，并认真填写自检记录，经自检达标后方可提请工长或车间主任组织质量验收。

3）工长或车间主任除督促班组认真自检、填写自检记录，为班组创造自检条件外，还要对班组操作质量进行中间检查。

在班组自检达标基础上，组织施工队或车间自检。

经自检合格后，方可提请项目经理或单位质量负责人组织专职质量检验员进行质量核验。

4）项目经理或单位质量负责人必须认真地组织专检人员、有关工长（车间主任）、班组长进行所承担生产项目的质量核验。

专检人员在核验时，要先查阅班组自检记录，无班组自检记录时，不予进行质量核验评定。

5）项目经理、工长在未经专检人员进行核验的分项任务，或虽经核验未达标时不得安排进行下道工序。

否则要追究责任直至罚款。

（2）互检。

1）工种间的交接验：

上道工序完成后下道工序插入前，必须组织交接双方工长、班组长进行交接检查。

由交方工长填写“工种交接检查表”，经双方认真检查并签认后，方准进行下道工序施工。

未经交接检或虽经交接检但未达到要求的产出物，接方可拒绝插入施工。

2）总、分包间的交接检：

对规范、规程、标准及施工图说中规定的，需要在工序间进行检查的项目，交方应按接方要求认真办理总分包交接检查表。

移交有关资料和进行交接签证等工作，否则不得进行下道工序。

3）隐藏项目的交接检验：

有很多工序完成后，其产出物会被下道工序的产出物所掩盖或封闭。

如箱型梁内的焊缝，即是被封闭隐藏的。

负责做下道工序的单位必须在隐蔽前填写“隐蔽项目交接检查表”，与做前一道工序的单位办理交接检手续。

经交方自检（指安装工程中的隐蔽部位）或交接双方共同检查，达到质量标准并经双方签认后，方可进行下一道工序的施工生产。

否则，由做最后一道工序的单位或部门承担一切后果。

4）成品、半成品保护交接检：

①进行下道工序施工的单位在施工前，必须对已完成的成品、半成品进行保护。

在生产施工过程中始终要采取防止成品、半成品损坏（或污染等）的有效措施。

②上道工序出成品、半成品后如不向下道工序办理成品、半成品保护手续，如果发生成品、半成品损坏、污染、丢失时，由负责上道工序的单位承担后果。

③对已办理成品、半成品保护交接检的项目，如发生成品损坏、污染、丢失等问题时，由做下道工序的单位承担后果。

（3）专检。

1）所有分项任务、“隐检”、“预检”项目，必须按程序，作为一道工序，提请专检人员进行质量检验评定。

未经专检人员进行检验、评定的项目，或虽经检验、评定未达到质量标准的项目不得进行下道工序。

对违反此规定的责任者，专检人员有对其实行罚款权利。

2）专检人员进行分项任务质量核验之前要先查阅班组自检记录是否符合要求，做到无自检记录或其不符合要求时，不予进行核验，以促进班组质量管理工作，对有自检记录的分项任务，在对其评定时应会同项目经理组织工长、班组长共同进行。

并依专检人员核验评定的质量等级为准。

3）专检人员在核验评定分项任务工程质量等级时，必须按质量标准、质量控制设计目标认真检查、严格把关；在施工过程中，应认真检查原材料、成品、半成品的质量是否符合要求，并主动协助工长、班组长搞好质量管理和工程质量。

要注重抓薄弱环节、抓重点部位、抓防止（治）质量通病及抓隐、预检等工作。

5．建立健全质量信息系统

建立健全质量信息系统主要应该由专职的质量管理人员、技术人员来执行。

但是，生产工人在其中也应发挥积极的作用。

生产现场中的质量缺陷预防、质量维持、质量改进，以及质量评定都离不开及时正确的质量动态信息、指令信息和质量反馈信息。

对各种需要的数据进行收集、整理、传递和处理，形成一个高效率的信息闭环系统，是保证现场质量管理正常开展的基本条件之一。

质量动态信息是指生产施工现场的质量检验记录，各种质量报告，工序控制记录，原材料、半成品、构件及配套件的质量动态等。

指令信息是上级管理部门发出的各种有关质量工作的指令。

这些指令是质量工作必须遵循的准则，也是质量管理活动中进行比较的标准。

质量反馈信息是指执行质量指令过程中产生的偏差信息，即与规定目标、要求、标准比较后出现的异常情况信息。

这种异常信息要及时反馈到有关人员和相应的决策机构，以便迅速作出新的判断形成新的调节指令信息。

现场生产工人在日常的生产活动中，都应该提供必要的质量动态信息和质量反馈信息。

而这些信息又可为制定指令信息提供第一手资料。

现场质量管理中应注意以下三点：

（1）在现场质量管理中，应该根据施工过程中进行的质量缺陷预防、质量维持、改进、评定等应有质量职能明确规定相应的责任及相互间的协调关系，并赋予应有的权限，落实到有关部门和具体人员中去，并坚持检查考核，同奖惩挂钩。

（2）还应该根据现场施工过程要实现的质量目标，将以上工作和活动加以标准化、制度化、程序化，进而构成现场的质量体系。

（3）为了促进工人严格遵守工艺纪律，有必要建立考察工艺纪律执行情况的奖惩责任制。

知识点三：

焊接质量控制内容及项目

一、焊前的质量控制

焊前的各项质量检验是焊接质量控制的开始，它主要包括焊接原材料质量控制、焊接焊接前个工序质量控制、焊接工艺评定。

“良好的开始是成功的一半”。

1、原材料质量控制

（1）金属原材料的质量检验

焊接结构使用的金属材料种类很多，即使同种类的金属材料也有不同的型号。

使用时应根据金属材料的型号，出厂质量检验证明书（合格证）加以鉴定。

同时，还须作外部检查和抽样复核，以检查发现在运输过程中产生的外部缺陷和防止型号错乱。

对于有严重外部缺陷的应挑出不用，对于没有出厂合格证或新使用的材料必须进行化学成分分析、机械性能试验及可焊性

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