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焊接动态

我国钢结构焊接及焊工管理现状

      近年来,随着我国钢铁工业的持续快速发展,钢铁产量大幅度增加。建筑钢结构以其轻型、高层、大跨度的巨大优势得到了迅速发展和广泛应用,其应用领域不断扩大。从大型工业厂房、冶金厂房,发展到各种塔桅建筑、网架结构、超高层建筑等,能源、交通、冶金、机械、化工、电力、建筑及基础设施建设等领域的钢结构产业已成为国民经济建设的支柱。以国家体育场“鸟巢”为代表的大中城市体育项目;以国家大剧院为代表的大型剧院工程和文化设施;以北京机场第三航站楼和广州白云机场为代表的机场航站楼工程,标志着我国在建筑钢结构难焊材料和复杂节点的焊接施工方面处于********水平。但同时我们也应清醒的看到,我们的发展是不均衡的,近些年钢结构工程质量事故屡屡发生,四川彩虹大桥、鄂尔多斯赛马场项目的倒塌,以惨痛的事实警示着我们,焊接作为钢结构构件的主要连接方式之一,其质量的好坏直接关系到整个工程建设的质量,而焊接从业人员是焊接实施的直接或间接参与者,是焊接质量控制环节中的重要组成部分,焊接从业人员的素质是关系到焊接质量的关键因素。据统计,2010年我国建筑钢结构的焊接从业人员(主要指焊工)已达到约120万。面对这一庞大的、技术水平参差不齐且流动性极强的从业人员队伍,尽快建立完善的人员技术资格培训、考核体系,是目前行业亟待解决的问题。

一、建筑钢结构焊接的特点
焊接技术在工程建设领域的应用至今已有近百年的历史。近10年来,随着国家经济的快速发展,我国每年的钢产量、用于钢结构的钢材总量及配套焊接材料的产量逐年递增。以2010年为例,粗钢产量为6.3亿吨、建筑结构用钢产量约2600万吨、焊接材料产量约450万吨,已位居********。与此相适应,各种奇异新颖的钢结构体系不断涌现,为满足设计的要求,许多复杂的节点型式和特殊材料被选用,使得钢结构焊接具有了与船舶、压力容器等传统金属构件焊接不同的技术特点,主要表现在以下六个方面:
    
1.构件的非标准化。由于钢结构型式的多样性、复杂性,决定了钢结构构件的整个产品体系都是非标产品,无法实现传统金属构件加工的标准化生产模式。
    
2.空间节点结构的极端复杂化。纵观国内近几年钢结构工程,不无体现出“大、特、新”的特点。超高层、大跨度的世界级超大规模建筑屡见不鲜,结构形状新颖独特、标新立异,具有强烈的视觉冲击效果。随之而来的是,钢结构体系繁多,节点构造复杂,焊接接头型式多,构件制作和现场安装中的焊接技术难度越来越大。如国家游泳中心“水立方”的非对称、不规则球管节点;国家体育场“鸟巢”的空间弯扭构件多分支节点;广州歌剧院的树支状铸钢节点;广州电视塔耐候钢结构及深圳大运会超大型铸钢节点等,节点型式见图15所示。
国家游泳中心“水立方”钢结构节点
国家体育场“鸟巢”钢结构节点

广州歌剧院钢结构节点

广州电视塔

深圳大运会超大型铸钢节点
 
3.建筑高度高,结构跨度大,抗震性能设计对主要钢结构焊接质量要求很高。如框架梁与柱的连接焊缝、剪力板与柱的连接焊缝、梁腹板与柱的连接焊缝和柱的拼接焊缝等,都是结构的主要部位,基本上都是坡口熔透一级焊缝,100%超声波探伤,对焊接质量要求非常高。
   
 4.使用钢材品种规格多。在材料的选用上,趋向于越来越多的使用高强度、大厚度钢材,而且随着材料制造工艺水平的不断提高,铸钢、不锈钢、复合钢板、耐火耐候钢也得到越来越多的应用。从国内建筑钢结构工程选用的钢材,总结出如下发展趋势:结构选用钢材厚度增大;钢材的强度更高;冲击韧性的要求提高;大量使用铸钢节点;特殊性能要求的钢材如耐候钢、耐火钢的应用增加;各类型钢的应用越来越普遍。因此,要求现场施工前,针对所使用钢材的交货状况,要实时进行新钢种的焊接性试验,探索科学的焊接工艺参数,制定相应的焊接工艺措施。
    
5.焊接工艺方法的多样性与焊缝类型的复杂性。为适应特种材料及复杂节点的焊接,越来越多的高效焊接工艺方法被用于建筑钢结构领域。与船舶、压力容器等行业相比,建筑钢结构焊接使用的焊接方法种类更多,焊条电弧焊、双丝、多丝埋弧焊、气体保护焊、熔嘴、熔丝电渣焊、气电立焊、栓钉焊、闪光对焊等焊接方法业已广泛应用于施工现场焊接作业。且由于建筑物空间结构及节点构造日趋复杂,结构体型与节点位置、节点构造决定了现场焊接除了操作点多、面广、量大之外,还存在多角度全位置高空操作的难点。现场焊接会涉及各类焊接位置。平、横、立、仰等各类焊缝类型共存,使得建筑钢结构焊接呈现了“三多一高”的特点:即钢材品种规格多、节点构造型式多、焊接工艺方法多、焊接质量要求高。
    6.作业条件的流动性。工厂制作和现场安装链接因素多,不同工种交叉作业多,现场安装难度较大。钢结构建筑在我国处于快速发展的新时期,但是由于钢材出现新品种、节点构造复杂化,焊接施工难度也相应提高。各种焊接新技术、新工艺在推广应用当中,对施工现场环境要求都很苛刻。与传统焊接工艺相适应的环境控制措施,已经不能有效地解决焊接新问题。
    
综上所述,工业和民用建筑钢结构结构行业发展至今,其焊接技术已逐渐形成其自有的技术模式,与船舶、压力容器并列成为三个差异较大,且具有典型意义的行业。
二、国内建筑钢结构焊工人员资格管理现状
焊工是焊接工作的执行者。焊接质量的好坏在很大程度上取决于焊工的技术水平和敬业程度。目前国内船舶与压力容器行业均要求焊工只有取得本系统内认可的资质证书方可上岗。由于历史的原因,我国建筑钢结构焊工技术资格培训、考核及管理始于原冶金部冶金工程建设焊工技术考试委员会(简称“冶金焊考委”)。冶金焊考委成立于198510月,成立之初即在原冶金部内部开展了焊工技术资格认证工作。其后,在1998年组织编撰了冶金工业部行业标准《冶金工程建设焊工考试规程》(YB/T9259-98),并依照此标准,先后对冶金行业3万多名焊工进行培训、考核和发证管理。这些焊工持“冶金工程建设焊工合格证”参加了除压力容器焊接以外的全国所有冶金厂房钢结构、工业管道、炉窑及其它建筑钢结构的焊接,为我国冶金工业从年产钢3千万吨到6亿多吨的飞速发展做出了巨大贡献。同时,还参加了全国各地的城市建设和市政建设的钢结构焊接工作,取得了辉煌业绩。
随着我国体制改革的深入及建筑钢结构领域的迅猛发展,原有的行业标准已不能满足工程建设发展的需要。为此建设部于2002年颁发了跨行业的《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002),将钢结构焊工持证上岗制度推广到整个行业。与此相适应,冶金焊考委面向建筑等其它行业及国家重点工程的焊工进行了培训、考核和发证及管理工作。2006年起,中国工程建设焊接协会钢结构焊工技术考试委员会承接冶金焊考委工作,按照《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)的要求,对各分会和行业已有的基层焊考委进行补充认证、统一管理,为促进全国钢结构焊工技术水平的提高,做了大量的、卓有成效的工作,形成了一套完整的考核机制和管理体系,并协助冶金、电力等行业建立了焊工培训及资格认证体系,为多项国家重点工程提供了焊工技术培训、考核和发证及管理工作,这些焊工承担了国家奥体中心“鸟巢”、国家游泳中心“水立方”、中央电视台新台址等国家重点、大型工程的焊接工作。目前认证合格的基层焊工考试委员会涵盖冶金、石油、中建、中机、中海油、有色、钢结构制造等行业,入库托管的焊工3万余名。
焊工是一种技术性强且具有时效性的工种,所谓时效性主要是指对任何一种技术工种而言,其技术水平的高低和水平的维持与从业者的从业时间和在此期间的从业频度有密切的关系,特别是对于参与重点工程建设的焊工,更应重视对其实际技能水平的审核,这就要求管理者应及时了解其所聘用焊工的工作状况。《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ812001)的焊工管理规范的要求,持证焊工若连续6个月末从事其证件许可范围内的工作,则应在上岗前重新参加实操考核,合格者方能上岗。且“手工操作技能附加考试应符合的一般规定”中明确指出:“1、凡从事高层、超高层钢结构及其它大型钢结构构件制作及安装焊接的焊工,应根据钢结构的焊接节点型式、采用的焊接方法和焊工所承担的焊接工作范围及操作位置要求,由工程承包企业决定附加考试类别,并报监理工程师认可;2、凡申报参加附加考试的焊工必须已取得相应的手工操作基本技能资格证书。”通过这些条款,实现对焊工职业资格的有效、动态管理。《钢结构焊接规范》(GB50661-2011)是在《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ812001)的基础上,根据我国近年来建筑钢结构焊接技术发展的实际情况并参照美国国家标准《钢结构焊接规范》AWS D1.1编制而成。与《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ812001)相比,在许多方面进行扩充,但由于种种原因,其取消了企业资质、人员资格要求的相关条款,这样势必形成焊接从业人员技术资格培训、考核及管理的真空地带。
    
随着我国钢结构产量的迅猛增加,焊接从业人员的数量急剧增长,由于国内尚没有相应的准入机制和标准,缺乏对相关人员的考核管理体系,致使国内一些钢结构企业尤其是中小企业焊接从业人员良莠不齐、十分混乱,造成一些钢结构工程在生产制作、施工安装过程中的粗制滥造,给整个工程质量埋下安全隐患。因此制定焊接从业人员职业标准,完善钢结构行业焊接各相关人员的准入机制,加强对各类人员的管理、考核,对提高我国钢结构焊接从业人员的素质,规范行业管理,促进行业的健康发展,保证钢结构工程的焊接施工质量具有重要意义。



(来源: 文/中国工程建设焊接协会   作者:刘景凤、侯敏