十年前笔者去**钢构加工厂参观，参观的项目是某个火车站站房屋顶钢结构。设计单位要求钢框架梁（民用建筑，不需要考虑疲劳）翼缘与腹板的焊接采用坡口全熔透焊缝，且焊缝质量等级为一级。焊接工人在单边坡口焊完一侧焊缝后，用碳弧气刨的方式在另一侧清根。焊接工人当时对设计院怨气很大，认为钢梁的翼缘与腹板焊接采用坡口全熔透焊缝，且焊缝质量等级为一级非常荒唐，焊接和清根的工作量很大。
从以上工程案例可以看出，很多结构设计工程师对于钢结构的焊缝形式以及焊缝质量等级的概念比较模糊。今天我们就来谈谈钢结构的焊缝。
（一）规范中焊缝质量等级的规定
（二）不同焊缝质量等级的检测要求
《钢结构焊接规范》GB 50661-2011中对结构焊接质量的检验提出了以下规定（仅列出承受静荷载结构焊接质量的检验，需疲劳验算结构的焊缝质量检验未列出）：
1.焊缝首先应进行外观检测，包括焊缝外观质量检测和焊缝外观几何尺寸测量两部分。具体检测要求读者可以参考《钢结构焊接规范》GB 50661-2011第8.2.1、8.2.2条文。
2.当外观检测发现裂纹时，应对该批中同类焊缝进行100%的表面检测；外观检测怀疑有裂纹缺陷时，应对怀疑的部位进行表面检测。表面检测主要是作为外观检查的一种补充手段，其目的主要是为了检查焊接裂纹。表面检测可采用磁粉检测和渗透检测，一般来说磁粉探伤的灵敏度要比渗透检测高，且渗透探伤难度较大，费用高。因此，为了提高表面缺陷检出率，铁磁性材料制作的工件应尽可能采用磁粉检测方法进行检测。只有在因结构形状的原因（如探伤空间狭小）或材料的原因（如材质为奥氏体不锈钢）不能采用磁粉探伤时，宜采用渗透探伤。
3.设计要求全焊透的焊缝，其内部缺欠的检测应符合下列规定：
（1）一级焊缝应进行100%的检测；
（2）二级焊缝应进行抽检，抽检比例不应小于20%。
内部缺欠采用无损检测，无损检测必须在外观检测合格后进行。内部缺欠的无损检测一般可用超声波探伤和射线探伤。射线探伤具有直观性、一致性好的优点，但其成本高、操作程序复杂、检测周期长，尤其是T形接头和角接头，射线检测的效果差，且射线探伤对裂纹、未熔合等危害性缺陷的检测率低。超声波探伤则正好相反，操作程序简单、快速，对各种接头形式的适应性好，对裂纹、未熔合的检测灵敏度高。因此钢结构焊缝内部缺欠的检测宜采用超声波探伤，对超声波检测结果有疑义时，可采用射线检测验证。
规范将二级焊缝的局部检验定为抽样检验。这一方面是基于钢结构焊缝的特殊性；另一方面，目前我国推行全面质量管理已有多年经验，采用抽样检测是可行的，在某种程度上更有利于提高产品质量。
综上所述，一级焊缝应进行100%的超声波探伤检测，二级焊缝应进行20%的超声波探伤抽检。
1.图纸和技术文件要求全熔透的焊缝，应进行超声波探伤检查。
2.超声波探伤检查应在焊缝外观检查合格后进行。焊缝表面不规则及有关部位不清洁的程度，应不妨碍探伤的进行和缺陷的辨认，不满足上述要求时事前应对需探伤的焊缝区域进行铲磨和修整。
5.超声波检查应做详细记录，并应写出检查报告。
很显然，规范给出的超声波检查数量和等级标准，仅限于设计文件无规定时使用。而且对于超声波探伤检查数量不是按照焊缝质量等级（一级100%检查、二级20%抽检）予以区分，而是按照焊缝受力状况（受拉100%检查、受压50%抽检）予以区分。但是钢结构施工单位一般无法区分哪些焊缝是受压焊缝、哪些焊缝是受拉焊缝。因此，笔者建议，在设计图纸中还是注明焊缝质量等级为宜。
（四）规范对全熔透焊缝的规定
高层民用建筑钢结构的主要受力节点中，要求全熔透的焊缝较多，清根则是保证焊缝熔透的措施之一。清根方法以碳弧气刨为宜，清根工作应由培训合格的人员进行，以保证清根质量。
2.哪些焊缝需要采用全熔透焊缝
（3）笔者曾经见到有图纸要求钢框架梁（民用建筑，不需要考虑疲劳）翼缘与腹板的焊接采用坡口全熔透焊缝，且焊缝质量等级为一级。这是完全没有必要的。
因此对于不考虑疲劳的民用建筑钢框架梁，当采用焊接组合截面时，塑性区段内（梁端算起的1/10梁跨度或两倍梁截面高度范围）翼缘与腹板采用坡口全熔透焊缝，焊缝质量等级可取二级；其余范围，翼缘与腹板采用角焊缝即可，焊缝质量等级可取三级。对于钢次梁，当采用焊接组合截面时，翼缘与腹板采用角焊缝，焊缝质量等级三级。
（五）高层民用建筑焊缝实例
根据规范中焊缝的相关规定，将笔者设计的中国石油乌鲁木齐大厦焊缝说明见表1。
中国石油乌鲁木齐大厦焊接质量等级、检测要求–表1
部位
焊缝形式
焊缝质量等级
检测要求
图例
外观检测比例
超声波探伤检测比例
梁翼缘与柱的刚性连接
全熔透焊缝
一级
100%
100%
框架柱的拼接
柱脚的柱身与底板的连接
框架梁的拼接
支撑翼缘与梁柱的焊接连接
箱形柱角部组装焊缝
框架梁翼缘上、下500mm范围内
柱宽大于600mm，框架梁翼缘上、下600mm范围内
全熔透焊缝
二级
100%
20%
其余范围
部分熔透焊缝
二级
100%
20%
十字形柱的组装焊缝
部分熔透焊缝
二级
100%
20%
支撑翼缘与腹板连接
全熔透焊缝
二级
100%
20%
钢框架梁翼缘与腹板连接
梁端算起的1/10梁跨度或两倍梁截面高度范围
全熔透焊缝
二级
100%
20%
其余范围
角焊缝
三级
100%
钢次梁翼缘与腹板连接
角焊缝
三级
100%
1 部分熔透焊缝和其余未说明的全熔透焊缝，其焊缝质量等级均为二级，外观检测比例100%，超声波探伤比例20%。
3 当外观检查发现裂纹时，应对该批中同类焊缝进行100%的表面检测；外观检测怀疑有裂纹缺陷时，应对怀疑的部位进行表面检测。表面检测宜采用磁粉探伤，因结构形状的原因或材料的原因不能采用磁粉探伤时，也可采用着色渗透探伤。
4 超声波探伤检测时，一级焊缝合格等级不低于《钢结构焊接规范》GB 50661-2011第8.2.4条中B级检验的II级要求，二级焊缝合格等级不低于《钢结构焊接规范》GB 50661-2011第8.2.4条中B级检验的III级。
钢结构设计作者
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