如何全面攻克KTY节点焊接难点？

近几年来，随着钢结构技术的日益完善，人们追求的造型新颖独特，在这些造型中KTY节点起着关键的承接作用。此外，海上油田建设的发展，海上采油平台、导管架等海洋钢结构工程大量生产制造并投入使用，在海洋工程结构中KTY节点也是最为常见的焊接接头。在KTY节点焊接时，通常会有小夹角焊缝，焊接时难于施焊，焊接后经过UT检测，焊缝根部通常会存有未熔合、气孔、夹渣等焊接缺陷。焊缝焊接后在外观检查时，焊趾多呈现“直角形”，在后续的返工过程中浪费了大量的返工成本，本文将对常见的KTY节点焊接缺陷产生的原因及预防措施和操作要点进行分析。

    1. 焊接缺陷产生部位

        （1）焊趾缺陷 焊缝焊接后，经过RT或UT检测时，通常会发现焊趾部位存有细微裂纹，焊工在进行打底焊接时，通常表现为焊缝外观成形良好，利用打磨机打磨后便在焊趾或焊根部发现夹渣或外观表现不规则形状的裂纹，特别在焊接厚板管桁架或者相贯口时，此种缺陷表现更明显。

         (2）填充层缺陷 焊接填充焊道时，每层焊道两侧咬肉很难控制。在焊接时，焊道中间凸起很明显，焊接后非常容易出现夹渣、未熔合等缺陷。为了保证焊缝内部质量，每焊一层焊缝时严格对焊道进行打磨，不仅影响了焊接进度，同时焊接质量难以保证，导致超声波检测时合格率很低，焊缝缺陷如图1~3所示。

        （3）焊缝外观质量不合格 在对焊缝外观进行检查时，通常会发现焊缝两侧有咬边现象，且现象明显，有的焊缝焊趾部位成“直角形”，在后期的疲劳点打磨时，需要先将直角部位加焊，然后再进行平滑打磨，浪费了大量的人工成本。

    2. 焊接缺陷的种类及成因分析依据焊缝根部产生的缺陷种类及产生时间可以判定此裂纹为焊接热裂纹（或叫结晶裂纹）。热裂纹成因为：①熔池的低熔点共晶。②焊接过程中的拉应力。焊接前，对焊缝坡口都进行了严格清理和检查，可排除导致低熔点共晶的因素。由于结构的特殊性（厚度大、尺寸大、刚性大），焊接中焊缝要承受很大的焊接应力，所以这是造成结晶裂纹的主要原因。填充焊焊缝内部质量达不到要求主要是由于焊道与焊道之间清理不干净，导致焊缝内部存有夹渣、未焊透等焊接缺陷，UT检测时对于缺陷根源会存有盲区，因此导致焊缝进行多次返修。盖面焊焊接时，由于焊工对焊缝要求不明确或者焊工技能达不到要求，导致焊缝两侧存有咬边、夹沟过深及焊脚过大等焊接缺陷，为后期的焊缝修补添加了大量的工作量，导致生产成本过高。

    3. 预防措施及操作要点通过工程实践对比可以粗略的计算出，焊缝的返修成本约为正常焊接成本的6~7倍，焊缝外观成形差及焊缝表面缺陷的处理无形之中也会浪费大量的生产成本，因此拥有良好的焊接技能水平是控制生产成本的主要环节。

        （1）“引弧点焊法”打底焊接及填充焊技巧 “引弧点焊法”主要解决焊缝根部裂纹，同时也降低背面焊缝成形的控制难度。焊接时，起焊点的位置、焊条角度、焊接方向等都与常规操作时一样，但不同之处在于“引弧点焊法”尽量减小熔池宽度。对于焊缝间隙大的部位可采用引弧多点点焊方法，即“左引弧，右引弧”或“左引弧，右引弧，中间引弧”，焊条收弧时采用回旋式收弧，以避免出现弧坑裂纹。填充焊焊接时，采用小电流多层多道焊，每层焊肉不宜过厚，以便焊道内气体逸出熔池，避免形成气孔等焊接缺陷，在盖面焊之前预留1.5~2mm盖面余量，进而保证焊缝的外观成形。

        （2）加强理论培训 部分焊工在焊接时不明确相贯点焊缝要求，根据规范要求将KTY节点中相贯部位的焊接做专业培训，进而减少焊缝外观出现夹沟及焊趾偏小/偏大的问题，避免造成后期因焊缝修补而增加的生产成本浪费。支管与主管以最高点和最低点为基准进行四等分，由上向下分别为趾部区、侧部区、过渡区和根部区。趾部区焊接大样：根据钢结构焊接工艺规程GB50661要求，主管与支管焊接时，趾部区有效焊缝高度达到1.5t。侧部区焊接大样：主管与支管焊接时，侧部区焊缝有效焊缝高度要求达到t（t为支管的壁厚），当内侧贴垫板焊接时，内侧垫板要求与支管壁贴合紧密；当采用碳弧气刨清根的方法焊接时，要求反面附加焊脚高度为8~10mm，具体如图8所示。过渡区焊接大样：主管与支管焊接时，过渡区焊缝有效焊缝高度要求达到1.5t（t为支管的壁厚），采用垫板焊接或者碳弧气刨清根的方法焊接要求与侧部区焊接大样要求相同。跟部区焊接大样：主管与支管焊接时，跟部区域焊接方法与过渡区焊接大样焊接要求相同。

        （3）关于UT检测存有盲区的改善 由于部分焊缝在同一区域会出现多次返修，为此对焊工进行询问，发现利用碳弧气刨已经返修到UT检测人员所说的缺陷深度，因此出现上述问题的原因是由于UT检测的局限性，即对于同一个部位的缺陷只能检测到缺陷点距离探头最近的一点，而对于同一部位的深处缺陷难以检测。为此，针对上述问题，要求焊工在对焊缝进行返修时，气刨深度为（h+5）mm（其中h为探伤员所画缺陷深度），气刨宽度适当加宽5mm左右。具体操作如图11所示。4. 结语通过对工程中常见的KTY节点焊接缺陷及形成机理进行深入剖析，对于理论知识进行系统讲解，在工程实践中进行全面的尝试，最终焊缝一次合格率有了很大的提高。另外，由于焊缝外观成形漂亮，所以焊缝修补打磨量较前期降低了85%以上。通过工程实践证明，此种方法对于同种类型构件的焊接具有很好的借鉴作用。