钢材质量问题解析：裂纹、夹渣、分层等瑕疵对钢结构安全的影响

钢材质量问题：这些瑕疵，你注意到了吗？

钢材是钢结构的基础材料，它的质量与整个结构的安全和稳定有着直接关联。在实际的工程里，钢材有可能出现各式各样的质量问题，并且会对钢结构的性能造成严重的影响。

夹渣情况为：钢材内部掺入了非金属物，像炉渣、氧化物等。夹渣会使钢材的强度和韧性被削弱，进而降低结构的承载能力。想象一块原本十分坚固的钢材，然而其内部混入了杂质，这就好像在坚固的堡垒里埋下了隐患。分层情况为：在钢板的断面上会顺着钢板厚度方向分成多层。分层会致使钢材在受力时各层之间的协同工作能力降低，并且容易引发层状撕裂。例如，当钢板遭受到垂直于板面的拉力时，在分层的地方就有可能最先开始开裂，随后会导致整个钢板失去效用。结疤（重皮）：钢材表面会呈现出局部像薄皮状重叠的样子，如同皮肤表面的伤疤。结疤处的金属结构通常比较薄弱，在后续的加工或使用过程中容易出现问题。压痕（划痕）：轧辊表面局部存在不平的情况，或者有非轧件落入，经过轧制后，在钢材表面会呈现出印迹。并且这些印迹的分布具有一定的规律性。

氧化铁皮：钢材表面附着着以铁为主的金属氧化物，这是钢材在生产、储存及运输过程中与氧气发生化学反应而形成的。氧化铁皮不但会影响钢材的外观，还会使钢材与涂层的附着力降低，促使钢材加快腐蚀。钢材轧制后受潮会发生氧化，产生氧化物，这就是锈蚀。锈蚀会逐步降低钢材的强度和耐久性。钢材一旦开始锈蚀，就像人体被病菌侵蚀那样，其性能会持续下降。钢材表面呈现出凹凸不平的粗糙度，这就是麻点，麻点有局部的，也有持续和周期性分布的。麻点会对钢材的表面质量产生影响，使钢材的美观度降低，同时也可能对涂层的附着力造成一定影响。- 此外，钢材在冶炼过程中存在的夹杂物、气孔等缺陷，也有可能成为裂纹的起源点。分层：其一，非金属夹杂物存在于钢材内部，也被称为夹灰；其二，厚度方向拉力不足，使用时会造成分层。

钢材在厚度方向承受较大拉力时，若内部有夹杂物或其他缺陷，便容易在薄弱部位出现分层现象。结疤的情况是：其中有较多非金属夹杂物或氧化皮，不规则地分布在轧件上，并且局部与基本金属相连接。结疤要么是在铸锭期间产生的，要么是在轧制过程中因材料表面位移或滑动而形成的。在铸锭时，若钢液表面的氧化皮未及时被清除，就有可能被包裹在铸锭内部，进而形成结疤。重皮指的是不规则鳞片状且细小的表面缺陷，它会沿轧制方向延伸，其严重程度取决于变形量的大小。重皮的形成原因是钢锭表面的冷溅以及结疤未清理干净，或者是清理的深宽比不够，导致坯料表面不平而轧制形成的。这些残留气体在浇铸过程中无法完全排出，就会在钢材内部形成气泡。轧入氧化皮：热轧和加工过程中未彻底清除氧化铁皮，是造成钢板表面凹坑的原因。热轧时，钢材表面会形成一层氧化铁皮，若后续加工未将其彻底清除，氧化铁皮就会被轧入钢材表面，形成凹坑。

钢材轧制后，其材料纵横断面的表面会出现断断续续且与轧制方向一致的细小发状纹。这是因为在轧制过程中，钢材受到了不均匀的应力作用，从而使得表面产生了微小的裂纹。而这些裂纹在后续的加工以及使用过程中，有可能会逐渐地扩展。钢材轧制后若堆放保管不当，长期处于受潮状态，且露天堆放，遭受风吹雨淋或处于空气中腐蚀性强的环境条件下，就会产生氧化反应，进而造成麻点或片状镑蚀。在钢材储存过程中，倘若未采取有效的防潮、防锈措施，便容易与空气中的水分、氧气等发生化学反应，从而导致锈蚀的产生。划痕和沟槽是因为轧件与设备之间进行摩擦运动而造成的机械损伤。这种损伤与轧制方向基本呈平行或垂直状态。在轧制期间，轧件与轧辊以及导卫等设备会发生摩擦。倘若设备表面不够光滑或者存在缺陷，那么就会在轧件表面留下划痕以及沟槽。在制作钢材时会留下表面伤痕，安装过程中也会如此，矫正过程同样会产生。这些伤痕具有一定规律性且有明显损伤痕迹，冷加工后产生的伤痕呈现白亮金属光泽。在钢结构的制作、安装和矫正过程中，倘若操作不当或者工具使用不合理，就有可能对钢材表面造成损伤。在对钢材进行切割操作时，倘若切割速度过快，亦或是切割工具磨损得较为严重，那么就会在钢材的表面留下粗糙的切口；在对钢材进行矫正作业时，要是施加的力过大，或者矫正的方法不恰当，就会致使钢材表面出现变形以及伤痕。加工制作所存在的缺陷表明：细节能够决定最终的成败。

在钢结构的加工制作进程里，每一个环节都如同精密仪器里的零部件那般。任何一个细节若被疏忽，都有可能导致质量问题出现，并且会对整个钢结构的性能与安全产生影响。在钢零件及部件进行加工时，常见的质量问题包含切割表面的质量超出标准、钻孔处的毛刺未被清理、零件切割的尺寸超出误差范围等。这些问题看似很微小，然而却犹如千里长堤上的蚁穴一样，是不能被忽视的。

切割表面质量超标

钢零件气割下料后，切割面或许会不平整。割纹深度和缺口深度尺寸会超过允许偏差。比如在一些钢结构加工厂，因为切割嘴风线未进行调整，与被切割材料面不垂直，所以导致切割面倾斜；又或者作业平台不水平，使得切割过程中工件受力不均匀，进而出现切割面不平的状况。此外，选用不合适的切割嘴、未调整好气割火焰、切割氧压力不当、切割嘴高度太高以及切割嘴角度位置不当等情况，都有可能对切割质量产生影响。例如，若切割氧压力过大，就会使切割面出现过度氧化的状况，进而导致表面粗糙；而切割嘴高度过高的话，会使切割热量不足，无法将钢材完全切断，从而造成切口不整齐。

钻孔毛刺未清理

螺栓孔钻孔后，孔边缘可能残留毛刺且未进行打磨清理。这会影响螺栓安装，还可能使螺栓在紧固时受力不均，降低连接可靠性。实际施工中，因操作人员对钻孔后清理毛刺的重要性认识不够，或缺乏有效清理工具和方法，往往易忽视此问题。此外，钻孔设备的精度以及性能会对毛刺的产生情况和清理的难度造成影响。倘若钻头出现严重磨损，那么钻出的孔壁会变得粗糙，同时毛刺也会随之增多。

零件切割尺寸超差

在切割时，零件的宽度和长度有可能出现偏差，且会超出允许的范围。比如，在制作吊车梁的翼缘板时，倘若切割尺寸不准确，就会致使翼缘板与其他部件的连接产生问题，进而对吊车梁的整体结构性能造成影响。造成零件切割尺寸超差有诸多原因。其一，当两个零件共享一根切割线时，未预留切割余量；其二，对于需要机加工的部件，要么没预留加工余量，要么余量不足；其三，对于焊接件、火焰弯曲加工件或需要校正变形的构件，未预留收缩余量等。此外，在放样和号料的过程中，如果对工艺不熟悉，就可能会错误地提供样板（样杆），或者误读尺寸线进行号料。同时，如果工艺要求出现错误，技术交底不清晰或者文件不明确等情况，也都有可能导致切割尺寸超差。

焊接隐患：焊缝中的 “定时炸弹”

焊接是钢结构连接的关键工艺，其质量与钢结构的整体性和稳定性直接相关。但在实际焊接过程里，经常会有各种问题出现，像焊缝裂纹、气孔、夹渣等情况。这些问题就好像隐藏在焊缝中的“定时炸弹”一样，随时都有可能对钢结构的安全性能造成威胁。

常见问题是焊缝裂纹。在焊接进行的过程中，或者在焊接结束之后，焊缝的中心部位、根部位置、弧坑处或者热影响区，都有可能出现纵向的裂纹或者横向的裂纹。这些裂纹中，一部分是热裂纹，它在高温条件下生成，一般出现在焊缝的内部，有时也会在热影响区出现；还有一部分是冷裂纹，它在焊缝冷却的过程中，当温度降到马氏体转变温度范围内时产生，可能在焊接结束后即刻出现，也有可能在焊接后经过较长时间才发生，并且具有一定的延迟性。气孔：在焊接过程中，熔池里的气体没能在金属凝固之前逸出，而残留在焊缝里面，从而形成了空穴。从形状方面来看，气孔有圆形、椭圆形、针状等这些类型；从数量角度来讲，可分为单个气孔以及群状气孔，而群状气孔又包含均匀分布气孔、密集状气孔和链状气孔等不同情况；按照气孔内气体成分来分类的话，有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等，在熔焊过程中产生的气孔大多为氢气孔和一氧化碳气孔。夹渣：焊后会残留在焊缝中的熔渣，这些熔渣包含焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物以及氮化物等。夹渣主要分为两类。一类是金属夹渣，其中特指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝里，在习惯上被称作夹钨、夹铜；另一类是非金属夹渣。

根据形成情况，夹渣可分为点状夹渣、线状夹渣、链状夹渣以及密集夹渣。夹渣会使焊缝的塑性和韧性降低，带有尖角的夹渣会导致尖端应力集中，并且尖端会发展成裂纹源。尤其在空淬倾向大的焊缝中，在受力作用下，焊缝夹渣处会最先出现裂纹并沿展，从而致使强度下降、焊缝开裂。引发焊缝裂纹的原因：厚工件在施焊前预热未到位，且道间温度控制不严，这会使焊缝在凝固过程中受到较大的拘束力，所以容易产生裂纹。比如，在一些大型钢结构件的焊接过程中，倘若预热温度不够，焊缝金属在冷却时收缩不均匀，就会产生较大的内应力，进而引发裂纹。熔池存在偏析现象。偏析出来的是低熔点共晶体和杂质。这些低熔点共晶体和杂质在凝固后强度极低。它们容易在工件的拘束力作用下被拉裂。这是厚工件焊接时出现凝固裂纹的常见原因。此外，焊丝焊剂的组配对母材不合适，像母材含碳量过高以及焊缝金属含锰量过低等情况，会致使焊缝的化学成分不均匀，进而降低焊缝的抗裂性能；在焊接过程中，若执行焊接工艺参数不当，比如电流大、电压低且焊接速度太快，会让焊缝的热输入不均匀，产生较大的焊接应力，也容易引发焊缝裂纹；如果没有有效地对钢材和焊接材料中的硫（S）以及磷（P）的含量进行控制，硫和磷会降低钢材的韧性和抗裂性能，增加裂纹产生的几率；不重视焊缝的形状系数，为了加快进度而随意减少焊缝的道数，会使焊缝的形状不合理，从而导致应力集中，进而造成裂纹；未按照规定烘焙焊接材料，会使焊缝中出现氢致裂纹，因为焊接材料中的水分在高温下会分解并产生氢气，氢气在焊缝中聚集，会致使焊缝产生延迟裂纹。

母材或填充金属表面存在锈、油污等物质，焊条及焊剂未进行烘干处理，在焊接过程中会分解并产生气体，从而使高温金属中气体的含量增加。当金属的凝固速度快于气体的逸出速度时，就会形成气孔。例如，在一些施工现场，因为对钢材表面的清理工作做得不够充分，或者焊条、焊剂的储存条件不好，所以在焊接时会产生大量的气孔。焊接线能量若过小，熔池的冷却速度就会较大，这不利于气体逸出，并且会使气体残留在焊缝中，从而形成气孔。另外，焊缝金属脱氧不充分的话，会使熔池中的氧气含量过高，氧气会与其他元素发生反应生成气体，进而增加氧气孔的产生几率。夹渣方面：焊件的边缘、焊层与焊道之间的熔渣若未被清除干净，尤其是在使用碱性焊条时，如果熔渣未除净，就更易产生夹渣。在多层焊时，若前一层焊缝的熔渣未清理干净，就会被后续焊缝所覆盖，进而形成夹渣。焊接电流较小时，熔化金属和熔渣所获热量不足，会使它们的流动性降低，同时熔化金属凝固速度较快，熔渣来不及浮出，这也会致使夹渣产生。母材金属与焊接材料的化学成分存在不当之处。当熔池内含有的氧、氮、硫等成分较多时，这些成分的产物，如氧化物、氮化物、硫化物等，在熔化金属凝固速度较快的情况下，因来不及浮出而残留在焊缝中，从而形成夹渣。螺栓连接存在误区，即认为小螺栓没有大作用。

在钢结构工程领域里，螺栓连接对于确保结构的整体性与稳定性起着关键作用。然而，在实际进行施工的过程中，螺栓连接时常会出现一些质量方面的通病。这些问题从表面上看似乎并不起眼，但实际上却有可能对整个钢结构的安全性能带来重大的影响。高强螺栓连接作为钢结构连接的一种重要方式，其质量通病主要包含以下这些方面。

螺栓连接孔径、间距偏差大

螺栓孔连接板的孔径偏差超出规范要求，这是较为常见的问题。螺栓孔连接板的孔间距偏差超出规范要求，这也是较为常见的问题。孔径偏差会导致安装时螺栓无法自由穿入。孔间距偏差会导致安装时螺栓无法自由穿入。施工人员往往会因孔径偏差而强行穿入螺栓，从而损伤丝扣。施工人员往往会因孔间距偏差而强行穿入螺栓，从而损伤丝扣。例如，在某些施工现场，由于钻孔设备精度不足，会导致螺栓孔的位置出现偏差。例如，在某些施工现场，由于钻孔设备精度不足，会导致螺栓孔的尺寸出现偏差。例如，在某些施工现场，由于操作人员技术不熟练，会导致螺栓孔的位置出现偏差。例如，在某些施工现场，由于操作人员技术不熟练，会导致螺栓孔的尺寸出现偏差。螺栓孔间距过大时，螺栓在紧固过程中无法有效传递力，这会降低连接的可靠性；孔间距过小时，螺栓之间的相互作用会增大，容易致使螺栓受力不均，甚至会出现断裂的情况。另外，孔径偏差过大的话，会让螺栓与孔壁之间的配合不紧密，从而影响连接的刚度和稳定性。

高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数达不到设计要求

施工人员对高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数的重要性缺乏足够认识，这是导致该问题的主要原因。部分施工单位不开展抗滑移系数试验，亦或是试验未满足要求便直接进入下一道工序。在某些钢结构桥梁的建设过程中，由于对摩擦面的处理工艺存在不当之处，像未实施喷砂或抛丸处理，又或者处理后的表面粗糙度未达到要求，从而致使抗滑移系数低于设计规定值。此外，高强螺栓的摩擦面未采取保护措施来防止油漆等的污染，这会使抗滑移系数降低。摩擦面的抗滑移系数不足，就会在荷载作用下，使得连接件之间容易出现相对滑动的情况，进而降低节点的承载能力，对整个钢结构的稳定性产生影响。

高强螺栓终拧后连接板存在缝隙

连接面的摩擦面有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等情况时，连接板之间就无法紧密贴合，进而在终拧后会出现缝隙。两连接面因变形而不平整，这也是造成缝隙的原因之一。高强螺栓的拧紧顺序和方法如果不当，并且忽视高强螺栓连接的实测工作，都会致使连接板存在缝隙。在一些钢结构厂房的施工里，施工人员未依正确顺序拧紧高强螺栓，亦或是在拧紧时用力不均，进而致使连接板受力不均衡，出现变形与缝隙。连接板有缝隙，会降低连接面的接触面积，对结构的受力性能造成严重影响，让结构在承受荷载时易于发生破坏。

高强螺栓替代安装螺栓

有些施工人员为了赶进度和图省事，会直接用高强螺栓来代替临时安装螺栓进行一次性固定。当孔位出现不正的情况时，强行对孔会致使高强螺栓的螺纹受到损害，从而降低连接的强度。在一些紧急施工项目里，因为施工人员急于完成安装任务，没有依照规范要求进行操作，所以导致了高强螺栓的螺纹被损坏。高强螺栓在使用过程中无法达到设计的预紧力，如此一来便会影响连接的可靠性。倘若结构遭遇较大的荷载作用，那些受损的高强螺栓有可能会出现松动或断裂的情况，进而引发严重的安全事故。

防治措施大集合：给钢结构 “治病”

钢结构工程中可能会出现各种质量通病，对此我们必须运用科学且有效的防治手段。要从源头处对质量进行把控，以此来确保钢结构的安全与稳定。针对之前提到的那些各类问题，下面是具体的防治措施。

比如，利用超声波探伤仪来检测钢材内部是否有裂纹、夹渣等缺陷，通过光谱分析仪检测钢材的化学成分是否符合标准。还要合理安排钢材堆放方式，保证支点均匀分布，以防钢材因自重变形。发现钢材表面有轻微划痕、压痕等缺陷时要及时打磨处理，让表面光滑平整。较严重的缺陷如裂纹、分层等，需按照相关标准进行修补或更换。比如对于裂纹，可使用焊接修补方法，不过在焊接前要把裂纹彻底清理干净，还要制定合理的焊接工艺，以保证修补质量。加工制作缺陷防治以提升切割质量：切割前要全面检查和调试切割设备，保证切割嘴风线正常且与被切割材料面垂直，作业平台保持水平。需依据钢材的厚度与材质，挑选合适的切割嘴、气割火焰、切割氧压力、切割嘴高度以及角度位置等参数。

对于较厚的钢材，能够适当提升切割氧压力以及切割速度，以此来确保切割质量。与此同时，要强化对切割过程的监控力度，并且及时对相关参数进行调整，防止出现切割面不平整、尺寸超出公差范围等状况。要重视钻孔清理这一环节：操作人员需要提升对钻孔后清理毛刺重要性的认知，在钻孔完成后要立刻使用打磨工具对孔边缘的毛刺进行清理。选用精度高且性能好的钻孔设备，并且要定期对设备进行维护以及保养，以此来确保钻头的锋利程度以及钻孔的精度。比如，运用数控钻床来进行钻孔，这样能够有效地提高钻孔的质量与效率。对尺寸进行精准控制：在进行切割之前，要仔细地分析零件的形状以及尺寸要求，合理地规划切割路径，同时要预留出足够的切割余量、加工余量以及收缩余量。加强对放样以及号料过程的管理，要保证样板（样杆）的准确性，不能误读尺寸线。比如，运用计算机辅助设计软件来进行放样和号料，这样能提升精度，降低误差。与此同时，构建起严格的质量检验制度，对切割完后的零件尺寸逐个进行检查，要是发现超差就及时进行调整。焊接隐患防治需预防焊缝裂纹：厚工件施焊前，要严格依照工艺要求进行预热，务必使预热温度均匀，还要将道间温度控制在合理范围之内。像对于厚度超过 30mm 的钢材，预热温度通常应达到 100 - 150℃。要选择与母材相匹配的焊丝焊剂，并且把控好焊接工艺参数，像电流、电压、焊接速度等。使用小电流并且快速焊接，这样就能减少焊接时产生的应力，也能降低裂纹出现的可能性。

注重焊缝形状系数，合理安排焊缝道数，以防焊缝过于集中。同时，严格把控钢材和焊接材料中硫（S）与磷（P）的含量，按照规定烘焙焊接材料，以防止氢致裂纹的出现。避免气孔产生需在焊接前，对母材和填充金属表面进行全面清理，将锈、油污等杂质去除。比如，运用砂纸、钢丝刷等工具对钢材表面进行打磨，直至露出金属光泽。严格烘干焊条及焊剂，以确保其含水量达标。合理对焊接线能量进行调整，让熔池冷却速度保持适中，这样有利于气体逸出。比如，针对容易产生气孔的钢材，能够适当提升焊接线能量，从而延长熔池存在的时间。另外，要确保焊缝金属脱氧充分，可通过添加脱氧剂等手段来达成。5. 例如，对于较厚的焊缝，可适当增大焊接电流，同时加快焊接速度。要控制好母材金属与焊接材料的化学成分，避免熔池里含有的氧、氮、硫等成分过多。并且，要正确地掌握运条方法，让熔渣能够均匀地分布在焊缝当中。对于螺栓连接误区的防治，要严格控制孔径间距，使用高精度的钻孔设备，像数控钻床那样，来提高螺栓孔的加工精度。

在钻孔时，需严格依照设计要求来控制孔的位置与尺寸，以此保证孔径以及孔间距能符合规范方面的要求。要加大对操作人员的培训力度，促使其技术水平得以提升，同时增强其责任心，以防因操作不当而引发孔位偏差。比如说，在进行钻孔之前，要对钻孔设备进行校准操作，确保钻头的位置精准无误。施工人员需充分认识高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数的重要性，并且要严格依照设计要求开展抗滑移系数试验。在进行试验时，一方面要确保试验方法的正确性，另一方面要保证试验数据的准确性。同时，要对高强螺栓摩擦面进行严格处理，例如通过采用喷砂或抛丸处理的方式，让其表面粗糙度达到要求。对于变形的连接面，需要对其进行矫正处理，让其符合相关要求。拧紧高强螺栓时要严格按照正确的顺序和方法，以确保拧紧力均匀。比如，使用扭矩扳手按照规定的扭矩值来拧紧，防止出现漏拧或过拧的现象。与此同时，要加强对高强螺栓连接的实测工作，以便及时发现并处理问题。绝对不能用高强螺栓替代安装螺栓：要加强对施工人员的教育和管理，让他们知晓高强螺栓和安装螺栓的差异，并且严格按照施工规范进行操作。在安装的时候，首先要用临时安装螺栓来进行固定。等构件的位置调整得准确之后，接着再把临时安装螺栓更换为高强螺栓。绝对不可以为了赶进度就直接用高强螺栓去代替临时安装螺栓。比如说，在钢结构厂房的安装过程里，一定要严格依照安装流程来进行操作，保证每一个螺栓的安装都能达到要求。总结与展望：让钢结构更加坚固。

只有从多个这样的环节入手，采取有效的防治措施，才能消除各种质量隐患。

重视钢结构质量意义深远，它能保障建筑安全，还能推动建筑行业可持续发展。高质量钢结构可抵御自然灾害侵袭，减少安全事故发生，为生命财产安全提供坚实保障。同时，优质钢结构能降低建筑维护成本，提高建筑使用寿命，符合绿色建筑和可持续发展理念。

展望未来，科技不断进步且建筑行业持续发展，钢结构行业有望迎来更辉煌的明天。新型钢材会被研发和应用，这能进一步提升钢结构的性能与质量。先进的加工制作技术和设备，会让钢结构的生产更精准且高效。智能化的施工管理和检测手段，能及时发现并解决钢结构在施工和使用过程中出现的问题。我们有理由去相信，在各方共同努力之下，钢结构会在建筑领域起到更重要的作用，能给人们营造出更安全、更舒适、更美观的建筑空间。