某鋼梁橋預(yù)制場(chǎng)焊縫和現(xiàn)場(chǎng)焊縫施工質(zhì)量控制

李 浩

（湖南省勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙 410014）

1 工程概況

湘府路高架橋全長(zhǎng)11.85 km，西起湘府路大橋引橋段，東至紅旗路東側(cè)，是第一座湖南地區(qū)預(yù)制裝配式橋梁。鋼箱梁采用單箱四室斷面，鋼箱梁全寬24.8 m，鋼箱部分寬19.092 m，兩側(cè)各懸臂3.354 m。鋼梁與第一層10 cm混凝土橋面板在預(yù)制廠內(nèi)結(jié)合，鋼梁與鋼梁采用焊接連接，廠內(nèi)焊縫采用半自動(dòng)埋弧焊和手工電弧焊；現(xiàn)場(chǎng)焊縫均采用手工電弧焊。半自動(dòng)埋弧焊和手工焊均采用V型坡口，坡口全熔透焊接，母材材料Q345qD，母材厚度由14、16、20、25、32、36、40 mm組成，均采用全熔透對(duì)接焊縫。

2 焊縫影響因素

湘府路高架橋上部結(jié)構(gòu)主梁采用等高變寬梁，鋼梁采用工廠分節(jié)段制造和工地現(xiàn)場(chǎng)焊接節(jié)段縫。工廠內(nèi)制造好之后，在現(xiàn)場(chǎng)吊裝焊接成橋，焊縫多，焊接質(zhì)量是工程施工質(zhì)量的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。影響焊縫質(zhì)量的因素很多，針對(duì)湘府路高架橋，在施工過程中主要的問題可分為工廠內(nèi)焊縫和現(xiàn)場(chǎng)焊縫中出現(xiàn)的問題。

2.1 工廠內(nèi)焊縫質(zhì)量情況

廠內(nèi)焊縫多數(shù)采用半自動(dòng)埋弧焊，半自動(dòng)埋弧焊外觀檢測(cè)與超聲檢測(cè)合格率100%。手工焊縫外觀質(zhì)量合格率為60%，外觀缺陷主要是錯(cuò)位、飛濺、焊瘤、弧坑縮孔和焊縫余高不一致 （見圖1）。手工焊縫母材厚度在14～40 mm，超聲檢測(cè)合格率95%以上，內(nèi)部缺陷主要有氣孔、夾渣、未焊透、未融合、裂紋，對(duì)有缺陷焊縫進(jìn)行返修處理，返修后合格率100%。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)焊縫質(zhì)量情況

現(xiàn)場(chǎng)焊縫全部采用手工焊接，焊縫外觀質(zhì)量合格率約為50%，外觀缺陷主要有錯(cuò)位、飛濺、焊瘤、弧坑縮孔和焊縫余高不一致 （見圖2）。對(duì)于薄板 （14～16 mm） 超聲檢測(cè)合格率約為80%，厚板 （25～40 mm） 超聲檢測(cè)合格率約為60%。內(nèi)部缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣、未焊透，對(duì)有缺陷焊縫進(jìn)行返修處理，返修后合格率100%。

圖1 工廠內(nèi)焊縫質(zhì)量情況

圖2 現(xiàn)場(chǎng)焊縫質(zhì)量情況

2.3 影響焊縫質(zhì)量的主要影響因素

影響焊縫質(zhì)量的主要影響因素包括：焊接殘余應(yīng)力、焊條潮濕和環(huán)境濕度大、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)效果差、電流電壓和焊接速度控制不當(dāng)、滅弧時(shí)間短、坡口設(shè)計(jì)不合理和間隙過小、工人操作不熟練、焊絲短路等。在湘府路高架橋鋼結(jié)構(gòu)焊接中，主要的因素見表1。

表1 場(chǎng)內(nèi)焊縫和現(xiàn)場(chǎng)焊縫影響因素對(duì)比

3 提高焊縫質(zhì)量的技術(shù)措施

3.1 飛濺

對(duì)于不同厚度的鋼板，選擇合適的焊接電流、電壓和速度。焊槍盡量垂直，前傾或后傾最好不超過20度。

3.2 焊瘤

廠內(nèi)焊縫應(yīng)控制熔池溫度不要過高，選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏?，都熔池向外噴射小火星較多時(shí)，應(yīng)立即滅弧?，F(xiàn)場(chǎng)焊縫還要注意鋼板間隙不過大，嚴(yán)格控制熔池溫度，控制熔池形狀，焊接電流比廠內(nèi)焊接電流略小10%左右。

3.3 弧坑縮孔

延長(zhǎng)收弧時(shí)間，填滿弧坑或電流衰減滅弧，對(duì)已經(jīng)形成的弧坑進(jìn)行打磨清理并重新焊接。收弧位置焊絲不立即滅弧，在熔池稍做停留。全熔透對(duì)接坡口焊縫連接中，在引弧處和引出處設(shè)置引弧板和引出板。引弧板和引出板的長(zhǎng)度控制在40～60 mm，厚度與母材鋼板一致，坡口尺寸與對(duì)接鋼板一樣。

3.4 氣孔

控制焊絲伸出長(zhǎng)度，焊絲伸出長(zhǎng)度控制在10 mm左右，根據(jù)母材厚度、焊縫位置、焊絲直徑、焊機(jī)功率選擇合適的焊接電流和焊接電壓。現(xiàn)場(chǎng)焊縫還應(yīng)盡量避免風(fēng)的干擾，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接材料妥善保管，焊條使用前烘焙處理，鋼板焊接鉛預(yù)熱處理，焊渣、藥皮等清理干凈。

3.5 夾渣

針對(duì)不同板厚選擇合理的焊接規(guī)范參數(shù)和坡口尺寸，盡量減少焊縫錯(cuò)位，保持坡口干燥清潔。對(duì)于多層多道焊，必須將層間焊渣清理干凈后再進(jìn)行下一層焊縫的施工。

3.6 未焊透

未焊透會(huì)較大的減小焊縫截面積，降低焊縫承載力，同時(shí)加重應(yīng)力集中現(xiàn)場(chǎng)，降低鋼梁疲勞強(qiáng)度，影響結(jié)構(gòu)安全。湘府路高架橋廠內(nèi)焊縫主要為坡口未焊透，現(xiàn)場(chǎng)焊縫主要為坡口未焊透和根部未焊透。

根據(jù)不同的母材厚度，選用合適的坡口尺寸和坡口間隙，保證焊絲能伸入到坡口根部。間隙小時(shí)采用大坡口尺寸，間隙大時(shí)采用小坡口尺寸。

現(xiàn)場(chǎng)焊縫還應(yīng)注意鋼板錯(cuò)縫和根部未焊透。條件允許時(shí)盡量采用雙面焊，無法雙面焊時(shí)采用陶瓷墊的形式，避免根部未焊透。為避免鋼板錯(cuò)縫，控制鋼板的不平整度在2 mm范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)定位時(shí)采用機(jī)械輔助，同時(shí)點(diǎn)焊固定時(shí)需焊接牢固。

3.7 十字形焊縫

十字形焊縫在焊縫交叉位置會(huì)出現(xiàn)三向應(yīng)力，導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而影響焊縫強(qiáng)度。

組成板件的焊縫應(yīng)避免十字形焊縫，采用T型焊縫。相鄰兩條T型焊縫間距不少于200 mm。施工時(shí)先將T型焊縫中一條焊縫焊接完成，待焊縫冷卻后，將交叉部位焊縫采用碳弧氣刨處理并清理干凈，再焊接另一條焊縫。

4 結(jié)語

本工程鋼結(jié)構(gòu)焊接工作量大，施工難度大，質(zhì)量要求高。在全熔透對(duì)接焊縫施工過程中，嚴(yán)格控制焊接原材、作業(yè)環(huán)境、坡口角度和間隙、鋼材定位和焊接工藝，保證鋼梁焊縫的外觀和內(nèi)在質(zhì)量滿足要求。