淺析鋼結(jié)構(gòu)橋梁中焊接質(zhì)量的影響因素

宋佳璇 陳艷瑋

摘要：本文從鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中影響焊接質(zhì)量的因素出發(fā)，分析并討論了各類因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響。焊接工藝以及鋼材的選擇必將對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的適用性、耐久性、安全性造成一定的影響，如果所選焊接工藝與工程項(xiàng)目不匹配，可能導(dǎo)致后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本的增加，甚至減少鋼結(jié)構(gòu)橋梁的使用壽命。因此在不同工程選擇更合適的焊接工藝，將是設(shè)計(jì)單位和施工單位需要考慮的因素之一。

Abstract： Based on the factors affecting the welding quality in the construction of steel bridges， the influence of various factors on the welding quality is analyzed and discussed. The welding process and the choice of steel will definitely affect the applicability， durability and safety of the steel structure bridge. If the selected welding process does not match the engineering project， it may lead to an increase in the operation and maintenance costs in the later period， and even reducing the service life of structural bridges. Therefore， selecting a more suitable welding process in different projects will be one of the factors that design and construction enterprises need to consider.

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);焊接;質(zhì)量控制

Key words： steel structure;welding;quality control

中圖分類號(hào)：U445.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）25-0065-02

0? 引言

鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有自重輕、節(jié)約資源、跨度大、工廠化生產(chǎn)等特點(diǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及路橋建設(shè)技術(shù)的提高，鋼鐵產(chǎn)量逐年上升，已經(jīng)具備大面積推廣鋼結(jié)構(gòu)橋梁使用的條件，以此減少鋼鐵產(chǎn)量過(guò)剩的情況，同時(shí)也能促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和進(jìn)步。為推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)，交通運(yùn)輸部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，決定推進(jìn)鋼箱梁、鋼桁梁、鋼混組合梁等公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)[1]。鋼結(jié)構(gòu)是橋梁工程的重要組成部分，因此焊接質(zhì)量的好壞，影響著鋼結(jié)構(gòu)橋梁的各項(xiàng)性能和穩(wěn)定性等方面。本文結(jié)合部分工程實(shí)例，對(duì)影響鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊接質(zhì)量的因素進(jìn)行討論。

1? 焊接人員

焊接人員是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)施工的主要參與者，為了減少材料不必要的浪費(fèi)，以及保證焊接的質(zhì)量，關(guān)鍵在于焊接人員素質(zhì)和能力的把控。

第一，焊接人員應(yīng)明確各類焊接工藝的選擇、熟練使用焊接設(shè)備，掌握焊接材料的選擇，以及判斷焊接工藝在不同環(huán)境下的選擇和使用。

第二，焊接人員應(yīng)具備能看懂圖紙的能力。圖紙是整個(gè)工程的藍(lán)圖，技術(shù)人員能不能看懂圖紙就決定了工程進(jìn)度的快慢以及工程質(zhì)量能否達(dá)標(biāo)，以及遵守焊接工藝的使用標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范。

第三，焊接人員應(yīng)定期培訓(xùn)。經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，施工技術(shù)也會(huì)不斷的被優(yōu)化，施工單位應(yīng)該將適合企業(yè)自身發(fā)展的新技術(shù)引進(jìn)到施工中去，淘汰落后產(chǎn)能，優(yōu)化施工技術(shù)。

2? 施工單位

橋梁施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，在施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種不確定因素對(duì)工程各方面造成影響。施工單位應(yīng)以保證施工現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定和有序?yàn)榍疤幔M(jìn)而保證施工質(zhì)量和施工安全。因此應(yīng)對(duì)橋梁施工給予更高的重視，結(jié)合新型的管理經(jīng)驗(yàn)，改變傳統(tǒng)的管理模式，并結(jié)合企業(yè)自身的情況，做出創(chuàng)新，這樣才能使施工質(zhì)量得以保證。

第一，應(yīng)加強(qiáng)焊接技術(shù)人員的管理。包括對(duì)其上崗資質(zhì)的審查，焊接人員應(yīng)持有相關(guān)資質(zhì)證書(shū)，并通過(guò)焊工考試委員會(huì)組織的有關(guān)理論與技能的考核。無(wú)證上崗的人員由于理論知識(shí)薄弱、對(duì)工程特點(diǎn)了解不深入，就會(huì)造成焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、浪費(fèi)焊接材料以及安全事故的發(fā)生。施工單位應(yīng)確保每一個(gè)焊接人員的資質(zhì)水平，以保證在不同的施工類型中派遣最合適的焊接人員。

第二，合理安排焊接技術(shù)人員的工作時(shí)間?，F(xiàn)階段，鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工的任務(wù)量都較為繁重，高強(qiáng)度作業(yè)勢(shì)必會(huì)增加一線施工技術(shù)人員的生理及心理負(fù)擔(dān)[2]。因此施工企業(yè)應(yīng)制定合理的出勤制度，保證焊接技術(shù)人員有足夠的休息時(shí)間，才能使得工程質(zhì)量得以保證，讓后續(xù)的工程項(xiàng)目順利開(kāi)展。

第三，規(guī)范安全制度。應(yīng)制定詳細(xì)的安全技術(shù)措施，經(jīng)上級(jí)有關(guān)部門批準(zhǔn)的安全技術(shù)措施具有技術(shù)法規(guī)作用，在施工期間應(yīng)認(rèn)真貫徹執(zhí)行;應(yīng)對(duì)比不同的施工方案，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面進(jìn)行評(píng)定，選出適合工程項(xiàng)目特征的施工方案，并貫徹執(zhí)行。開(kāi)工前應(yīng)組織詳細(xì)的安全技術(shù)交底工作，了解工程項(xiàng)目的詳細(xì)內(nèi)容，為安全施工打下基礎(chǔ)。明確各崗位工作職責(zé)，對(duì)于違規(guī)行為應(yīng)做出相應(yīng)的處罰。

3? 鋼材對(duì)焊接質(zhì)量的影響

3.1 鋼材質(zhì)量的把控

為了保證焊接質(zhì)量和整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在鋼材進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)其各類證明材料進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)數(shù)量、型號(hào)進(jìn)行詳細(xì)的核查，確保對(duì)焊接質(zhì)量不會(huì)造成影響;按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定對(duì)進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行抽檢，如果出現(xiàn)抽檢質(zhì)量不合格，則應(yīng)對(duì)該批鋼材進(jìn)行相應(yīng)的成分檢驗(yàn)或其他專項(xiàng)檢驗(yàn)。

針對(duì)鋼材的焊接性能，要求鋼材在焊接時(shí)所產(chǎn)生的高溫?zé)嵫h(huán)作用下不產(chǎn)生裂紋和熱效應(yīng)，并且焊接接頭處的主要力學(xué)性能不低于母材的力學(xué)性能。

裂紋的形式主要有：張開(kāi)型、滑移型、撕開(kāi)型。裂紋的出現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的危害極大，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①裂紋的出現(xiàn)減小了焊接構(gòu)件的截面面積。②在裂紋出現(xiàn)處易出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。③裂紋的出現(xiàn)使鋼材的保護(hù)程度降低，將加速鋼材腐蝕的情況發(fā)生。④在一定程度下，會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安全和整體穩(wěn)定性。

鋼材最主要的缺點(diǎn)之一就是易腐蝕，要根據(jù)不同鋼材的特性，選擇合適的防腐技術(shù)，在其表面涂刷防護(hù)層，鋼材堆放場(chǎng)地應(yīng)避免揚(yáng)塵附著以及濕度過(guò)大使鋼材造成生銹現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)耐久性，對(duì)全壽命周期成本的影響

鋼結(jié)構(gòu)橋梁在生產(chǎn)和加工過(guò)程中，存在不規(guī)范的現(xiàn)象，導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)橋梁在后期維護(hù)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)更多的隱患，甚至造成了財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。制定鋼結(jié)構(gòu)橋梁質(zhì)量檢驗(yàn)控制標(biāo)準(zhǔn)將有效減小鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工誤差，消除潛在隱患，從而提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁耐久性，保證使用壽命，降低全壽命周期成本。[1]

4? 焊接工藝的影響

以埋弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、手工電弧焊為例，結(jié)合工程實(shí)際，分析在橋梁工程中，不同施工位置或環(huán)境下焊接工藝的選擇。

焊接前，應(yīng)對(duì)所有焊接坡口進(jìn)行打磨，清除待焊區(qū)域內(nèi)所有的雜物、灰塵、鐵銹等一切干擾焊接的物質(zhì)，要求打磨要露出金屬光澤，雜物清除干凈。南部濱海大道西延伸線工程（四標(biāo)段）雖在焊接前嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝要求，但在焊縫檢測(cè)過(guò)程中仍出現(xiàn)質(zhì)檢不通過(guò)的現(xiàn)象，需要進(jìn)行二次施工，嚴(yán)重拖延工期并且出現(xiàn)了窩工的現(xiàn)象。因此，施工單位不僅要嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝的要求，也要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)鋼材的處理進(jìn)行嚴(yán)格的把控，避免出現(xiàn)二次返工或拖延工期現(xiàn)象的發(fā)生，爭(zhēng)取質(zhì)檢一次性通過(guò)。

4.1 埋弧焊

埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。埋弧焊具有弧光不外露，沒(méi)有弧光輻射，安全環(huán)保、污染較小等優(yōu)點(diǎn)。北京至福州國(guó)道主干線（溫家圳至沙塘隘段）中的鄰水河大橋建設(shè)工程項(xiàng)目，在對(duì)各類焊接方法的對(duì)比后，該工程選擇埋弧焊施工工藝，對(duì)高墩主筋進(jìn)行焊接連接，該工藝也被成為豎向鋼筋埋弧電焊工藝。這種工藝的使用，不僅能適應(yīng)鄰水河的環(huán)境特點(diǎn)，也能在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩個(gè)方面占有優(yōu)勢(shì)，其工程質(zhì)量也有明顯的提高，并且不會(huì)影響關(guān)鍵工期。

4.2 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

在橋梁工程中二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的使用，可以有效避免焊接處對(duì)鋼板變形的問(wèn)題，這是與普通電焊的區(qū)別之一。二氧化碳?xì)怏w的使用可以讓電焊產(chǎn)生較為集中的熱量，這樣就能在較短時(shí)間內(nèi)完成焊接作業(yè)，進(jìn)而降低鋼結(jié)構(gòu)變形的概率，并提高焊接效率。

在平潭海峽公鐵兩用大橋元洪航道橋施工中，鋼錨梁制作允許誤差2mm，為了避免焊接過(guò)程中對(duì)鋼板產(chǎn)生的變形，其鋼錨梁的施工就采取了二氧化碳保護(hù)焊的焊接工藝;渭武高速隴南段通過(guò)二氧化碳保護(hù)焊與普通電焊比較后，將二氧化碳保護(hù)焊應(yīng)用在橋涵鋼筋焊接及隧道鋼拱架工字鋼焊接，該焊接工藝的使用可以減少構(gòu)件損害的情況，在經(jīng)濟(jì)角度上分析，也可以使建設(shè)工程的投資成本比普通焊接減少一半以上。

4.3 手工電弧焊

國(guó)外目前已經(jīng)普遍使用多頭自動(dòng)焊接機(jī)械手臂等自動(dòng)化裝置進(jìn)行焊接。與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)橋梁鋼焊接大多采用手工電弧焊，埋弧電弧焊等。這種焊接方式與操作者經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系，效率低，質(zhì)量得不到保障。[3]因此，手工電弧焊不會(huì)作為主要的焊接工藝在橋梁施工中廣泛的應(yīng)用，而逐漸在橋梁工程建設(shè)中逐漸被淘汰。

鄭州市鄭東新區(qū)龍吟橋工程，除頂板對(duì)接焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊打底、埋弧自動(dòng)焊填充蓋面的焊接方法外，其他焊縫均采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接。[4]手工電弧焊只在焊縫返修時(shí)且焊縫長(zhǎng)度小于400mm時(shí)使用;港珠澳大橋施工中，節(jié)段組焊以手工焊為主，自動(dòng)化程度較低。為了解決這一問(wèn)題，通過(guò)使用軌道式焊接機(jī)器人與手工焊相比較，在對(duì)外觀以及工藝質(zhì)量符合規(guī)范要求后發(fā)現(xiàn)，在相同的條件下，軌道式機(jī)器人焊接和手工焊相比，焊接效率提高一倍;另外，之前焊接同類焊縫優(yōu)秀焊工完成的工作，現(xiàn)在只需一般的焊機(jī)操作工即可完成，人力資源成本大幅降低。[5]

5? 結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)公路橋梁均得到廣泛的應(yīng)用，為了提高鋼結(jié)構(gòu)使用的范圍和壽命，就需要深入研究鋼結(jié)構(gòu)的特性以及焊接工藝的選擇和應(yīng)用。目前，大部分施工現(xiàn)場(chǎng)中選擇的焊接工藝較為落后，就造成了施工過(guò)程中出現(xiàn)二次返工、延誤工期現(xiàn)象的出現(xiàn)，阻礙了新技術(shù)在建設(shè)領(lǐng)域的推廣和使用。因此，施工單位一方面需要不斷的學(xué)習(xí)新的焊接技術(shù)，從而選擇更合適建設(shè)工程的焊接技術(shù)，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也能降低費(fèi)用的消耗;另一方面更需要保障焊接技術(shù)人員的生命健康，合理規(guī)劃工作時(shí)間，制定嚴(yán)格的、全面的安全操作制度，嚴(yán)格審查焊接人員的相關(guān)資質(zhì)。最后，在遵守相關(guān)技術(shù)規(guī)范、通過(guò)檢焊接工藝檢測(cè)評(píng)定下，保證建設(shè)工程的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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