大型橋梁鋼箱梁工地現(xiàn)場(chǎng)焊接技術(shù)與質(zhì)量控制措施

杜偉華

（中交路橋華南工程有限公司，廣東中山 528429）

1 工程概況

某組合體系橋，跨度5×64 m，主跨和邊跨兩處的鋼箱梁分別為單索面、雙索面，全焊接鋼箱梁尺寸12 m（長(zhǎng)）×44 m（寬）×7 m（高），其總長(zhǎng)度為296 m，分別由3個(gè)節(jié)段廠預(yù)制而成。鋼箱梁結(jié)構(gòu)組成包括頂板、底板、邊縱腹板、中縱腹板、橫隔板、風(fēng)嘴，形成單箱七室薄壁結(jié)構(gòu)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，提前在場(chǎng)內(nèi)分段預(yù)制成型；利用駁船運(yùn)輸，將鋼箱梁運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，啟用2臺(tái)250 t橋面吊機(jī)或400 t浮吊機(jī)，組織鋼箱梁的吊裝作業(yè)；通過焊接節(jié)段連接成橋。

2 工地焊接主要內(nèi)容及特點(diǎn)

（1）工地焊接主要內(nèi)容。

①梁段環(huán)縫，指面、板、腹板的環(huán)縫對(duì)接；

②嵌補(bǔ)焊，此項(xiàng)工作發(fā)生在梁段環(huán)縫焊接結(jié)束后，細(xì)分為U形肋嵌、扁鋼嵌補(bǔ)段兩類。具體至本橋梁工程中，共有22條環(huán)縫、2 508個(gè)U形肋嵌補(bǔ)接頭、484條加勁扁鋼，焊縫長(zhǎng)度分別為1 985、5 409、445 m。

（2）工地現(xiàn)場(chǎng)焊接的特點(diǎn)。

相較工廠預(yù)制，工地現(xiàn)場(chǎng)焊接的環(huán)境均較為復(fù)雜，如高空、暴曬和雨水環(huán)境，復(fù)雜的焊接環(huán)境會(huì)影響鋼箱梁焊接作業(yè)。此外，鋼箱梁內(nèi)部通風(fēng)性較差，在高空、潮濕的環(huán)境中施工加大了焊接難度。

針對(duì)鋼箱梁焊接環(huán)境惡劣、焊接難度大的問題，橋梁施工單位應(yīng)健全鋼箱梁焊接制度，基于實(shí)際建設(shè)條件制定完善的施工方案，確定焊接工藝。

3 工地焊接工藝

考慮到鋼箱梁焊接體量大的特點(diǎn)，實(shí)施分階段預(yù)制生產(chǎn)鋼箱梁，并將預(yù)制好的鋼箱梁轉(zhuǎn)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，采用全焊接方式焊接各個(gè)梁端。以《大橋鋼箱梁梁段現(xiàn)場(chǎng)裝焊的施工組織設(shè)計(jì)》《大橋鋼箱梁段現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范為參照基準(zhǔn)，以正確的方式進(jìn)行焊接，確保成橋線形的合理性。在環(huán)形、鋼箱梁內(nèi)部構(gòu)件焊接縫中，可采用襯墊焊焊接技術(shù)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)焊接間隙進(jìn)行調(diào)整，提升現(xiàn)場(chǎng)焊接的精度。

現(xiàn)場(chǎng)施工情況會(huì)影響環(huán)形焊縫的焊接收縮量，為了保障工程質(zhì)量，提高施工效率，接頭焊接時(shí)，以CO2氣體保護(hù)焊或埋弧自動(dòng)焊為宜。嵌補(bǔ)段焊接時(shí)，可采用CO2氣體保護(hù)焊和手工焊接的方法。

按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范手冊(cè)實(shí)施鋼箱梁吊裝作業(yè)，調(diào)整相鄰兩端鋼梁的焊接間隙和高度差，并適配馬板，固定鋼箱梁，以高效地點(diǎn)焊固定鋼箱梁。

在殼板對(duì)接過程中，易出現(xiàn)鋼箱梁錯(cuò)邊現(xiàn)象，在針對(duì)錯(cuò)邊量的處理工作中，采取先火焰矯平、再點(diǎn)焊固定鋼箱梁的方法，按照由中間到兩邊的方向焊接環(huán)焊縫。

3.1 中腹板、外腹板對(duì)接焊縫

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊（KXF-712C），焊接材料為KFX-712C，焊接電流為200～230 A，焊接電壓為25～30 V。

3.2 箱梁頂?shù)装搴缚p

應(yīng)用單面焊接雙面成型技術(shù)，頂板、底板、封嘴三部分焊接，均采用CO2氣體保護(hù)焊的方法，在作業(yè)方式上存在差異，頂板部分先打底、后埋弧自動(dòng)焊填充蓋面，底板和風(fēng)嘴直接采用其填充蓋面。

（1）焊接裝置：KR500、ZD5-1000。

（2）焊接材料和技術(shù)：H10Mn2焊絲（Ф4.0）+SJ101、KFX-712C（Ф1.2）。

（3）氣體保護(hù)焊技術(shù)相關(guān)參數(shù)：240～260 A，28～30 V。

（4）埋弧自動(dòng)焊填充層：22.5 m/h，電壓28～30 V，電流550～580 A。

（5）蓋面層：580～600 A，29～31 V，22.5 m/h。

在埋弧自動(dòng)焊填滿蓋面前，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況割除馬板，要求預(yù)留3～5 mm，對(duì)該部分進(jìn)行磨光處理，確保母材無結(jié)構(gòu)受損問題，再使用磁粉進(jìn)行檢查，準(zhǔn)確判斷質(zhì)量情況。

3.3 U肋嵌補(bǔ)段焊接

（1）U肋嵌補(bǔ)段焊接。

該工藝采用反貼鋼襯板手工電弧焊、仰焊單面焊雙面成型焊技術(shù)。

①焊接裝置：直流電源；

②焊接材料：J507（Ф3.2、Ф4.0）；

③焊接參數(shù)：130～180 A，16～20 V；

④焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)：全程開展100%磁粉探傷，檢測(cè)等級(jí)為Ⅱ級(jí)；

⑤物焊縫質(zhì)量等級(jí)：Ⅱ級(jí)。

（2）U肋嵌補(bǔ)段及工廠預(yù)留調(diào)整段與橋面板的坡口角焊縫。

①焊接裝置：直流電源；

②焊接材料：J507（Ф3.2、Ф4.0）。

③焊接參數(shù)：130～180 A，16～20 V。

④焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)：100%磁粉探傷，檢測(cè)等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

⑤焊縫質(zhì)量等級(jí)：Ⅱ級(jí)。

（3）焊接注意事項(xiàng)。

焊縫時(shí)，應(yīng)遵循“先對(duì)接，后坡口角”的原則，焊接后的焊接面應(yīng)打磨均勻。

4 鋼箱梁工地焊接的質(zhì)量控制

4.1 工地焊接精度控制

梁段數(shù)量較多，施工工作量較大，在相鄰梁段對(duì)接焊縫施工中，難以精準(zhǔn)控制收縮量，隨著施工的持續(xù)開展，累積變形量逐步加大[1]。應(yīng)精準(zhǔn)控制梁段焊接精度，確保焊接處的質(zhì)量，為鋼箱梁焊接成橋合攏作業(yè)創(chuàng)設(shè)良好的條件。

（1）鋼箱梁工地接頭裝焊精度控制。

鋼箱梁到位后，組織吊裝作業(yè)，吊裝后詳細(xì)檢查鋼箱梁的中心線標(biāo)高、長(zhǎng)度等關(guān)鍵控制指標(biāo)，保證檢測(cè)項(xiàng)目均達(dá)標(biāo)后，方可展開現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)，由梁中向環(huán)縫兩側(cè)推進(jìn)焊接。焊接期間，操作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)焊接精度、質(zhì)量的檢查，控制焊接質(zhì)量。

①根據(jù)焊接現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，調(diào)整相鄰梁段環(huán)縫間距，借助定位板固定梁端，控制定位偏差，使其不超出0.5 mm。

②控制梁段連接處鋼板的錯(cuò)邊量，錯(cuò)邊量不超出1 mm，若超出可采用火焰矯平。

③嚴(yán)格按照焊接規(guī)范手冊(cè)開展焊接作業(yè)，確保環(huán)縫焊接效果符合質(zhì)量要求，同時(shí)需要配備相關(guān)的防風(fēng)雨裝置。

（2）合龍段的精度以及焊縫收縮量的控制。

鋼箱梁施工中，存在合龍精度要求高、焊縫收縮量控制難度大的特點(diǎn)[2]。為了確保鋼箱梁合攏段長(zhǎng)度的合理性，需要在前期采取控制措施，精準(zhǔn)控制下料尺寸及焊接尺寸，密切關(guān)注實(shí)際情況，掌握焊縫收縮量的變化特點(diǎn)，以此采取針對(duì)性的控制措施。

4.2 工地焊接焊縫質(zhì)量控制

（1）焊工資格。

選用有專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)歷，且具有對(duì)應(yīng)的施焊操作證的人員參加此項(xiàng)工程。正式焊接前，進(jìn)行全面的技術(shù)、安全交底工作，使施工人員明確作業(yè)方法、質(zhì)量要求，以便后續(xù)可規(guī)范化施工。

（2）焊接材料。

①存放焊料位置要求溫度為5 ℃以上，相對(duì)濕度為60%以下。

②禁止將未完全用盡的焊條外露過夜，應(yīng)及時(shí)回收利用，確保使用的焊接材料均為經(jīng)過復(fù)檢合格的材料。

③針對(duì)J507焊條，在使用時(shí)需將其置于350 ℃的恒溫環(huán)境中，予以1 h的烘焙處理；若選用SJ101焊劑，烘焙溫度以300～350 ℃為宜，時(shí)間1～2 h。

④確保焊劑干凈無污染，若焊劑用量在60目以內(nèi)，需要保證重復(fù)使用的粒徑不大于總量的5%。

⑤CO2氣體保護(hù)焊施工時(shí)，需滿足CO2的純度＞99.5%、配備完善的防風(fēng)雨設(shè)施的雙重要求，使用前倒置放水。

（3）焊接環(huán)境。

焊接點(diǎn)須具備完善的防風(fēng)雨裝置，否則應(yīng)及時(shí)停止施焊。焊接環(huán)境的溫度應(yīng)大于5 ℃，相對(duì)濕度應(yīng)小于80%，若達(dá)不到該要求，需利用火焰或其他方法進(jìn)行除濕處理。

（4）接頭準(zhǔn)備。

焊接接頭之前，應(yīng)檢查焊縫是否潔凈，嚴(yán)禁水、銹蝕物、氧化皮、油污、漆等雜物出現(xiàn)在焊縫周圍，應(yīng)打磨接頭周邊50 mm范圍，再清理打磨產(chǎn)生的雜物。應(yīng)磨光切削坡口，直至無明顯凸起、凹陷為止。焊接前，需要詳細(xì)檢查各項(xiàng)作業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀況、儀表的精度情況，在確保硬件裝置無誤后，方可正式進(jìn)入焊接環(huán)節(jié)[3]。

（5）定位焊。

采用J507（Ф3.2）焊條，以手工電弧焊的方式完成定位焊接作業(yè)。電流為130～160 A，電壓20～22 V。定位焊焊縫的長(zhǎng)度和間距分別為50～100 mm、350～450 mm，定位焊距焊接縫端需達(dá)到30 mm以上，熔敷金屬厚度需在正式焊縫高度的50%以內(nèi)，梁段長(zhǎng)為500～600 mm，間距為2 000～5 000 mm的環(huán)向定位焊。

打磨焊縫、起熄弧位置設(shè)置倒角均需在焊接開始之前完成。經(jīng)焊接后，應(yīng)明確定位焊的質(zhì)量情況，判斷其是否存在裂紋、夾渣、氣孔等問題。若定位焊開裂，需分析具體成因，再采用碳弧氣刨的方法進(jìn)行處理，待該處被打磨光順后，應(yīng)再次定位并焊接。

在焊接面板和底板時(shí)，應(yīng)以橋軸線為中心緩慢向兩邊焊接，腹板應(yīng)從上到下焊接。焊前預(yù)熱鋼板，厚度在28 mm以上的鋼板，其焊前預(yù)熱的溫度應(yīng)達(dá)到80～120 ℃。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，大型橋梁鋼箱梁工地現(xiàn)場(chǎng)焊接的施工難度較大，質(zhì)量要求較高，需要保證焊接的精度和質(zhì)量。本文針對(duì)具體的鋼箱梁工地焊接施工工藝展開探討，以提高橋梁領(lǐng)域的焊接作業(yè)水平。