新型波形腹板鋼箱梁焊接質(zhì)量控制措施分析

袁文金

（甘肅博睿交通重型裝備制造有限公司，蘭州 730000）

1 新型波形腹板鋼箱梁焊接特點(diǎn)

銀川至昆明國(guó)家高速公路（G85）彭陽(yáng)（甘寧界）至平?jīng)龆喂こ虥芎犹卮髽驗(yàn)榕泶箜?xiàng)目控制性工程之一，其中，第5聯(lián)～第7聯(lián)為鋼箱梁。鋼-混組合梁采用50 m跨徑，為單箱單室開(kāi)口截面，單片鋼-混組合梁重達(dá)230 t。為確保該項(xiàng)目鋼箱梁制造焊接質(zhì)量和進(jìn)度，在安全可靠、經(jīng)濟(jì)、高效的前提下，優(yōu)先選擇先進(jìn)的焊接生產(chǎn)工藝。該橋各桿件單元為焊接鋼結(jié)構(gòu)，廣泛采用熔透焊縫，所有對(duì)接焊縫均要求熔透。本橋熔透焊縫是主要受力焊縫，主要采用“T”形及“十”字形接頭，由于鋼板較厚，易產(chǎn)生層狀撕裂現(xiàn)象，且焊接殘余應(yīng)力高，變形較難控制，對(duì)焊工操作技術(shù)要求高。

2 焊接質(zhì)量控制措施

2.1 編制合理的焊接操作規(guī)程

針對(duì)各種形式的板塊和構(gòu)件單元，先編制詳細(xì)、切實(shí)實(shí)際的焊接操作規(guī)程，做到每一條焊縫都有焊接工藝規(guī)程做指導(dǎo)，明確規(guī)定各種焊接參數(shù)，使所有板塊和構(gòu)件從工廠制造到現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接工序都處于受控狀態(tài)。

2.2 焊接材料的要求

通過(guò)對(duì)焊接工藝進(jìn)行評(píng)定，對(duì)試件進(jìn)行一系列試驗(yàn)，選擇合理的焊接工藝及工藝參數(shù)，為編制工藝規(guī)程提供可靠依據(jù)，從而保證焊接質(zhì)量。

本橋鋼結(jié)構(gòu)制造所用焊接材料技術(shù)條件應(yīng)符合表1、表2的規(guī)定。

表1 熔敷金屬化學(xué)成分%

表2 熔敷金屬力學(xué)性能

2.3 埋弧自動(dòng)焊焊絲及焊劑

2.3.1 埋弧焊用焊劑化學(xué)成分

埋弧焊接用焊劑S49A4UFB-SU35 H5（SJ101q）的化學(xué)成分見(jiàn)表3。

表3 焊劑化學(xué)成分%

2.3.2 埋弧焊絲化學(xué)成分

SU35（H08Mn2E）(φ5 mm)化學(xué)成分應(yīng)符合見(jiàn)表4。

表4 焊絲化學(xué)成分%

2.4 典型焊縫的焊接

廠內(nèi)對(duì)接焊縫均采用埋弧自動(dòng)焊焊接，用MZ-1-1000埋弧自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行焊接，為防止底層焊縫焊漏，焊接前應(yīng)在焊縫背面墊紫銅襯墊或焊劑墊，背面焊接前采用碳弧氣刨進(jìn)行清根，同時(shí)，在焊接時(shí)采用兩面交替焊接，減少焊后變形及殘余應(yīng)力。兩板厚不同時(shí)加工成坡度大于1∶8的斜坡?tīng)睢?/p>

腹板加勁肋焊接用CO2焊機(jī)，用CO2氣體保護(hù)焊在平位同時(shí)進(jìn)行加勁肋兩側(cè)角焊縫焊接，保證加勁肋與腹板的垂直度。在焊接時(shí)控制焊接方向和焊接順序來(lái)控制焊接變形。為控制焊接變形。

2.5 焊接變形控制措施

焊接變形控制是本工程中質(zhì)量控制主要內(nèi)容，變形控制程度直接影響到焊接后結(jié)構(gòu)尺寸、節(jié)段之間連接等。

焊接時(shí)變形控制所采取措施主要有以下幾種：

1）對(duì)鋼板對(duì)接選擇合適的坡口尺寸及焊接順序；

2）對(duì)采用反變形措施的焊縫預(yù)留一定的反變形量；

3）選擇焊接變形較小的焊接方法；

4）選擇合理的焊接順序及焊接方向；

5）控制每條焊縫每一道工序的焊接填充量。

2.6 提高結(jié)構(gòu)抗疲勞能力措施及焊后消除應(yīng)力處理

本工程的焊接接頭形式有：對(duì)接接頭、十字接頭、T形接頭3種，在接頭處容易發(fā)生應(yīng)力集中，影響結(jié)構(gòu)抗疲勞能力，尤其是構(gòu)造復(fù)雜，厚度很大，焊縫拘束高，在焊接完成的焊縫中存在很大的殘余應(yīng)力。本文將在以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制。

施工前，應(yīng)在接頭設(shè)計(jì)、坡口設(shè)計(jì)，以及焊接過(guò)程中的焊接順序等工藝措施方面進(jìn)行控制，盡量減少應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能?！癟”形及“十”字形接頭熔透焊縫焊接約束高，焊后殘余應(yīng)力大，為改善受力性能，采用高頻超聲沖擊處理方法降低其殘余應(yīng)力。

2.7 焊接接頭的檢驗(yàn)

1）焊縫外觀檢驗(yàn)。所有焊縫待冷卻后進(jìn)行外觀檢查，并記錄檢查結(jié)果。保證無(wú)裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿弧坑及漏焊等缺陷。

2）無(wú)損檢驗(yàn)，產(chǎn)品試板。主要構(gòu)件和設(shè)計(jì)要求焊縫在焊接時(shí)增設(shè)產(chǎn)品試板，試板焊縫與產(chǎn)品構(gòu)件焊縫同時(shí)連續(xù)完成，然后從產(chǎn)品試板取試樣進(jìn)行試驗(yàn)，獲得焊縫力學(xué)性能數(shù)據(jù)，用以跟蹤焊縫質(zhì)量。

2.8 焊接缺陷的修補(bǔ)

有缺陷焊縫一般采用碳弧氣刨進(jìn)行徹底清除，然后才能進(jìn)行下一道工序。清除時(shí)，將兩端按1∶5的斜度進(jìn)行刨斜，深度或?qū)挾鹊瘸叽缫鶆蛞恢?，根部圓弧，表面磨掉氣刨滲碳層。返修時(shí)采用與原焊縫相同焊接方法。具體方法見(jiàn)表6。

表6 焊縫缺陷的修補(bǔ)方法

3 結(jié)論

通過(guò)本文對(duì)銀川至昆明國(guó)家高速公路（G85）彭陽(yáng)（甘寧界）至平?jīng)龆喂こ虥芎犹卮髽蜾撓淞旱暮附庸に嚰百|(zhì)量控制措施進(jìn)行分析，得出在波形腹板鋼箱梁焊接施工中應(yīng)采取以下質(zhì)量控制措施：

1）焊接方法上以自動(dòng)焊為主，確保穩(wěn)定的焊縫質(zhì)量。自動(dòng)焊以埋弧焊與CO2氣體保護(hù)焊為主，減小變形，提高焊接質(zhì)量。

2）控制焊材質(zhì)量，提高焊接性能指標(biāo)。

3）對(duì)不同的焊縫采用不同的工藝措施，對(duì)不能翻身進(jìn)行雙面焊接的焊縫，配相應(yīng)陶質(zhì)襯墊進(jìn)行單面焊雙面成形焊接；對(duì)可翻身或背面可以施焊熔透焊縫第二面焊前先用碳弧氣刨清根，砂輪打磨等方法確保焊縫質(zhì)量。

4）根據(jù)焊接工藝評(píng)定結(jié)果選擇合適的預(yù)熱溫度和層間溫度。焊接環(huán)境溫度5℃以上，濕度不高于80%，主要桿件應(yīng)在組裝后24 h內(nèi)焊接。

5）保證所有焊縫具有可追溯性，主要焊縫焊接完成后要有焊接環(huán)境狀況、焊接日期、焊接工作者、焊接參數(shù)、質(zhì)量檢測(cè)情況等一系列記錄。

6）嚴(yán)格檢測(cè)修補(bǔ)質(zhì)量，修補(bǔ)次數(shù)不得超過(guò)2次，當(dāng)修補(bǔ)次數(shù)超過(guò)2次時(shí)，應(yīng)征得經(jīng)監(jiān)理工程師和總工程師同意后進(jìn)行返修。

7）焊接設(shè)備狀態(tài)完好，對(duì)焊接時(shí)實(shí)際電流、電壓抽檢查看是否與設(shè)備上的指示一致，焊機(jī)上的儀表是否完好并在鑒定周期內(nèi)使用。