新型波形腹板鋼箱梁焊接質量控制措施分析

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

銀川至昆明國家高速公路（G85）彭陽（甘寧界）至平涼段工程涇河特大橋為彭大項目控制性工程之一，其中，第5聯～第7聯為鋼箱梁。鋼-混組合梁采用50 m跨徑，為單箱單室開口截面，單片鋼-混組合梁重達230 t。為確保該項目鋼箱梁制造焊接質量和進度，在安全可靠、經濟、高效的前提下，優先選擇先進的焊接生產工藝。該橋各桿件單元為焊接鋼結構，廣泛采用熔透焊縫，所有對接焊縫均要求熔透。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，易產生層狀撕裂現象，且焊接殘余應力高，變形較難控制，對焊工操作技術要求高。

2 焊接質量控制措施

2.1 編制合理的焊接操作規程

針對各種形式的板塊和構件單元，先編制詳細、切實實際的焊接操作規程，做到每一條焊縫都有焊接工藝規程做指導，明確規定各種焊接參數，使所有板塊和構件從工廠制造到現場安裝焊接工序都處于受控狀態。

2.2 焊接材料的要求

通過對焊接工藝進行評定，對試件進行一系列試驗，選擇合理的焊接工藝及工藝參數，為編制工藝規程提供可靠依據，從而保證焊接質量。

本橋鋼結構制造所用焊接材料技術條件應符合表1、表2的規定。

表1 熔敷金屬化學成分%

表2 熔敷金屬力學性能

2.3 埋弧自動焊焊絲及焊劑

2.3.1 埋弧焊用焊劑化學成分

埋弧焊接用焊劑S49A4UFB-SU35 H5（SJ101q）的化學成分見表3。

表3 焊劑化學成分%

2.3.2 埋弧焊絲化學成分

SU35（H08Mn2E）(φ5 mm)化學成分應符合見表4。

表4 焊絲化學成分%

2.4 典型焊縫的焊接

廠內對接焊縫均采用埋弧自動焊焊接，用MZ-1-1000埋弧自動焊機進行焊接，為防止底層焊縫焊漏，焊接前應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行清根，同時，在焊接時采用兩面交替焊接，減少焊后變形及殘余應力。兩板厚不同時加工成坡度大于1∶8的斜坡狀。

腹板加勁肋焊接用CO2焊機，用CO2氣體保護焊在平位同時進行加勁肋兩側角焊縫焊接，保證加勁肋與腹板的垂直度。在焊接時控制焊接方向和焊接順序來控制焊接變形。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量控制主要內容，變形控制程度直接影響到焊接后結構尺寸、節段之間連接等。

焊接時變形控制所采取措施主要有以下幾種：

1）對鋼板對接選擇合適的坡口尺寸及焊接順序；

2）對采用反變形措施的焊縫預留一定的反變形量；

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 提高結構抗疲勞能力措施及焊后消除應力處理

本工程的焊接接頭形式有：對接接頭、十字接頭、T形接頭3種，在接頭處容易發生應力集中，影響結構抗疲勞能力，尤其是構造復雜，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力。本文將在以下幾個方面進行控制。

施工前，應在接頭設計、坡口設計，以及焊接過程中的焊接順序等工藝措施方面進行控制，盡量減少應力集中，提高結構的抗疲勞性能?！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力。

2.7 焊接接頭的檢驗

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

2）無損檢驗，產品試板。主要構件和設計要求焊縫在焊接時增設產品試板，試板焊縫與產品構件焊縫同時連續完成，然后從產品試板取試樣進行試驗，獲得焊縫力學性能數據，用以跟蹤焊縫質量。

2.8 焊接缺陷的修補

有缺陷焊縫一般采用碳弧氣刨進行徹底清除，然后才能進行下一道工序。清除時，將兩端按1∶5的斜度進行刨斜，深度或寬度等尺寸要均勻一致，根部圓弧，表面磨掉氣刨滲碳層。返修時采用與原焊縫相同焊接方法。具體方法見表6。

表6 焊縫缺陷的修補方法

3 結論

通過本文對銀川至昆明國家高速公路（G85）彭陽（甘寧界）至平涼段工程涇河特大橋鋼箱梁的焊接工藝及質量控制措施進行分析，得出在波形腹板鋼箱梁焊接施工中應采取以下質量控制措施：

1）焊接方法上以自動焊為主，確保穩定的焊縫質量。自動焊以埋弧焊與CO2氣體保護焊為主，減小變形，提高焊接質量。

2）控制焊材質量，提高焊接性能指標。

3）對不同的焊縫采用不同的工藝措施，對不能翻身進行雙面焊接的焊縫，配相應陶質襯墊進行單面焊雙面成形焊接；對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量。

4）根據焊接工藝評定結果選擇合適的預熱溫度和層間溫度。焊接環境溫度5℃以上，濕度不高于80%，主要桿件應在組裝后24 h內焊接。

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境狀況、焊接日期、焊接工作者、焊接參數、質量檢測情況等一系列記錄。

6）嚴格檢測修補質量，修補次數不得超過2次，當修補次數超過2次時，應征得經監理工程師和總工程師同意后進行返修。

7）焊接設備狀態完好，對焊接時實際電流、電壓抽檢查看是否與設備上的指示一致，焊機上的儀表是否完好并在鑒定周期內使用。