大型游樂設施焊縫分級與檢測要求*

史繼紅，趙九峰,2，仝沛源，唐 瑞

(1.河南省特種設備安全檢測研究院，河南 鄭州 450000； 2.航空經濟發展河南省協同創新中心，河南 鄭州 450046； 3.成都天府華僑城實業發展有限公司 歡樂谷旅游分公司，四川 成都 610036)

0 引 言

大型游樂設施是一種涉及人民群眾安全、危險性較大的特種設備，它常用的連接方式為焊接和螺栓連接，其中焊接結構占主導地位[1]。為了確保焊接結構在設備運行過程中的安全性和可靠性，焊縫的質量和焊縫檢驗就顯得格外重要。重要焊縫開裂、焊接失效，往往直接或間接地導致整個結構的失效，給乘客生命和財產安全造成極大的危害[2]。

《大型游樂設施安全規范》(以下簡稱“規范”)實施多年，但其專業性較強，若技術人員對規范的理解存在偏差，就容易產生誤判，進而影響焊縫的檢測。為了確保大型游樂設施焊接結構在制造和使用過程中的安全性，筆者介紹了游樂設施常用的焊縫形式、焊縫分級方法以及不同等級焊縫的檢驗要求，對游樂設施的安全運行具有重要指導意義。

1 角焊縫和對接焊縫

兩個焊件焊接后，熔化的母材和焊材組成的區域稱為焊縫。游樂設施焊縫有兩種基本形式：對接焊縫和角焊縫[3]。

兩個焊件的焊接結合面構成直角或接近直角，焊接金屬直接填充在直角或斜角區域內形成的焊縫稱為角焊縫。角焊縫是一種應用相當廣泛的焊縫形式，游樂設施鋼結構焊接中，角焊縫的數量占全體焊縫總數的80%以上[4]。

兩個焊件的坡口面之間或一個焊件的坡口面與另一焊件端(表)面之間形成的焊縫稱為對接焊縫[5]。對接焊縫的顯著特征是在焊接件上開坡口，因此對接焊縫又稱為坡口焊縫[5]。

角焊縫與對接焊縫區別，如圖1所示。

圖1 角焊縫與對接焊縫區別

T型對接焊縫和角接組合焊縫屬于對接焊縫[6]，如圖2所示。T型對接焊縫-焊接端面與另一焊接表面呈直角或近似直角。

圖2 T型對接焊縫和角接組合焊縫

2 焊縫分級與重要焊縫

2.1 焊縫分級

依據焊縫形式和力學特性分析焊縫失效的可能性，分析是否直接涉及乘客的安全，分析焊縫失效后果的嚴重性。依據焊縫失效后的可能性、嚴重性等因素進行科學分析和風險評價，然后對焊縫進行分級[7]。

大型游樂設施的焊縫分為4個等級，焊縫分級表如表1所列。

表1 焊縫分級

以大型游樂設施Ⅰ級焊縫為例進行說明，如果判定為Ⅰ級焊縫，需要滿足4個條件。

(1) 該焊縫是否直接涉及人身安全，即該焊縫失效后是否會引起設備坍塌、折斷以及乘客是否存在跌落和被甩出的風險，因此排除掉設備上的橫撐、斜撐、筋板上的焊縫，以及站臺和維修臺部位的焊縫。

(2) 該焊縫是否承受拉力，如果沒有承受拉力就排除掉了所有承受壓力和剪切力的焊縫，如大型設備柱腳部位的焊縫。

(3) 拉力是否垂直于焊縫方向，如果承受拉力，但拉力的方向和焊縫方向一致，可在連接處改變焊接接口形式，采取較為合理的連接方式，以提高焊縫可靠性，降低焊縫等級。

(4) 是否為對接焊縫或T型對接焊縫和角接組合焊縫，判斷為是就排除掉所有的角焊縫，也就是說，角焊縫的最高等級為Ⅱ級焊縫。

2.2 重要焊縫

大型游樂設施結構上直接涉及人身安全的焊縫才是重要焊縫，因此把Ⅰ、Ⅱ級焊縫定義為重要焊縫[7]。

將典型大型游樂設施重要焊縫的相關信息匯總或表，如表2所列。

表2 典型大型游樂設施重要焊縫匯總表

續表2 典型大型游樂設施重要焊縫匯總表

3 檢測要求

大型游樂設施焊縫檢測分為：目視檢測、表面無損檢測和內部無損檢測，通常采用磁粉、滲透、超聲和射線4種無損檢測手段[14]。

(1) 目視檢測：目視檢測是大型游樂設施最常用也是最直接的檢測方法。把焊縫上的污垢擦拭干凈后，僅憑肉眼查看是否有宏觀裂紋、氣孔、夾渣和咬邊等焊縫缺陷，必要時借助放大鏡、內窺鏡等進行觀測，同時借助工具，如焊縫檢測尺，測量焊縫的高度、長度等參數[15]。

(2) 表面無損檢測：游樂設施常用的表面無損檢測方法為磁粉檢測和滲透檢測[2]。游樂設施鋼結構件的主要材質是碳素鋼，是鐵磁性材料，焊縫部位磁化后，如果焊縫表面或近表面存在缺陷，缺陷處會吸引磁粉，這樣檢驗人員便可輕易地觀測到焊縫的細微缺陷[16]。游樂設施上還存在一些非鐵磁性材料，如有些游樂設施的座椅、安全壓杠采用的奧氏體不銹鋼，磁粉檢測不適用，這時就需要采用滲透檢測。滲透檢測是在焊縫表面涂含有熒光染料或著色染料的滲透液后，滲透液滲入焊縫缺陷中，擦除焊縫表面的滲透液，用顯像劑顯示出焊縫缺陷[17]。

(3) 內部無損檢測：游樂設施常用的內部無損檢測方法主要為超聲檢測和射線檢測[2]。超聲檢測是向焊縫部位發射超聲波，如果遇到異質界面，如焊縫內部缺陷，就會產生反射現象，根據反射回來的回波檢測缺陷[14]。射線檢測主要是利用強度均勻的射線照射焊縫，如果存在缺陷，射線會產生衰減并記錄在

膠片上，根據膠片上黑白影像探測焊縫內部缺陷。射線檢測在游樂設施上應用較少，僅在滑行類游樂設施，如過山車的軌道采用[18]。

大型游樂設施根據不同的焊縫等級，執行相應比例的無損檢測等。焊縫的檢測要求，如表3所列。

表3 焊縫檢測要求

4 結 語

在科學技術高速發展的今天，游樂設施向著速度更快、高度更高的方向發展，鋼結構憑借著自重輕、強度高以及塑性好的優勢，在大型游樂設施中得到了廣泛的應用。焊縫的分級和檢驗關系到大型游樂設施鋼結構的可靠性和乘客的安全性，一旦對規范產生理解偏差，會影響焊接質量并埋下安全隱患。文中對角焊縫和對接焊縫進行了重點介紹，并依據風險評價對焊縫進行分級，不同的焊縫分級對其進行不同比例的無損檢驗。其研究結果可為大型游樂設施結構設計、制造和現場檢驗提供參考。