公路桥梁钢结构焊接质量控制与检验

公路桥梁钢结构焊接质量控制与检验

【摘要】本文从人员资格审查、设备检验、原材料检验、焊接工艺评定等环节来严格控制公路桥梁钢结构焊接质量，这些对保证公路桥梁钢结构的制造质量极为重要。

[关键字]公路；桥梁；钢结构；焊接；质量

引言

随着我国交通事业的快速发展，钢结构被越来越多地应用于公路桥梁建设。目前我国公路桥梁钢结构主要有钢箱梁、钢-混结合梁、钢管拱、钢塔等型式、具有结构跨度大、形式复杂、使用过程中承受较大幅度的疲劳荷载等特点。其多采用全焊或栓焊结构，焊缝接头形式多、长度长，焊接质量对结构质量影响很大。因此，严格控制焊缝的焊接质量，对保证公路桥梁钢结构的制造质量尤为重要焊接质量的控制与检验不同于常规的交通工程产品的质量控制，必须突出预防为主的意识，做到过程控制，主动检查，才能减少返工和浪费，确保钢结构制造工程的质量和进度。在润扬长江公路大桥、南京长江第三大桥钢箱梁，钢索塔制造质量的控制和检验中，我们从人员资格审查、设备检验原材料检验、焊接工艺评定、焊前检查、焊接过程检查、焊缝外观检验、焊缝无损检测、产品试板检验、文件资料检查等环节严格按照有关标准，规范进行焊接质量控制，收到了较好的效果。

1.人员资格审查

焊接工作人员主要包括焊接工人、焊接技术人员、焊接质量检查人员、无损检测人员四类。这四类人员是决定钢结构焊接质量的关键因素。其中焊接工人是焊缝的直接生产者，在焊接质量控制中占有决定性的地位，无损检测人员，射线、超声、磁粉、渗透探伤人员，负责对焊缝的内在缺陷进行探伤，是焊缝质量的最后把关者。焊接工人应能正确熟练地使用及维护各类焊接设备，能正确使用及保管焊接材料，掌握危害性缺陷的生成原因及防止措施的一般知识，能按图纸和焊接工艺的要求进行焊接，所焊产品的质量符合相应技术文件规定的要求。另外，此类人员必须在资质证书中的考试合格范围内担任相应的焊接工作，上岗前还应经过焊工考试委员会组织的理论和实际操作的培训考核，制造单位应将所有焊接工人登记造册。焊工登记册应包括：姓名、年龄、性别、本工种年限、考试合格项目、证书的颁发机构、资质证书编号和有效期。焊工组成应满足实际施工工艺方法和工程量的需要无损检测人员应能够按无损检测工艺规程或标准对指定部位进行检测，并能对缺陷的位置、尺寸和性质做出准确判断，能制定书面检验工艺，能编写检测报告，无损检测人员必须取得省部级以上机构颁发的无损检测资质证书。上岗前还应结合工程实际情况进行理论和实际操作培训，I级资质人员不得单独操作。

2.设备的控制与检验

钢结构制造所需技术装备中，影响焊接质量的主要有焊接、切割和无损检测设备三大类。焊接设备包括手工电弧焊机、CO2焊机、埋弧焊机等；切割设备包括切割机及辅具等；无损检测设备包括超声波检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测仪器和器材等。应根据实际工艺和工程量的需要合理配置设备，焊接、切割和无损检测设备应有出厂合格证书，设备的型号，规格及技术参数指标应符合焊接工艺指导书或无损检测工艺规程的要求。设备需经有资质的单位定期计量检定合格，属于自校的设备仪器(如磁轭式磁粉探伤仪等)应有自校规程和记录。设备必须参数稳定、调节灵活、安全可靠。手工电弧焊机和CO2焊机应满足GB/T8118-2010电弧焊机通用技术条件，埋弧焊机应满足GB/T131-2003埋弧焊机的规定，无损检测设备应满足JB/T10061A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件和JB/T7413携带式工业X射线探伤机、JB/T7412固定式(移动式)工业X射线探伤机、GB/T14058射线探伤机、JB/T8290磁粉探伤机等的规定。

3.原材料的控制与检验

焊接钢结构的主要原材料有钢材和焊接材料两大类。公路桥梁钢结构常用钢材及焊接材料见表1、表2。

表1常用钢材

表2常用焊接材料

钢材的质量证明书应清晰齐全，技术参数完整正确。钢材的表面外观质量应满足：钢材表面锈蚀、麻点、划痕等缺陷深度不得大于钢材厚度允许负偏差的1/2、钢材表面的锈蚀等级应符合GB23涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级。规定的C级及以上标准，钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷；制造单位应对钢材进行抽样复验，复验项目一般为化学成分(C、Si、Mn、S、P、Nb等)和力学性能(拉伸、弯曲、冲击)，按同一厂家、牌号、规格，每10个炉批号抽一组样品，对混批、设计有规定或对质量有疑义的钢材应增加复验的数量和项目。焊接材料的包装应完好无损，标签、说明、质保书应清晰齐全，品种、牌号、规格等应符合标准和设计要求。焊材不得受潮，焊条不得有药皮脱落和焊芯生锈等缺陷，焊丝不应出现脱铜、生锈、沾染油污的现象，焊材应抽样复验。同一厂家、牌号、规格的焊材，首批复验化学成分和熔敷金属力学性能，续批仅复验化学成分。设计和技术文件有特殊规定的，按其要求增加复验数量和项目。承担复验工作的单位须具有相应的能力和资质，复验的方法和结果应符合标准和设计要求，复验报告应能充分证明复验结果的可靠性和正确性。钢材、焊材复验合格后应建立相应的管理制度，并按照制度规定进行存放、保管、发放和使用。

4.焊接工艺评定检验

焊接工艺评定是在焊接性能试验基础上进行的生产前工艺验证试验，用以验证焊接工艺指导书是否合适，评定施焊单位是否有能力生产符合要求的焊接接头。每一个焊接工艺评定项目都应在焊接前编制相应的焊接作业指导书，其应包含：用简图标明的接头形式，焊缝坡口尺寸、间隙、焊道分布和焊接顺序、有无衬垫，母材的牌号和厚度，焊接材料的牌号和厚度，焊接方法和焊接位置、焊接规范参数、焊缝清根要求、焊接顺序和控制变形，减小应力的措施、质量检验项目、质量标准及返修等规定。

焊接工艺评定项目的力学性能试验项目和试样数量及试验方法详见表3。

表3力学性能试验项目、试样数量（个）

力学性能试验结束后，若发现试样断口上有超差的缺陷，应查明产生该缺陷的原因并决定试验结果是否有效。每一评定应做一次宏观断面酸蚀试验，试验方法应符合GB226《钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验方法》的规定焊缝成形系数应为1.3---2.0。

要对焊接工艺评定提出焊接工艺评定报告，报告应包括下列内容：母材和焊接材料的牌号规格、化学成分和力学性能等、试板图、试件的施焊日期、工艺参数及焊接条件、焊缝外观和无损检验结果、力学性能试验及宏观断面酸蚀试验结果、结论及评定人员签字。

5.焊接质量的控制与检验

5.1焊前之前

在施焊前,应对焊工证书的适用性和有效性焊接工艺规程的适用性,母材及焊材的识别,接头的制备,工装、夹具及定位，焊接工艺规程中的特殊要求，生产试验的安排，焊接工作环境等进行全面检查钢板下料要尽可能采用精密切割，剪切面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷。切割面质量应符合表4的要求

表4切割面质量

工艺有指定组装胎夹具要求的，组装胎夹具的刚度和结构尺寸。平整度，稳定性应能符合尺寸精度和施工安全要求，定位焊的质量要求及工艺措施与正式焊缝相同，不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷。焊角尺寸不得大于设计焊缝尺寸的1/2其长度为30mm--100mm，间距不宜小于600mm，组装定位用的马板材质应

与母材相同，间距不宜小于400mm，马板及临时连接件的定位焊缝不得有裂纹焊工应在资格证书认定范围内持证上岗。焊接设备应调节灵活、参数稳定，计量检定合格证书在有效期内，焊接环境湿度应小于80%雨雪天气下在室外不得进行焊接工作。焊接环境温度为：低合金钢不应低于5℃普通碳素钢不应低于0℃焊材使用前应严格按照规定进行烘干，保存，随取随用。焊剂中不允许混入熔渣和杂物。重复使用的焊剂小于60目的细粉粒不得超过总重量的5%，焊丝使用前需清除表面油污和锈斑，焊接所用CO2气体纯度应大于99.5%。

5.2焊接过程之中

在焊接过程中应加强现场观察和检查，保证焊接工艺指导书确定的各项规定和要求执行到位。要严格按照焊接工艺指导书规定的预热要求参数和顺序进行焊接。焊前需彻底清除待焊区域内的有害物质，严禁在母材的非焊接部位引弧，自动焊应在距设计焊缝端部80mm以外的引板上起、熄弧。半自动焊和手工焊应在距设计焊缝端部25mm以外的引板上起、熄弧。多层焊接时，应将前道焊缝表面的熔渣、飞溅物清理干净，层间接头应错开30mm以上。双面焊缝应采用机械加工或碳弧气刨清根，清理后应修磨刨槽。除去渗碳层焊接完毕后应将焊缝表面的飞溅物、熔渣等仔细清理干净，将电弧擦伤处打磨修整。一、二类焊缝应按规定在距焊址50mm处打上焊工钢印号或跟踪记录。垂直应力方向的对接焊缝必须除去余高并顺应力方向磨平。马板及临时连接件去除后母材损伤处应焊补修复表面的焊疤应修磨平整并进行磁粉探伤焊缝返修应采用碳弧气刨或其他机械方式清除焊接缺陷刨出利于返修的坡口，用砂轮打磨坡口表面直到露出金属光泽，再按工艺规定进行焊接并按原焊缝要求检验、记录，且同一部位的返修焊缝不宜超过两次。

6.焊缝的控制

6.1焊缝外观控制

焊缝完成后应首先进行外观检验，主要检查尺寸偏差和外观缺陷对接焊缝主要是控制余高余高差。宽度差增宽等、角焊缝主要控制焊脚尺寸、凹度、凸度等。各类焊缝的尺寸允许偏差应符合规定值。以下是焊缝尺寸允许偏差。.

表5焊缝尺寸允许偏差（mm）

6.2无损检测

焊缝外观检验合格后应进行超声、射线、磁粉渗透等无损检测探伤，以检查其内在的几何缺陷。焊缝施工前应根据设计，标准和技术文件规定编制无损检测清册，明确焊缝编号，质量等级探伤方法、执行标准、探伤等级、探伤比例、探伤部位、探伤长度等。产品试板和定位板焊点的探伤也应列入焊缝清册。要制定与焊缝探伤清册中所列检测项目相对应的检测工艺规程并严格执行。对发现的

超标缺陷应在缺陷位置记号，并定性、定位、定量地记录，提出返修处理要求，进行局部探伤抽检的焊缝。当发现危害性缺陷时，应在缺陷两端延长线上各按原检测数量做补充检测，检测再次发现超标缺陷时，应在延长线两端分别按原检测数量的双倍做扩大检测。

7.结语

当前，我国公路桥梁钢结构的发展异常迅速，但是没有较为全面且合理的公路桥梁钢结构焊接质量控制检查验收规范，故应尽快建立统一、规范的公路桥梁钢结构焊接设计、施工、监理、验收质量控制和检验规程，提出焊接工程各环节的具体检查验收标准，明确检查方法和频率，为公路桥梁钢结构焊接质量保证和质量追溯提供依据，使保证工程质量的各项措施和要求落到实处。

参考文献

[1]JTGF80/1-2004公路工程质量检验评定标准第一册土建工程[S].

[2]JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范[S].

[3]JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程[S].

[4]GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范[S].