馬灘紅水河大橋鋼管焊接質量無損檢測與監控分析

唐瞻鵬

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

拱肋是大跨度鋼管混凝土拱橋的主要受力構件，其加工與焊接質量直接影響到整座橋梁的施工質量[1-2]。拱肋一般要求在專業的鋼結構制造廠內焊接成節段，再運輸到橋位進行拼接安裝，為了保證鋼管的焊接加工質量，必須加強對鋼管焊接質量的無損檢測與監控[3]。本文以馬灘紅水河特大橋為例，介紹了鋼管拱肋加工過程中，拱肋加工焊接無損檢測技術及相應的質量控制方法，供類似鋼管混凝土拱橋施工參考。

1 工程概況

泉州至南寧高速公路柳州(鹿寨)至南寧段改擴建工程來賓馬灘紅水河特大橋主橋是計算跨徑為320 m的中承式鋼管混凝土拱橋，主拱矢跨比為1/4。橋梁分為左右兩幅，每幅橋面寬度為20.5 m。主橋結構布置如圖1所示。

拱肋采用鋼管混凝土桁架結構，拱腳桁高12 m，拱頂桁高7 m，寬3 m。單根拱肋采用4根φ1 200，管厚為32 mm、28 mm、24 mm及22 mm的不同厚管組成上下弦管；弦管之間水平采用φ813×20 mm鋼管橫向連接；豎、斜腹桿均采用φ610×16 mm的空鋼管。全橋拱肋上下弦管之間共設24道X型或K型橫向聯系鋼管，均采用φ920×16 mm的空鋼管；肋間橫梁和立柱橫梁為全焊結構的鋼橫梁。主橋橫斷面結構如圖2所示。

主拱肋鋼結構制作總重量約9 000 t，為國內目前用鋼量最大的橋梁，主要受力鋼板材質為Q345C。其中主弦管重量為4 538 t，腹管重量為1 695 t，橫撐鋼管重量為916 t。馬灘紅水河特大橋橋拱的鋼結構尺寸大，對施工組裝與焊接技術要求高，質量標準嚴。

圖1 主橋結構示意圖(單位：cm)

圖2 主橋橫斷面構造圖(單位：cm)

2 焊接無損檢測

為了保證鋼管接頭間焊接質量，防止焊縫出現裂紋、氣孔、固態夾雜物、未焊透和熔深不足等質量缺陷，焊縫必須進行嚴格無損檢測，以保證相應的控制質量。

2.1 焊縫無損檢測的內容

根據來賓馬灘紅水河特大橋設計說明及施工規范[4]，本橋焊縫的無損檢測質量等級及檢測范圍見表1。

表1 無損檢驗等級及檢測范圍表

2.2 無損檢測方法

焊縫經過外觀檢查合格后，可在焊接24 h后進行焊接的無損檢測。本橋梁鋼管加工的無損檢測方法如下：

2.2.1 超聲波檢測

超聲波探傷采用HG-D200C、HG-D202C型全數字超聲波探傷儀進行。此類超聲波探傷儀采用高亮的TFT彩色液晶屏，實時記錄探傷過程，具備焊縫、板材的基本檢測功能，也能實現直縫焊管內外圓周向如表面波、爬波、小角度縱波檢測，還可測試與檢測面垂直或傾斜裂紋的自身高度與傾斜角度。

本橋管節段縱縫、管節段環縫、管直貫焊縫及管斜貫焊縫均要求進行超聲波檢測，并專為本項目編制了超聲波檢測工藝卡。檢測按照來賓馬灘紅水河特大橋設計說明書及相應標準選擇適當的試塊和探頭[8-9]。其中試塊選為CSK-ⅠA及RB-2，根據本項目規定厚度選擇標稱頻率2～5 MHZ的探頭，探頭前沿為8～12 mm，探頭折射角應選為K2～K2.5。

確定好儀器、試塊、探頭后，制作DAC曲線，并對按照《TB 10212-2009》標準制作好的DAC曲線設置掃查靈敏度，要求對靈敏度補償。現場焊縫表面光潔度達到探傷要求后再進行檢測。探頭移動區寬度應為1.25 P(P=2 Kt)。

2.2.2 射線檢測

鋼管的加工焊接質量及內部缺陷采用XXG-2505(3005型、XXG-3205型)X射線探傷機及XXH-2505型周向X射線探傷機進行。

X射線檢測時透照方式采用縱縫透照、環縫外透照及內透法進行。透照張數按設計規定的壁厚和筒體大小選擇每種筒體的透照次數，其中：管節段縱縫為3張(焊縫兩端及中間各250～300 mm)；管節段環縫為3張(包括丁字焊縫處的2張片)。射線探傷的幾何條件為主拱焦距600 mm，一次透照長度280 mm。操作時采用磁力貼片夾或磁鐵以保證膠片與焊縫緊貼。膠片均進行手工處理并機械烘干，要求每張底片均要有完整的編號系統卡。

2.2.3 磁粉檢測

采用MY-2型電磁軛磁粉探傷儀對連接錨箱或耳板的熔透角焊縫及拆除臨時連接部位進行檢測。該類型電磁軛磁粉探傷儀為采用磁場磁化工件的原理設計而成的無損檢測儀器，對被探工件的裂紋顯示清晰，性能可靠穩定、操作方便，適用平面焊縫、角焊縫、鋼管及形狀復雜零件的探傷檢測。磁粉檢測工藝按JB/T6061-2007標準執行。

3 無損檢測監理要點

3.1 焊接方案審核

監理時一定要加強對焊接方法及焊接質量的無損檢測方案進行仔細審核，重點是審查加工制造廠的機械設備及場地是否滿足要求、焊工及無損檢測人員的持證上崗情況、相關的質量及安全控制措施。特別是要求承包人進行焊接工藝評定試驗，嚴格按焊接工藝評定報告進行焊接工藝編制[10-11]。

3.2 加強承包人自檢

鋼管的加工與焊接過程，應要求承包人按規范及設計要求進行自檢。所有鋼管焊縫均采用超聲波探傷檢驗和X光拍片，如檢驗不合格必須返工。對于小夾角的仰俯焊區，還應進行中間過程檢驗，在打底焊后進行外觀檢查，外觀合格后方能繼續焊接第二層及面層。鋼管對接采用坡口焊，焊縫與上下鋼管的環縫應盡量錯開，以減少重復施焊。

3.3 實施全過程監理監控

鋼管拱架拱肋的加工控制對后續拱圈混凝土施工乃至整個施工過程都十分重要，鋼結構加工制造程序應嚴格按照相關規范規程和設計要求執行，并實行全過程施工監理。對鋼管加工過程、焊接工藝及成品進行相應檢查監控。鋼結構制造過程中，監理應加強各環節的驗收檢查，不合格產品嚴禁進入下道工序，特別是不合格產品絕不能運至施工現場安裝。鋼結構制造中確保焊接質量和節段幾何精度要求同等重要，加工制造應制定相應對策措施，確保工程質量[12]。各方必須重視鋼管加工質量，確保其質量符合設計要求，并嚴格按無損檢測報檢流程圖(圖3)進行相應監控。

圖3 無損檢測報檢流程圖

3.4 加強監理抽檢

監理對于加工好的鋼管構件要按要求進行相應的抽檢。對于氣孔、外觀缺陷、裂紋、夾渣末溶合、弧坑、焊瘤等可用肉眼或放大鏡檢查；對咬邊及焊縫坡口用焊縫量規量測；貼角焊縫焊角寬用鋼尺檢查；焊縫間歇誤差檢測方法用塞尺。同時，引入有資質的第三方進行焊接質量檢測，檢測時監理應該進行旁站。

當檢測中發現超標缺陷時，應及時通知施工方對存在超標缺陷的焊縫進行返修處理，返修后按原檢測方法對焊縫進行復檢。并對返修后仍不合格的焊縫加倍抽檢。

3.5 加強對成品運輸的監控

本橋的鋼管拱加工場地在柳州市區，離拱橋架設地點來賓市的距離約70 km，運輸時采用大型卡車運輸。因部分加工好的構件體積較大，存在一定的超寬超大時，構件只能選擇通過二級公路運輸，為了保證構件運輸時不變形，不刮碰，要求運輸時一定要采取合理的裝車方法及做好相應的支撐，消除桿件早期的附加應力，不允許節段發生影響安裝精度的變形，必要時讓現場監理跟車監督。

4 結語

由于本鋼管混凝土拱橋的加工焊接在廠內條件進行，加工施工方法合理，焊接質量控制良好，現場加工焊接控制方法到位，橋梁的拱架施工質量得到了較好保證。目前，本橋的鋼管拱肋已經吊裝架設完成，經過第三方檢測表明鋼結構加工焊接質量及鋼管拱肋的線型均符合規范要求，為保證后續工序的施工提供了良好的基礎。

[1]王玉銀，惠中華.鋼管混凝土拱橋施工全過程與關鍵技術[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]陳寶春.鋼管混凝土拱橋(第二版)[M].北京：人民交通出版社，2007.

[3]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[4]GB50661-2011，鋼結構焊接規范[S].

[5]TB10212-2009，鐵路鋼橋制造規范[S].

[6]GB/T3323-2005，鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級[S].

[7]JB/T 6061-2007，焊縫磁粉檢測[S].

[8]GB/T 11345-2013，焊縫無損檢測：超聲檢測技術、檢測等級和評定[S].

[9]CECS 21：2000，超聲法檢測混凝土缺陷技術規程[S].

[10]王朝華，王 弘，姜 峰.南昌生米大橋拱肋施工質量控制[J].世界橋梁，2008(4)：22-25.

[11]狄海飛.鄖縣漢江二橋鋼管混凝土系桿拱橋拱肋制作、安裝研究與應用[D].福州：西安建筑科技大學，2014.

[12]楊占峰，王東霞，覃 碧.合江長江一橋鋼管拱肋高空焊接質量控制分析[J].西部交通科技，2014(7)：88-91.