淺談提高鋼箱梁焊接一次檢測合格率

李耀龍

（中鐵一局集團(tuán)橋梁工程有限公司，陜西渭南 714000）

0 引言

鋼箱梁焊接施工方法及技術(shù)廣泛應(yīng)用于橋梁建設(shè)中，如何改變相關(guān)影響因素，提高焊接檢測合格率，對(duì)橋梁鋼構(gòu)建設(shè)中的工期和質(zhì)量起重要作用。

1 工程內(nèi)容

回龍寺立交主線特大橋區(qū)間長度為676m，沿線依次跨越既滬昆、貴黃高速公路。交叉位置道路主線樁號(hào)K0+806.653=滬昆高速（K1869+972），上跨橋梁采用1~60m 等截面簡支鋼箱梁跨越滬昆高速公路，梁高2.8m；橋梁中線與滬昆高速公路交角為95.7°，橋梁采用正交90°布置。交叉位置樁號(hào)K1+091.331（貴黃公路（K18+335）），橋梁采用1~55m 簡支鋼箱梁跨越貴黃高速公路，梁高2.8m；橋梁中線與貴黃公路交角為77.3°，橋梁采用正交90°布置。跨滬昆1~60m 鋼箱梁一級(jí)焊縫現(xiàn)場焊接量為1409.2m，跨貴黃1~55m 鋼箱梁一級(jí)焊縫現(xiàn)場焊接量為940m。通過對(duì)已焊接完成的跨貴黃1~55m 鋼箱梁第一榀焊縫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)源分析，共檢測85.8m。經(jīng)檢測合格66.7m，合格率僅為77.7%，嚴(yán)重影響下一榀鋼箱梁拼裝與鋼箱梁后期橫移與頂推作業(yè)，并影響總工期。

項(xiàng)目部對(duì)施工的跨貴黃1~55m 鋼箱梁第二榀焊縫進(jìn)行檢測，共檢測30.8m，存在問題的為8.1m，焊縫檢測一次合格率僅為73.7%，對(duì)其進(jìn)行分層分類統(tǒng)計(jì)：

對(duì)存在問題的8.1m，在工序中存在的質(zhì)量問題具體現(xiàn)象進(jìn)行分析，如表1 所示。

表1 不合格延米具體現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)

結(jié)論：由以上分層分類的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，最終影響焊接一次檢測合格率的主要現(xiàn)象是“氣孔”與“夾渣”，其累計(jì)頻率高達(dá)88%，為關(guān)鍵的少數(shù)項(xiàng)，是問題的癥結(jié)。

根據(jù)深入現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查及圖列分析顯示，鋼箱梁焊接一次檢測合格率73.7%，其中“氣孔”“夾渣”累計(jì)頻率達(dá)88%。結(jié)合實(shí)際情況及同行業(yè)最好水平能解決80%的此類問題，那么合格率可達(dá)到[30.8-8.1+（5.3+1.8）×0.8]/30.8×100%=92.1%。最終確定目標(biāo)為“提高鋼箱梁焊接一次檢測合格率到92.1%”

2 原因認(rèn)證

根據(jù)現(xiàn)場出現(xiàn)的問題，焊接技術(shù)偏差主要由于具有以下原因分析特征：①培訓(xùn)效果差；②設(shè)備陳舊；③焊絲不合格；④坡口不整齊；⑤坡口清理不干凈；⑥預(yù)熱不滿足；⑦焊接工藝不當(dāng)；⑧無防風(fēng)、雨措施；⑨測量偏差等9 大類原因。針對(duì)這些原因，從以下各個(gè)方面調(diào)查認(rèn)證：

2.1 技術(shù)交底培訓(xùn)方面

通過組織焊接工人進(jìn)行鋼箱梁焊接安全技術(shù)交底會(huì)，發(fā)現(xiàn)通過對(duì)培訓(xùn)成績不同人員焊接作業(yè)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)均存在氣孔及夾渣情況，且癥結(jié)問題統(tǒng)計(jì)數(shù)量基本一致，因此培訓(xùn)效果對(duì)癥結(jié)程度影響不大。

2.2 設(shè)備老舊

現(xiàn)場焊機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，共有5 臺(tái)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)，其中1 臺(tái)焊機(jī)為最新采購的（全新），2 臺(tái)焊機(jī)使用時(shí)間1 年（較新），剩余2 臺(tái)焊機(jī)使用時(shí)間為3 年（較舊），經(jīng)過對(duì)5 臺(tái)焊機(jī)作業(yè)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)每臺(tái)焊機(jī)均竄仔氣孔、焊渣，且癥結(jié)問題統(tǒng)計(jì)數(shù)量基本一致。

2.3 焊絲不合格

現(xiàn)場焊絲進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，焊接現(xiàn)場共有5 盤實(shí)芯焊絲，經(jīng)調(diào)查認(rèn)證焊絲進(jìn)場時(shí)均有材料合格證書，且檢測合格后投入使用，但使用過程中部分焊絲未進(jìn)行有效的防御措施，存在淋雨、銹蝕等現(xiàn)象。通過采用無淋雨焊絲與淋雨焊絲焊接對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在同等條件下焊接完成后均存在氣孔及夾渣情況，且問題癥結(jié)數(shù)量統(tǒng)計(jì)基本一致，因此焊絲情況對(duì)癥結(jié)問題影響不大。

2.4 坡口不整齊

現(xiàn)場坡口進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，坡口破除為鋼箱梁場內(nèi)加工時(shí)等離子切除，現(xiàn)場破除較少，現(xiàn)場破除的坡口存在不整齊現(xiàn)象，占所有焊縫長度的30%，剩余70%坡口平平整，無毛刺、卷邊等。

2.5 坡口清理不干凈

坡口清理進(jìn)情況行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，坡口清理在梁體吊裝前進(jìn)行清理，因過程時(shí)間太長，吊裝至設(shè)計(jì)位置后進(jìn)行二次清理，無馬板位置采用角磨機(jī)進(jìn)行二次清理，干凈無雜物，露出金屬光澤；馬板下方位置采用鋼絲刷進(jìn)行二次清理，干凈無雜物，金屬光澤度差。

通過對(duì)坡口清理情況不一樣進(jìn)行焊接對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在同等條件下馬板下方與無馬板位置，焊接完成后均存在氣孔及夾渣情況，且問題癥結(jié)數(shù)量統(tǒng)計(jì)基本一致，因此坡口清理不干凈對(duì)癥結(jié)問題影響不大。

2.6 預(yù)熱不滿足要求

對(duì)板材預(yù)熱情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，焊縫施焊前均按照技術(shù)交底要求進(jìn)行板材預(yù)熱，預(yù)熱采用乙炔進(jìn)行烘烤加熱，箱室內(nèi)預(yù)熱后溫度流失教慢，頂板預(yù)熱由專人進(jìn)行，焊接過程中進(jìn)行加熱。通過對(duì)板材預(yù)熱情況不一樣進(jìn)行焊接對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在同等條件下板材預(yù)熱溫度在50℃以上，焊接完成后氣孔與夾渣情況基本一致。

2.7 焊接工藝不當(dāng)

對(duì)焊接工藝進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，施焊前在焊縫背面貼陶瓷襯墊，施焊時(shí)先進(jìn)行底部第一層填充焊接，然后清理表面焊渣與雜物，再次進(jìn)行第二層焊接，頂板焊縫為平焊縫，焊接速度普遍較快，運(yùn)條方式為直線形運(yùn)條法、直線往復(fù)運(yùn)條法、月牙形運(yùn)條法。通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，焊接速度快、直線形運(yùn)條法焊接，夾渣出現(xiàn)頻次較多，最后得出焊接工藝不當(dāng)為要因。

2.8 無防風(fēng)、雨措施

對(duì)防風(fēng)、雨情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，本地區(qū)陰雨天較多，風(fēng)力較大；腹板與底板在箱室內(nèi)進(jìn)行焊接，處于相對(duì)封閉作業(yè)環(huán)境，不受風(fēng)、雨影響，頂板焊接在露天環(huán)境作業(yè)，受風(fēng)、雨影響。通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，頂板焊縫在風(fēng)、雨天或無防風(fēng)、雨措施時(shí)，焊接出現(xiàn)氣孔的概率明顯提高，焊縫容易出現(xiàn)氣孔。

2.9 測量偏差

對(duì)測量偏差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，鋼箱梁拼裝時(shí)焊縫寬度根據(jù)每榀梁長與總梁長誤差進(jìn)行調(diào)整，焊縫高差采用螺旋頂進(jìn)行調(diào)整。通過對(duì)測量情況不一樣進(jìn)行焊接對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在焊縫寬度與高差不同的情況下，焊接完成后亦存在氣孔現(xiàn)象，且問題癥結(jié)數(shù)量統(tǒng)計(jì)基本一致，因此測量偏差對(duì)癥結(jié)問題影響不大。

綜上分析可以得出：導(dǎo)致焊接質(zhì)量的主要原因是焊接工藝不當(dāng)和無防風(fēng)、雨措施。針對(duì)這兩項(xiàng)原因，經(jīng)過分析制定對(duì)策，如表2 所示。

3 工程施工關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)施

3.1 改變焊接工藝

（1）改變運(yùn)條方法：運(yùn)條方法改為月牙形運(yùn)條法，使熔渣上浮到融化金屬表面，如圖1、圖2 所示。

月牙形運(yùn)條法：這種運(yùn)條方法焊接時(shí)，焊條沿焊接方向做月牙形的左右擺動(dòng)，同時(shí)需要在兩邊稍停片刻，以防咬邊。這種方法應(yīng)用范圍和鋸齒形運(yùn)條法基本相似。

（2）改變焊接方式：平縫焊接分為3 層進(jìn)行焊接，第一層填充，然后進(jìn)行清理表面浮渣，再次進(jìn)行第二層焊接，重復(fù)焊接第三層。

表2 對(duì)策分析評(píng)價(jià)

圖1 焊接

圖2 月牙形運(yùn)條法

（3）焊接方式：為保證打底的質(zhì)量（打底是多層焊中最重要的一步），打底需要?dú)寤『竵硗瓿伞Ｉ蠈雍附硬捎枚趸細(xì)怏w保護(hù)焊，而且每一層的焊接都相當(dāng)與對(duì)前一層進(jìn)行熱處理，在上層焊接前對(duì)下層焊渣進(jìn)行清理，平縫焊接盡量使用實(shí)芯焊絲進(jìn)行焊接。

3.2 增加防風(fēng)、雨措施

（1）制作擋風(fēng)、雨棚：加工擋風(fēng)、雨棚，四面封閉，頂部加蓋頂棚，防止風(fēng)、雨影響焊接質(zhì)量。

（2）擋風(fēng)、雨棚：制作擋風(fēng)、雨棚采用鋼筋骨架、彩條布進(jìn)行圍擋，如有雨天可在頂部加蓋竹膠板。

后期對(duì)跨貴黃1～55m 鋼箱梁焊縫檢測成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，左幅第1 榀、挑臂、第2 榀鋼箱梁頂板焊縫，共計(jì)65.6m，一次檢測合格共計(jì)62.1m，合格率為94.7%，達(dá)到原計(jì)劃92.1%；每段不合格長度不均，最短為0.1m，最長為0.4m，不影響后期鋼箱梁橫移、頂推施工。

同時(shí)，鋼箱梁頂推施工時(shí)間大大縮短，每榀鋼箱梁節(jié)約鋼管立柱、型材租賃費(fèi)用：0.5 萬元；節(jié)約機(jī)械租賃費(fèi)用：0.3 萬元；節(jié)約人工費(fèi)：0.5 萬元；后續(xù)施工鋼箱梁共18 榀，合計(jì)節(jié)約18×（0.5+0.3+0.5）=23.4 萬元。新增防風(fēng)、雨棚：材料及加工費(fèi)用：0.1萬元。節(jié)約成本=23.4-0.1=23.3 萬元，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。

4 結(jié)束語

通過本次分析，確保了鋼箱梁頂推施工，在保證安全和質(zhì)量的前提下，大大加快了工期，按時(shí)完成節(jié)點(diǎn)任務(wù)。尤其是鋼箱梁焊接突破了“風(fēng)雨無阻”等技術(shù)難題，并且標(biāo)準(zhǔn)化施工經(jīng)驗(yàn)推廣受到業(yè)主和監(jiān)理單位的贊譽(yù)，并在全線推行。