公路鋼結構橋梁中的焊接質量控制

王玉萍

（中鐵二十四局集團浙江工程有限公司， 浙江 杭州 310009）

0 引言

當前階段，我國基礎工程建設方面已經取得令世界矚目的成果，在此過程中，我國公路橋梁施工建設技術水平也不斷提升，尤其是鋼結構橋梁施工技術，在大量實踐經驗支持下，施工技術不斷完善，為進一步提升橋梁工程施工建設水平奠定堅實基礎。當前階段，鋼結構橋梁施工過程中，焊接工藝水平已經成為影響橋梁施工質量的關鍵因素，考慮到實際施工過程中外界客觀因素以及直觀因素對焊接工藝水平的影響幅度較大，因此，加強對焊接質量控制工作的重視程度已經成為行業(yè)內共識，研究控制手段也具有極高的現實意義。

1 鋼結構橋梁概述及焊接施工要點

顧名思義，鋼結構橋梁結構多數由鋼鐵材料構成，整個結構中包含有大量鋼柱、鋼梁構件，且所有構件連接方式均采用螺絲、焊接等。鋼結構橋梁在實際應用過程中具備承重能力強、施工難度低等優(yōu)勢，因此被廣泛應用于路橋建設工程中。通常情況下，整個橋梁工程中鋼結構超過半數以上即可被定義為大型鋼結構橋梁。實際施工過程中主要采用低合金鋼作為主要建材。目前鋼結構橋梁鋼梁部分存在包括組合梁、箱形梁在內的多種結構類型，方便施工單位根據實際情況進行靈活選擇[1]。從當前實踐情況來看，目前天橋主梁往往采用焊接連續(xù)鋼箱梁或工字鋼的形式，而航道整治橋梁中主橋上部多采用95.6m規(guī)格或其他規(guī)格的單跨鋼管混凝土系桿拱，拱肋部分采用橫向六道風撐設計，通過不同尺寸鋼管進行焊接而成，而在鐵路鋼結構橋梁建設中則多用鋼桁梁。

焊接環(huán)節(jié)施工質量會直接影響鋼結構橋梁質量，因此，需要施工單位在實際作業(yè)過程中嚴格把控施工要點以實現提升焊接質量的目的。焊接施工要點環(huán)節(jié)主要包括以下幾點：第一，焊接工藝的選擇。施工管理人員應在充分考量施工區(qū)域實際情況以及施工需求兩項因素的前提下選擇相應焊接工藝，最大限度地降低客觀因素導致焊接質量不合格的幾率；第二，加強施工質量檢測力度。在施工完成后，施工管理人員必須對施工質量進行檢測，確保其滿足實際需求。當前比較常用的焊接質量檢測方法主要保羅外觀檢驗與設備檢驗兩種。其中設備檢驗主要利用超聲波設備進行檢測或是利用磁粉對施工區(qū)域進行檢測[2]。施工管理人員在實際進行質量檢測過程中應充分遵循三級質量管理體系標準中的指標規(guī)定，滿足相應指標后方可視為質量合格，否則需要施工單位進行返工。

2 影響焊接質量的因素

2.1 施工人員因素

施工人員是整個焊接流程的直接執(zhí)行者，其專業(yè)素質能力直接決定了焊接施工質量。這就要求焊接人員具備豐富的經驗以及深厚的專業(yè)素質能力，可以根據不同部件與材料的焊接要求選擇相應的工藝，同時熟練地掌握各種焊接設備的使用方法，避免外界客觀因素對施工質量造成影響[3]。除此以外，焊接施工還需要施工人員具備一定識圖能力，嚴格按照圖紙要求進行焊接，切實落實各項施工要求，提升焊接質量。

2.2 材料因素

母材與焊絲匹配，是焊接施工的必要基礎條件之一，其質量與性能也會對焊接質量造成極大地影響，只有確保材料性能參數滿足各項施工要求的條件下才能確保整個焊接環(huán)節(jié)質量達到預期水平。因此，施工單位在實際開展作業(yè)工作之前，應首先對建材彈性模量等指標進行詳細計算，該指標會直接影響鋼結構變形能力，如果該指標超出焊接施工規(guī)定范圍外，整個焊接施工流程均無法達到預期標準。此外，施工單位在實際工作過程中還應注意對施工建材進行抽樣檢查，一旦發(fā)現某一指標不符合焊接施工要求，就必須針對該成分進行重點檢查，切實保證建材性能滿足施工要求[4]。

2.3 環(huán)境因素

外界環(huán)境干擾會對焊接施工造成直接影響，一方面會影響焊接設備的運行情況；另一方面也會對焊接過程造成干擾，進而導致焊接質量不合格。因此，施工單位在實際開展相關工作之前應首先加強對外界環(huán)境的分析力度，根據實際情況制定相應措施，比如當施工區(qū)域內風速達到5.4km/h以上時，需要采取相應避風措施，在面對雨雪天氣時，不應開展焊接施工活動。

2.4 技術因素

當前階段，我國鋼結構橋梁焊接施工中應用比較廣泛地焊接方法包括二氧化碳保護焊方式、埋弧焊方式、焊條電弧焊方式等多種焊接工藝，在實際施工過程中，施工單位會根據實際需求選擇相應焊接工藝[5]。比如在晴朗無風的天氣情況下，室內焊接施工普遍選擇抗封能力較差的二氧化碳氣體保護焊方式。科學地選擇焊接工藝是影響焊接施工質量的重要因素。

3 鋼結構橋梁焊接質量控制措施

3.1 加強對焊接人員資格的檢查力度

鋼結構焊接施工過程中涉及的工作人員主要包括技術人員、質量檢測人員等。其中焊接人員人員是鋼結構橋梁縫隙焊接的直接執(zhí)行者，其專業(yè)素質能力與工作態(tài)度直接決定焊接作業(yè)質量，因此，施工單位在實際工作過程中必須加強對焊接人員工作資格的審查力度，為此，施工單位可以采取以下措施：第一，加強對焊接人員設備使用熟練度以及設備維護工作流程的考核力度；第二，考察焊接人員面對不同材料時能否選擇相應的焊接工藝；第三，考察焊接人員施工是否掌握導致質量缺陷的原因及其處理措施的知識；第四，考察焊接人員是否具備識圖能力，能否根據圖紙要求采用相應焊接工藝進行作業(yè)，并確保焊接質量滿足圖紙要求。

除此以外，施工單位在實際工作過程中還應詳細記錄焊接人員姓名、工作經驗、已有證書等信息。在安排人員上崗之前必須對其必要的理論、技術等進行考核并經過培訓后方可上崗，切實保證施工人員實際水平滿足施工需求。

3.2 嚴格把控施工關鍵部分

鋼結構橋梁施工過程中，首先工作人員需嚴格按照施工要求設定焊接方案，明確焊接要求，比如：及時清理焊接區(qū)域內的雜物等，確保區(qū)域內物水、油漬等影響焊接施工因素后方可進行；針對封閉部位進行焊接時需做好通風和排煙處理，避免發(fā)生事故；先對不爭整齊的焊接區(qū)域打磨后方可施工；如若板厚高于25mm且溫度低于5℃，那么首先需進行預熱，達到要求后方可實施焊接；焊接完成后做好焊縫處理，及時清理焊接飛濺物，如若焊接咬邊厚度高于1mm則需采用手工電弧焊的方式處理，針對焊腳尺寸及余高超出焊接限值問題需做好修磨工作；做好、預拱度測算等數據要求。另外，根據施工需要選擇最佳焊接方式。其次，在實際焊接施工中要嚴格執(zhí)行焊機方案中提及的焊接順序，一旦發(fā)現未按照施工方案施工現象需進行適當懲罰，確保焊接施工達標。

3.3 加強對焊接殘余應力的檢測力度

焊接殘余應力屬于內應力的一種，導致殘余應力出現的主要原因為焊接不均衡，該應力會導致裂紋擴展速率大幅提升，進而降低結構抗疲勞性能，對整個鋼結構橋梁質量造成嚴重負面影響。因此，當前階段，世界各國對鋼結構殘余應力檢測方法的研究較為深入，當前檢測方法主要分為機械檢測法與物力檢測法。當前應用較為廣泛的檢測方法為盲孔法。該方法在實際應用過程中需要對構件進行鉆孔，根據實際需求，鉆孔環(huán)節(jié)不需要完全穿透，只需在測量位置周圍鉆探盲孔，這種方式會打破構件內平衡的應力狀態(tài)，通過測量應力狀態(tài)變化即可有效測量構件內殘余應力值。具體原理如圖1所示。

圖1 盲孔鉆探法原理

通過利用公式(1)(2)(3)可以直接計算出焊接殘余應力值。

3.4 做好焊接殘余應力處理

針對體積較小的焊件可以采用整體退火法處理焊接殘余應力。把焊件整體放入爐內，緩慢加熱到一定溫度（一般550→679℃），然后保溫一定時間，空冷或隨爐冷卻，注意加熱和冷卻速度須小于150℃C/h，適用于體積不太大的焊件。

針對體積較大的焊件可以采用局部退火法處理焊接殘余應力。對焊件進行局部加熱來消除局部的殘余應力，這種方法不如整體退火效果好，只能消除應力的峰值，可用感應加熱，紅外加熱，甚至火焰加熱，適用于體積大，特別長的焊件。

針對剛度較大的焊件可以采用中間退火法處理焊接殘余應力。在焊接過程中間進井行一次或多次消除應力的退火處理，適用于厚度，剛度較大的焊件。

4 總結

綜上所述，鋼結構橋梁是當前橋梁工程建設的主流結構，焊接環(huán)節(jié)作為直接影響鋼結構橋梁質量的關鍵環(huán)節(jié)，施工單位應不斷加強對相關問題的重視程度。為此，施工單位在實際工作過程中應注意從施工人員專業(yè)素質、關鍵環(huán)節(jié)把控力度、施工實際要求等方面入手，加強鋼結構橋梁焊接施工質量，最大限度地保證施工質量滿足工程應用需求，為推動鋼結構橋梁施工水平提升提供有力保障。