浅谈提高钢箱梁焊接一次检测合格率

2021-03-29李耀龙

建材与装饰 2021年8期

关键词：症结夹渣焊机

李耀龙

（中铁一局集团桥梁工程有限公司，陕西渭南 714000）

0 引言

钢箱梁焊接施工方法及技术广泛应用于桥梁建设中，如何改变相关影响因素，提高焊接检测合格率，对桥梁钢构建设中的工期和质量起重要作用。

1 工程内容

回龙寺立交主线特大桥区间长度为676m，沿线依次跨越既沪昆、贵黄高速公路。交叉位置道路主线桩号K0+806.653=沪昆高速（K1869+972），上跨桥梁采用1~60m 等截面简支钢箱梁跨越沪昆高速公路，梁高2.8m；桥梁中线与沪昆高速公路交角为95.7°，桥梁采用正交90°布置。交叉位置桩号K1+091.331（贵黄公路（K18+335）），桥梁采用1~55m 简支钢箱梁跨越贵黄高速公路，梁高2.8m；桥梁中线与贵黄公路交角为77.3°，桥梁采用正交90°布置。跨沪昆1~60m 钢箱梁一级焊缝现场焊接量为1409.2m，跨贵黄1~55m 钢箱梁一级焊缝现场焊接量为940m。通过对已焊接完成的跨贵黄1~55m 钢箱梁第一榀焊缝进行统计与数据源分析，共检测85.8m。经检测合格66.7m，合格率仅为77.7%，严重影响下一榀钢箱梁拼装与钢箱梁后期横移与顶推作业，并影响总工期。

项目部对施工的跨贵黄1~55m 钢箱梁第二榀焊缝进行检测，共检测30.8m，存在问题的为8.1m，焊缝检测一次合格率仅为73.7%，对其进行分层分类统计：

对存在问题的8.1m，在工序中存在的质量问题具体现象进行分析，如表1 所示。

表1 不合格延米具体现象统计

结论：由以上分层分类的调查、统计结果可以看出，最终影响焊接一次检测合格率的主要现象是“气孔”与“夹渣”，其累计频率高达88%，为关键的少数项，是问题的症结。

根据深入现场实际调查及图列分析显示，钢箱梁焊接一次检测合格率73.7%，其中“气孔”“夹渣”累计频率达88%。结合实际情况及同行业最好水平能解决80%的此类问题，那么合格率可达到[30.8-8.1+（5.3+1.8）×0.8]/30.8×100%=92.1%。最终确定目标为“提高钢箱梁焊接一次检测合格率到92.1%”

2 原因认证

根据现场出现的问题，焊接技术偏差主要由于具有以下原因分析特征：①培训效果差；②设备陈旧；③焊丝不合格；④坡口不整齐；⑤坡口清理不干净；⑥预热不满足；⑦焊接工艺不当；⑧无防风、雨措施；⑨测量偏差等9 大类原因。针对这些原因，从以下各个方面调查认证：

2.1 技术交底培训方面

通过组织焊接工人进行钢箱梁焊接安全技术交底会，发现通过对培训成绩不同人员焊接作业进行检查，发现均存在气孔及夹渣情况，且症结问题统计数量基本一致，因此培训效果对症结程度影响不大。

2.2 设备老旧

现场焊机进行统计调查，共有5 台二氧化碳气体保护焊机，其中1 台焊机为最新采购的（全新），2 台焊机使用时间1 年（较新），剩余2 台焊机使用时间为3 年（较旧），经过对5 台焊机作业进行检查，发现每台焊机均窜仔气孔、焊渣，且症结问题统计数量基本一致。

2.3 焊丝不合格

现场焊丝进行统计调查，焊接现场共有5 盘实芯焊丝，经调查认证焊丝进场时均有材料合格证书，且检测合格后投入使用，但使用过程中部分焊丝未进行有效的防御措施，存在淋雨、锈蚀等现象。通过采用无淋雨焊丝与淋雨焊丝焊接对比，发现在同等条件下焊接完成后均存在气孔及夹渣情况，且问题症结数量统计基本一致，因此焊丝情况对症结问题影响不大。

2.4 坡口不整齐

现场坡口进行统计调查，坡口破除为钢箱梁场内加工时等离子切除，现场破除较少，现场破除的坡口存在不整齐现象，占所有焊缝长度的30%，剩余70%坡口平平整，无毛刺、卷边等。

2.5 坡口清理不干净

坡口清理进情况行统计调查，坡口清理在梁体吊装前进行清理，因过程时间太长，吊装至设计位置后进行二次清理，无马板位置采用角磨机进行二次清理，干净无杂物，露出金属光泽；马板下方位置采用钢丝刷进行二次清理，干净无杂物，金属光泽度差。

通过对坡口清理情况不一样进行焊接对比，发现在同等条件下马板下方与无马板位置，焊接完成后均存在气孔及夹渣情况，且问题症结数量统计基本一致，因此坡口清理不干净对症结问题影响不大。

2.6 预热不满足要求

对板材预热情况进行统计调查，焊缝施焊前均按照技术交底要求进行板材预热，预热采用乙炔进行烘烤加热，箱室内预热后温度流失教慢，顶板预热由专人进行，焊接过程中进行加热。通过对板材预热情况不一样进行焊接对比，发现在同等条件下板材预热温度在50℃以上，焊接完成后气孔与夹渣情况基本一致。

2.7 焊接工艺不当

对焊接工艺进行统计调查，施焊前在焊缝背面贴陶瓷衬垫，施焊时先进行底部第一层填充焊接，然后清理表面焊渣与杂物，再次进行第二层焊接，顶板焊缝为平焊缝，焊接速度普遍较快，运条方式为直线形运条法、直线往复运条法、月牙形运条法。通过调查分析发现，焊接速度快、直线形运条法焊接，夹渣出现频次较多，最后得出焊接工艺不当为要因。

2.8 无防风、雨措施

对防风、雨情况进行统计调查，本地区阴雨天较多，风力较大；腹板与底板在箱室内进行焊接，处于相对封闭作业环境，不受风、雨影响，顶板焊接在露天环境作业，受风、雨影响。通过调查分析发现，顶板焊缝在风、雨天或无防风、雨措施时，焊接出现气孔的概率明显提高，焊缝容易出现气孔。

2.9 测量偏差

对测量偏差进行统计调查，钢箱梁拼装时焊缝宽度根据每榀梁长与总梁长误差进行调整，焊缝高差采用螺旋顶进行调整。通过对测量情况不一样进行焊接对比，发现在焊缝宽度与高差不同的情况下，焊接完成后亦存在气孔现象，且问题症结数量统计基本一致，因此测量偏差对症结问题影响不大。

综上分析可以得出：导致焊接质量的主要原因是焊接工艺不当和无防风、雨措施。针对这两项原因，经过分析制定对策，如表2 所示。

3 工程施工关键点实施

3.1 改变焊接工艺

（1）改变运条方法：运条方法改为月牙形运条法，使熔渣上浮到融化金属表面，如图1、图2 所示。

月牙形运条法：这种运条方法焊接时，焊条沿焊接方向做月牙形的左右摆动，同时需要在两边稍停片刻，以防咬边。这种方法应用范围和锯齿形运条法基本相似。

（2）改变焊接方式：平缝焊接分为3 层进行焊接，第一层填充，然后进行清理表面浮渣，再次进行第二层焊接，重复焊接第三层。

表2 对策分析评价

图1 焊接

图2 月牙形运条法

（3）焊接方式：为保证打底的质量（打底是多层焊中最重要的一步），打底需要氩弧焊来完成。上层焊接采用二氧化碳气体保护焊，而且每一层的焊接都相当与对前一层进行热处理，在上层焊接前对下层焊渣进行清理，平缝焊接尽量使用实芯焊丝进行焊接。

3.2 增加防风、雨措施

（1）制作挡风、雨棚：加工挡风、雨棚，四面封闭，顶部加盖顶棚，防止风、雨影响焊接质量。

（2）挡风、雨棚：制作挡风、雨棚采用钢筋骨架、彩条布进行围挡，如有雨天可在顶部加盖竹胶板。

后期对跨贵黄1～55m 钢箱梁焊缝检测成果进行统计调查，左幅第1 榀、挑臂、第2 榀钢箱梁顶板焊缝，共计65.6m，一次检测合格共计62.1m，合格率为94.7%，达到原计划92.1%；每段不合格长度不均，最短为0.1m，最长为0.4m，不影响后期钢箱梁横移、顶推施工。

同时，钢箱梁顶推施工时间大大缩短，每榀钢箱梁节约钢管立柱、型材租赁费用：0.5 万元；节约机械租赁费用：0.3 万元；节约人工费：0.5 万元；后续施工钢箱梁共18 榀，合计节约18×（0.5+0.3+0.5）=23.4 万元。新增防风、雨棚：材料及加工费用：0.1万元。节约成本=23.4-0.1=23.3 万元，实现效益的最大化。