温强

甘肃公航旅通定高速公路管理有限公司

摘 要： 本文着重叙述了焊接在钢结构中的重要性及焊接缺陷的检测方法，对钢结构中常见的焊接缺陷归类和分析，并结合工程实例指出，通过无损检测的手段结合焊接工艺评定及配套严格的管理措施，才能对钢结构焊接质量进行有效控制。

关键词： 钢结构;焊缝;无损检测;焊接工艺评定;

1 焊接在桥梁钢结构中的应用

桥梁钢结构的主要形式有:钢箱梁、钢-混结合梁、钢管拱以及钢塔等，不管什么形式的钢结构桥梁，焊接都是很重要的一种连接形式，母材、焊材、焊接方法、焊缝对整体钢结构强度产生重要影响。

2 焊接对桥梁钢结构的影响

桥梁钢结构中的焊接方法主要是融焊的形式，包括埋弧焊、气体保护焊、手工电弧焊。焊接作为材料连接的重要形式，它形成的永久连接具有良好的刚度和强度，但在焊接的过程中母材经历热循环的作用而产生热影响区，在这个区域，微观组织发生变化，力学性能变差，对钢结构整体的强度、刚度产生不利影响。焊接过程中，若焊接工艺选取不当，焊缝中还会产生气泡、夹杂、裂纹、未融合等缺陷，严重的影响了钢结构的使用性能。

3 焊缝性能的检测

焊接接头在钢结构的连接中起到至关重要的作用，因此它的性能是桥梁钢结构满足设计要求的的关键。焊接接头性能的检测应按照《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001进行评定。此技术规程对焊接材料的规格、焊缝外观尺寸允许偏差等内容有详细的规定。通过这些技术规范，可以对桥梁钢结构的焊缝外观进行检测并对焊接质量进行初步的判断。但焊接过程是极其复杂的物理、化学反应，仅凭焊缝的外观检测很难对焊缝性能的可靠与否下定结论，因此需要无损检测手段对焊缝内部进行检测。

4 常见的钢结构无损检测手段

(1)无损检测技术:指在不损坏试件的前提下对试件进行质量检查和测试的科学技术方法。随着现代化检测技术水平的不断提高和更新换代，无损检测技术也得到了大幅度的发展。行业上，对于无损检测技术的解释也随之愈加准确，即:在不损坏试件的前提条件下，以物理的方法或者化学方法作为检测的基础手段，借助先进技术和设备仪器，对试件本身的内部、近表面以及表面的结构、性质以及在用状态进行检查和测试的科学技术方法。钢结构桥梁领域，目前常见采用的无损检测技术方法有以下几种:

(2)射线检测:简称RT，是无损检测一种重要的检测方法，利用X射线或者γ射线穿透待检工件，以胶片作为记录待检工件内部质量的器材，通过对胶片恰当的暗室处理，将待检工件的内部质量情况趋于真实的反映在胶片上，采用射线胶片观光灯根据所对应的验收级别评定相应的产品质量。此方法应用最广泛，其检测结果准确度高、可靠性好，但难于判定缺陷在材料、工件内部的埋藏深度。随着工业射线检测的发展，数字射线检测技术(CR/DR)发展越来越快，近两年，DR检测技术开始逐步应用在桥梁制造和安装现场。

超声波检测:依据不同材料的工件对超声波的传播产生一定的影响的基本原理，超声波检测已被人们广泛的应用检测待检工件的内部缺陷，通过声波遇到缺陷时，通过反射或者衍射反馈信号，仪器换能器进行接收，通过回波的时间换算发生缺陷反射或者衍射的相应深度，以此评定待检工件内部质量状况。超声波的指向性好，检测灵敏度可调，检测结果直接，同时成本低且对人体无伤害，因此工业上质量超声检测也是一种最为广泛而且基本的检测技术方法。

(3)磁粉检测:通常人们发现自热界内有些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的特性，此物质被称为铁磁性材料。在铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增长量明显，如果材料遇到不连续性(包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因造成的不连续性)，此时所产生的磁力线将会发生畸变，部分磁力线可能逸出在工件表面，从空间穿过，此时将在工件表面产生漏磁场，漏磁场将能够吸附铁磁性材料，导致产生磁痕，便于观察判别。磁粉检测能够发现表面及近表面的缺陷。此方法适用于铁磁性材料的检测，对于表面及近表面缺陷的检测灵敏度很高，可以发现极其细小的裂纹及其他缺陷。

(4)渗透检测:零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，利用液体的毛细管作用，经过一段时间，渗透液体能够渗透进去表面开口的缺陷中，再通过显像剂吸引渗入缺陷的渗透液，通过毛细管的反作用，使得渗透液回渗在工件表面，在一定光源下观察出缺陷处的渗透液痕迹的检测方法。渗透检验操作简单、成本很低，检验过程耗时较长，只能检测到材料、工件的穿透性、表面开口缺陷，对仅存于内部的缺陷就无法检测。

5 钢结构中焊缝常见的内部缺陷

以上的四种缺陷为钢结构中最为常见的内部缺陷，射线检测和超声波检测均能对其检测，而磁粉探伤和渗透检测则不太适用。射线检测对体积型缺陷气孔、夹渣、未融合检测灵敏，可以在底片上呈现清晰的图像，作为缺陷定量分析和评级的依据，但对面积型缺陷，比如裂纹，当裂纹的角度与射线方向平行时则常常无法检出。

超声波检测时，对于未融合，回波在焊缝一侧很低甚至没有，在另一侧回波很强;对于气孔缺陷，起波快波幅较低，有点状缺陷的特征;对于裂纹，起波迅速消失也迅速，回波前沿陡峭，波峰尖锐;对于夹渣，反射波紊乱，位置无规律，波形变化迟缓，回波占宽较大。但超声波检测对于缺陷密集分布，回波特征不明显的情况，很难对缺陷的种类和位置做出精准的判断。

6 钢波纹腹板桥梁焊缝质量控制实例分析

通渭至定西高速公路某桥梁主要有A、B两个匝道设计上为钢波纹腹板形式，其中A匝道共有6×30+3×50+3×30三联，B匝道共有4×30+(40+60+40)+3×30三联，其中3×50及40+60+40这两联采用波纹钢腹板钢箱组合梁。钢波纹腹板厂家由招标选定，专门进行钢波纹腹板加工、焊接及安装，其中质量控制的关键点就是焊缝的质量。该钢波纹腹板的焊缝形式主要有顶、底板与波形钢波纹腹板T形对接焊缝，顶、底板、腹板对接焊缝，体外束锚固区T形对接焊缝、端横梁与波形钢腹板T形对接焊缝等。

如前面所述，焊接的质量影响因素很多，无损检测属于事中控制，如果焊接质量在源头上存在问题，如焊材与母材不匹配，焊接参数电流电压等配置不当，就会造成焊接质量本身不稳定，严重影响焊缝质量。

因此，首先需要进行焊接工艺评定。钢波纹腹板的焊接主要采用气体保护电弧焊，气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝的型号为ER50-6规格为1.2mm，对其所含化学成分C、Si、Mn、S、P的具体含量进行试验。试验结果如下:

表1 试验结果汇总 *载下**原图

通过分析，该碳钢、低合金钢焊丝化学成分满足要求，下一步对力学性能进行检测，首先通过调整焊接电流、电压及焊接速度，在一块母材试板上焊接熔敷金属，然后进行力学性能试验。部分数据如下:

表2 力学性能试验 *载下**原图

通过以上检测，该焊接工艺评定为合格。下一步第三方检测单位进场，对焊缝进行无损检测以判定焊缝质量是否满足要求。在本项目使用的无损检测方法主要有射线、超声和磁粉探伤，现将部分焊缝的超声及磁粉探伤结果列出如下:

表3 探伤结果列表 *载下**原图

6 结语

桥梁钢结构以焊缝的形式进行连接，控制焊缝的质量是桥梁建设质量控制的关键环节。焊缝焊接缺陷的形成对焊缝的力性能有明显影响，对于焊缝内部的缺陷可以通过无损检测手段对其进行检测，但从从缺陷形成的本质来看，焊接缺陷是焊接方法、焊接参数、焊前焊后热处理工艺，焊接材料，工件受力情况等因素综合作用形成的。因此对焊材、焊接方法进行工艺评定尤为重要。在本项目的钢波纹腹板检测中，首先进行原材及焊接工艺评定，保证焊接质量，避免因工艺和原材造成缺陷，在焊接工艺评定合格后再进行无损检测探伤。从实际经验来看，无损检测行业鱼龙混杂，且价格相差较大，目前甘肃省内公路建设行业检测单位具有无损检测资质的较少，且业绩不突出，但甘肃省钢结构桥梁的建设与日俱增，因此需要与传统无损检测行业加大合作力度，从源头上保证检测单位的技术能力，才能真正保证钢结构桥梁的焊接质量。另一方面，钢结构检测费用一般不超过百万，因此建议通过询价招标等方式选择出资质满足要求，业绩丰富的检测单位。

但应当看到，在实际的钢结构无损检测中，没有严格的管理制度和完善的检测程序，导致加工及检测不能及时对接，质量责任不能落实，甚至出现假数据、假报告，钢结构桥梁焊接质量也不能发得到有效的控制。因此为保证钢结构焊接质量，各级管理单位还应加强管理力度。

参考文献

[1] 李志坚．钢结构桥梁前景广阔．公路与汽运．2003(100).

[2] 吴贵民．钢结构无损检测技术研究．现代商贸工业．2009(22).

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