陶瓷襯墊法鋼板對(duì)接焊縫焊接技術(shù)探討

（深圳市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心，深圳518031）

【摘要】通過對(duì)陶瓷襯墊焊接檢測(cè)的分析結(jié)果證明陶瓷襯墊焊接工藝的實(shí)用價(jià)值，可在工程中廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】加強(qiáng)監(jiān)督抽檢、提高工程優(yōu)良率。

TheceramiclinerLawsteelbuttweldDiscussion

（ShenZhen Construction TestingCenter，ShenZhen518031，China）

Abstract:Toprovethepractical valueofthewelding processoftheceramic linerthroughthedetectionresults of the analysisoftheceramic linerwelding, can bewidely usedin engineering.

Key Word: Strengthen supervision of sampling, improveengineering excellent rate.

一、概述

免清根技術(shù)做為環(huán)保節(jié)能的焊接方法，在建筑、橋梁等鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝工藝中屬于首選工法。其中陶瓷襯墊焊接對(duì)接焊縫技術(shù)，具有材質(zhì)輕、耐高溫等特性，能很好地替代鋼墊板，且優(yōu)于鋼墊板。

陶瓷襯墊焊接技術(shù)，以其優(yōu)良的成型性能、工藝適應(yīng)性及生產(chǎn)效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在大跨度公路鋼橋的不清跟熔透焊縫上。陶瓷襯墊焊是以優(yōu)質(zhì)陶質(zhì)材料為襯托，使焊縫強(qiáng)制成型的高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的焊接方法。這種方法避免了清根、仰焊及狹窄封閉環(huán)境作業(yè)，可以減輕焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，是焊接生產(chǎn)效率成倍提高，焊接質(zhì)量得到充分保證，同時(shí)對(duì)人體及環(huán)境不會(huì)造成危害。所以是陶質(zhì)襯墊CO2氣體保護(hù)焊的應(yīng)用非常廣泛。

在公路鋼結(jié)構(gòu)制造中，常用的焊接方法有CO2氣體保護(hù)焊、手工電弧焊和埋弧自動(dòng)焊。陶質(zhì)襯墊CO2氣體保護(hù)焊和手工電弧焊因具有操作簡(jiǎn)單、對(duì)坡口加工精度要求低、易于獲得良好的焊縫背面成型等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較普遍。埋弧自動(dòng)焊因埋弧焊小車是自動(dòng)行走，焊絲對(duì)中要求高，對(duì)接頭坡口加工精度和組對(duì)間隙要求高，而且焊接時(shí)在襯墊背面需要施加一定的頂緊壓力，其操作較CO2氣體保護(hù)焊復(fù)雜，因而在實(shí)際生產(chǎn)中，陶瓷襯墊CO2氣體保護(hù)焊應(yīng)用最為普遍。

二、問題的提出

鋼橋制造時(shí)受條件限制，超長(zhǎng)、超寬、超重，底板（涉及板厚20、25、40、50㎜）不能翻身，采用常規(guī)焊接方法很難實(shí)現(xiàn)鋼板對(duì)接，因而采用了陶瓷襯墊單面焊雙面成型技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱單面焊），可完全滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求?？紤]到鋼板厚度對(duì)焊接方法的影響，一般板厚20、25、30㎜的底板采用陶瓷襯墊CO2氣體保護(hù)焊，40、50㎜的鋼板采用陶瓷襯墊手工電弧焊。

按照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵箱涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2010）、《鐵路鋼橋制造規(guī)范》（TB10212-98）規(guī)定，鋼橋鋼箱梁制作過程中，需要采用超聲、射線、磁粉等無損檢測(cè)方法對(duì)等級(jí)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，特別是對(duì)接焊縫，需100%進(jìn)行超聲、射線檢測(cè)。在工程實(shí)例中，我們往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，由于規(guī)范要求的不同，同一條焊縫，采用不同的檢測(cè)方法，檢測(cè)結(jié)果略有不同。超聲檢測(cè)可以通過，達(dá)到檢測(cè)要求。而射線檢測(cè)確會(huì)出現(xiàn)30%～50%甚至更多的不合格。行業(yè)里常常有人會(huì)說這是陶瓷墊片的質(zhì)量通病。這真是質(zhì)量通病嗎？我們以懷疑的態(tài)度，做些比對(duì)試驗(yàn)，探其究竟。

三、試驗(yàn)推理

首先我們對(duì)拍攝的經(jīng)典樣片進(jìn)行分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，陶瓷襯墊CO2氣體保護(hù)焊對(duì)接焊縫其缺陷出現(xiàn)的情況非常有規(guī)律性：1、缺陷連線形狀和根部突起焊縫形狀接近甚至一致；2、超聲檢測(cè)時(shí)缺陷位置接近板厚2～3㎜以內(nèi)。以32㎜厚板為例，缺陷波反射深度在30～35㎜，波高在＜Ⅰ區(qū)到＞Ⅲ區(qū)的情況都有（見示意圖1），3、根部突起焊縫打磨平后，超聲檢測(cè)時(shí)，缺陷波消失；4、認(rèn)真觀察拍片結(jié)果，發(fā)現(xiàn)缺陷性質(zhì)不外乎：氣孔、密集性氣孔、未融合、咬邊（見示意圖2）。由于不同的檢測(cè)方法，規(guī)范規(guī)定和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，根部存在缺陷超聲是可以放過的，而射線不能放過，由于鋼橋承載的是動(dòng)載，所以質(zhì)量要求嚴(yán)格，不單需要超聲通過、射線也不能馬虎。不同于建筑鋼結(jié)構(gòu)由于多為靜載，超聲檢測(cè)是主要手段，射線為輔。規(guī)范里只是對(duì)超聲不能確定的缺陷，建議采用射線定性。

我們大膽的設(shè)想這些缺陷都存在在坡口根部接近板厚-2～+3㎜之間，那么從技術(shù)的角度我們是可以解釋的通的。超聲檢測(cè)時(shí)：反映成深度為板厚-2㎜的缺陷波時(shí)，我們可以認(rèn)為其位置在板厚上，由于非主聲束反射，其表現(xiàn)深度淺；反映成+3㎜的缺陷波，同樣在板厚上，由于焊縫突起平滑，構(gòu)成很好的反射面，缺陷反射聲程長(zhǎng)，其定位深度大。射線的特性就是缺陷反映在一張片上，不能直接反映其深度，其深度只能靠經(jīng)驗(yàn)分析。所以我們假設(shè)，這種缺陷就是在板厚上，那么我們可以認(rèn)為缺陷性質(zhì)為表面質(zhì)量缺陷。在拍片之前，我們做些技術(shù)處理，打磨掉突起焊縫，消除掉肉眼可分辨的缺陷，這樣拍片質(zhì)量能否提高呢？

我們?cè)谡鎸?shí)工程中選擇了5條特例焊縫（見下表1），進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)。對(duì)1、2號(hào)焊縫根部打磨做技術(shù)處理后拍片，打磨前進(jìn)行缺陷超聲定位。對(duì)3、4、5號(hào)焊縫，拍片前進(jìn)行超聲波缺陷定位、分別對(duì)焊縫根部打磨前、后進(jìn)行2次拍片。結(jié)果表明，見表2：

經(jīng)典焊縫比對(duì)試驗(yàn)表表1

比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析表表2

通過上述試驗(yàn)我們不難看出，拍片前的技術(shù)處理是有一定的作用的，和我們的假設(shè)基本接近。那么為什么檢測(cè)中這樣的結(jié)果未被人重視呢？我們走訪了本地的幾家橋梁制作單位，從他們那里了解到，雖然大家都對(duì)質(zhì)量都比較重視，但由于工程工期所致，大部份工程都存在制作時(shí)間不足，造成了行業(yè)里出現(xiàn)了貓膩、潛規(guī)則。不拍片是一種焊法，拍片是一種焊法。其所用時(shí)間是是有很大區(qū)別的。也就是說陶瓷襯墊焊接工藝沒有問題，問題主要是執(zhí)行力的問題，久而久之，行業(yè)里有了這種畸形的觀念，為了趕工期，只要能快出貨，不擇手段。只要超聲過了就行，射線過不了不要緊。大不了多拍一些片，挑幾張合格的片子做為檔案資料，應(yīng)付驗(yàn)收。反正管理有漏洞，合理利用規(guī)則，這種不誠(chéng)信的做法蔓延至今，無人過問。甚至有些檢測(cè)單位協(xié)助弄虛作假，把不合格的片子毀掉，在有缺陷的位置，返修后重拍，直至合格。這些都會(huì)給工程造成不必要的質(zhì)量隱患。所以我們建議建設(shè)主管部門，應(yīng)授權(quán)深圳市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量進(jìn)行必要的抽檢，進(jìn)一步發(fā)揮行政監(jiān)督職能。

四、工藝工法

參考《CO2陶瓷襯墊單面焊雙面成型焊接工藝規(guī)范》要求。我們對(duì)焊接工藝進(jìn)行了嚴(yán)格要求。不同的板厚、坡口間隙，由于其焊接道數(shù)不同，則焊接參數(shù)的選擇也略有不同，下表3推薦的參數(shù)僅為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，僅供焊接時(shí)參考。

1、室外焊接時(shí)，當(dāng)風(fēng)速超過2m/sec,焊接中必須采取相應(yīng)的擋風(fēng)措施，下雨時(shí)不得焊接。

2、CO2半自動(dòng)單面焊打底時(shí)，焊接電流按焊接參數(shù)嚴(yán)格控制，以防止產(chǎn)生裂紋。

3、打底焊接中，坡口兩根趾部應(yīng)完全熔透，對(duì)于坡口間隙較大時(shí)，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖謩?shì)擺動(dòng)，兩根趾處略作停頓，以確保焊縫背面成型良好。

4、拼縫坡口已安裝好襯墊后，應(yīng)立即開始焊接并連續(xù)一次完成，第二層的焊接隨即應(yīng)馬上進(jìn)行以防止打底層的焊縫難以承受焊接應(yīng)力而形成裂紋。

焊接結(jié)束后，焊工需去除焊縫背面陶瓷襯墊，并檢查背面焊縫是否符合要求，進(jìn)行必要的修補(bǔ)，修補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)見表4。

修補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)表4

五、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)問題缺陷的產(chǎn)生位置原因分析和試驗(yàn)，讓我們清楚知道欲速則不達(dá)的道理，認(rèn)真仔細(xì)執(zhí)行焊接工藝，才能達(dá)到良好的焊接效果。這些淺而易懂的道理需要我們每一個(gè)工作崗位的工作人員進(jìn)行思考，特別是每一位焊接工人、檢測(cè)、監(jiān)理等工作人員共同遵守和執(zhí)行，將提供優(yōu)質(zhì)、高效的產(chǎn)品，做我們的工作出發(fā)點(diǎn)。

參考資料；

（1）《公路橋涵箱涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）；

（2）《鐵路鋼橋制造規(guī)范》（TB 10212-2009）；

（3）《CO2陶質(zhì)襯墊單面焊雙面成型焊接工藝規(guī)范》；

（4）王志文李世斌《陶質(zhì)襯墊在公路鋼橋上的應(yīng)用》；

（5）特別鳴謝：深圳市建筑工務(wù)署，深圳聯(lián)天鋼構(gòu)。

執(zhí)筆：弓明 2012年11月6日

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