李 浩

（湖南省勘測設計院，湖南 長沙 410014）

1 工程概況

湘府路高架橋全長11.85 km，西起湘府路大橋引橋段，東至紅旗路東側，是第一座湖南地區(qū)預制裝配式橋梁。鋼箱梁采用單箱四室斷面，鋼箱梁全寬24.8 m，鋼箱部分寬19.092 m，兩側各懸臂3.354 m。鋼梁與第一層10 cm混凝土橋面板在預制廠內(nèi)結合，鋼梁與鋼梁采用焊接連接，廠內(nèi)焊縫采用半自動埋弧焊和手工電弧焊；現(xiàn)場焊縫均采用手工電弧焊。半自動埋弧焊和手工焊均采用V型坡口，坡口全熔透焊接，母材材料Q345qD，母材厚度由14、16、20、25、32、36、40 mm組成，均采用全熔透對接焊縫。

2 焊縫影響因素

湘府路高架橋上部結構主梁采用等高變寬梁，鋼梁采用工廠分節(jié)段制造和工地現(xiàn)場焊接節(jié)段縫。工廠內(nèi)制造好之后，在現(xiàn)場吊裝焊接成橋，焊縫多，焊接質(zhì)量是工程施工質(zhì)量的最關鍵環(huán)節(jié)。影響焊縫質(zhì)量的因素很多，針對湘府路高架橋，在施工過程中主要的問題可分為工廠內(nèi)焊縫和現(xiàn)場焊縫中出現(xiàn)的問題。

2.1 工廠內(nèi)焊縫質(zhì)量情況

廠內(nèi)焊縫多數(shù)采用半自動埋弧焊，半自動埋弧焊外觀檢測與超聲檢測合格率100%。手工焊縫外觀質(zhì)量合格率為60%，外觀缺陷主要是錯位、飛濺、焊瘤、弧坑縮孔和焊縫余高不一致 （見圖1）。手工焊縫母材厚度在14～40 mm，超聲檢測合格率95%以上，內(nèi)部缺陷主要有氣孔、夾渣、未焊透、未融合、裂紋，對有缺陷焊縫進行返修處理，返修后合格率100%。

2.2 現(xiàn)場焊縫質(zhì)量情況

現(xiàn)場焊縫全部采用手工焊接，焊縫外觀質(zhì)量合格率約為50%，外觀缺陷主要有錯位、飛濺、焊瘤、弧坑縮孔和焊縫余高不一致 （見圖2）。對于薄板 （14～16 mm） 超聲檢測合格率約為80%，厚板 （25～40 mm） 超聲檢測合格率約為60%。內(nèi)部缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣、未焊透，對有缺陷焊縫進行返修處理，返修后合格率100%。

圖1 工廠內(nèi)焊縫質(zhì)量情況

圖2 現(xiàn)場焊縫質(zhì)量情況

2.3 影響焊縫質(zhì)量的主要影響因素

影響焊縫質(zhì)量的主要影響因素包括：焊接殘余應力、焊條潮濕和環(huán)境濕度大、二氧化碳氣體保護效果差、電流電壓和焊接速度控制不當、滅弧時間短、坡口設計不合理和間隙過小、工人操作不熟練、焊絲短路等。在湘府路高架橋鋼結構焊接中，主要的因素見表1。

表1 場內(nèi)焊縫和現(xiàn)場焊縫影響因素對比

3 提高焊縫質(zhì)量的技術措施

3.1 飛濺

對于不同厚度的鋼板，選擇合適的焊接電流、電壓和速度。焊槍盡量垂直，前傾或后傾最好不超過20度。

3.2 焊瘤

廠內(nèi)焊縫應控制熔池溫度不要過高，選擇適當?shù)暮附与娏?，都熔池向外噴射小火星較多時，應立即滅弧?，F(xiàn)場焊縫還要注意鋼板間隙不過大，嚴格控制熔池溫度，控制熔池形狀，焊接電流比廠內(nèi)焊接電流略小10%左右。

3.3 弧坑縮孔

延長收弧時間，填滿弧坑或電流衰減滅弧，對已經(jīng)形成的弧坑進行打磨清理并重新焊接。收弧位置焊絲不立即滅弧，在熔池稍做停留。全熔透對接坡口焊縫連接中，在引弧處和引出處設置引弧板和引出板。引弧板和引出板的長度控制在40～60 mm，厚度與母材鋼板一致，坡口尺寸與對接鋼板一樣。

3.4 氣孔

控制焊絲伸出長度，焊絲伸出長度控制在10 mm左右，根據(jù)母材厚度、焊縫位置、焊絲直徑、焊機功率選擇合適的焊接電流和焊接電壓?，F(xiàn)場焊縫還應盡量避免風的干擾，現(xiàn)場對接材料妥善保管，焊條使用前烘焙處理，鋼板焊接鉛預熱處理，焊渣、藥皮等清理干凈。

3.5 夾渣

針對不同板厚選擇合理的焊接規(guī)范參數(shù)和坡口尺寸，盡量減少焊縫錯位，保持坡口干燥清潔。對于多層多道焊，必須將層間焊渣清理干凈后再進行下一層焊縫的施工。

3.6 未焊透

未焊透會較大的減小焊縫截面積，降低焊縫承載力，同時加重應力集中現(xiàn)場，降低鋼梁疲勞強度，影響結構安全。湘府路高架橋廠內(nèi)焊縫主要為坡口未焊透，現(xiàn)場焊縫主要為坡口未焊透和根部未焊透。

根據(jù)不同的母材厚度，選用合適的坡口尺寸和坡口間隙，保證焊絲能伸入到坡口根部。間隙小時采用大坡口尺寸，間隙大時采用小坡口尺寸。

現(xiàn)場焊縫還應注意鋼板錯縫和根部未焊透。條件允許時盡量采用雙面焊，無法雙面焊時采用陶瓷墊的形式，避免根部未焊透。為避免鋼板錯縫，控制鋼板的不平整度在2 mm范圍內(nèi)，現(xiàn)場定位時采用機械輔助，同時點焊固定時需焊接牢固。

3.7 十字形焊縫

十字形焊縫在焊縫交叉位置會出現(xiàn)三向應力，導致應力集中，從而影響焊縫強度。

組成板件的焊縫應避免十字形焊縫，采用T型焊縫。相鄰兩條T型焊縫間距不少于200 mm。施工時先將T型焊縫中一條焊縫焊接完成，待焊縫冷卻后，將交叉部位焊縫采用碳弧氣刨處理并清理干凈，再焊接另一條焊縫。

4 結語

本工程鋼結構焊接工作量大，施工難度大，質(zhì)量要求高。在全熔透對接焊縫施工過程中，嚴格控制焊接原材、作業(yè)環(huán)境、坡口角度和間隙、鋼材定位和焊接工藝，保證鋼梁焊縫的外觀和內(nèi)在質(zhì)量滿足要求。