十年整理---陶瓷衬垫法钢板对接焊缝焊接技术探讨 钢板对接焊缝的间隙

陶瓷衬垫法钢板对接焊缝焊接技术探讨

（深圳市建设工程质量检测中心，深圳518031）

【摘要】通过对陶瓷衬垫焊接检测的分析结果证明陶瓷衬垫焊接工艺的实用价值，可在工程中广泛应用。

【关键词】加强监督抽检、提高工程优良率。

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

免清根技术做为环保节能的焊接方法，在建筑、桥梁等钢结构制作、安装工艺中属于首选工法。其中陶瓷衬垫焊接对接焊缝技术，具有材质轻、耐高温等特性，能很好地替代钢垫板，且优于钢垫板。

陶瓷衬垫焊接技术，以其优良的成型性能、工艺适应性及生产效率高、成本低等优点被广泛应用在大跨度公路钢桥的不清跟熔透焊缝上。陶瓷衬垫焊是以优质陶质材料为衬托，使焊缝强制成型的高效、优质、低成本的焊接方法。这种方法避免了清根、仰焊及狭窄封闭环境作业，可以减轻焊工的劳动强度，是焊接生产效率成倍提高，焊接质量得到充分保证，同时对人体及环境不会造成危害。所以是陶质衬垫CO2气体保护焊的应用非常广泛。

在公路钢结构制造中，常用的焊接方法有CO2气体保护焊、手工电弧焊和埋弧自动焊。陶质衬垫CO2气体保护焊和手工电弧焊因具有操作简单、对坡口加工精度要求低、易于获得良好的焊缝背面成型等优点，应用较普遍。埋弧自动焊因埋弧焊小车是自动行走，焊丝对中要求高，对接头坡口加工精度和组对间隙要求高，而且焊接时在衬垫背面需要施加一定的顶紧压力，其操作较CO2气体保护焊复杂，因而在实际生产中，陶瓷衬垫CO2气体保护焊应用最为普遍。

二、问题的提出

钢桥制造时受条件限制，超长、超宽、超重，底板（涉及板厚20、25、40、50㎜）不能翻身，采用常规焊接方法很难实现钢板对接，因而采用了陶瓷衬垫单面焊双面成型技术（以下简称单面焊），可完全满足产品的设计要求。考虑到钢板厚度对焊接方法的影响，一般板厚20、25、30㎜的底板采用陶瓷衬垫CO2气体保护焊，40、50㎜的钢板采用陶瓷衬垫手工电弧焊。

按照检验标准《公路桥涵箱涵施工技术规范》（JTJ041-2010）、《铁路钢桥制造规范》（TB10212-98）规定，钢桥钢箱梁制作过程中，需要采用超声、射线、磁粉等无损检测方法对等级焊缝进行检测，特别是对接焊缝，需100%进行超声、射线检测。在工程实例中，我们往往会发现，由于规范要求的不同，同一条焊缝，采用不同的检测方法，检测结果略有不同。超声检测可以通过，达到检测要求。而射线检测确会出现30%～50%甚至更多的不合格。行业里常常有人会说这是陶瓷垫片的质量通病。这真是质量通病吗？我们以怀疑的态度，做些比对试验，探其究竟。

三、试验推理

首先我们对拍摄的经典样片进行分析，我们不难发现，陶瓷衬垫CO2气体保护焊对接焊缝其缺陷出现的情况非常有规律性：1、缺陷连线形状和根部突起焊缝形状接近甚至一致；2、超声检测时缺陷位置接近板厚2～3㎜以内。以32㎜厚板为例，缺陷波反射深度在30～35㎜，波高在＜Ⅰ区到＞Ⅲ区的情况都有（见示意图1），3、根部突起焊缝打磨平后，超声检测时，缺陷波消失；4、认真观察拍片结果，发现缺陷性质不外乎：气孔、密集性气孔、未融合、咬边（见示意图2）。由于不同的检测方法，规范规定和经验总结，根部存在缺陷超声是可以放过的，而射线不能放过，由于钢桥承载的是动载，所以质量要求严格，不单需要超声通过、射线也不能马虎。不同于建筑钢结构由于多为静载，超声检测是主要手段，射线为辅。规范里只是对超声不能确定的缺陷，建议采用射线定性。

我们大胆的设想这些缺陷都存在在坡口根部接近板厚-2～+3㎜之间，那么从技术的角度我们是可以解释的通的。超声检测时：反映成深度为板厚-2㎜的缺陷波时，我们可以认为其位置在板厚上，由于非主声束反射，其表现深度浅；反映成+3㎜的缺陷波，同样在板厚上，由于焊缝突起平滑，构成很好的反射面，缺陷反射声程长，其定位深度大。射线的特性就是缺陷反映在一张片上，不能直接反映其深度，其深度只能靠经验分析。所以我们假设，这种缺陷就是在板厚上，那么我们可以认为缺陷性质为表面质量缺陷。在拍片之前，我们做些技术处理，打磨掉突起焊缝，消除掉肉眼可分辨的缺陷，这样拍片质量能否提高呢？

我们在真实工程中选择了5条特例焊缝（见下表1），进行比对试验。对1、2号焊缝根部打磨做技术处理后拍片，打磨前进行缺陷超声定位。对3、4、5号焊缝，拍片前进行超声波缺陷定位、分别对焊缝根部打磨前、后进行2次拍片。结果表明，见表2：

经典焊缝比对试验表表1

比对试验结果分析表表2

通过上述试验我们不难看出，拍片前的技术处理是有一定的作用的，和我们的假设基本接近。那么为什么检测中这样的结果未被人重视呢？我们走访了本地的几家桥梁制作单位，从他们那里了解到，虽然大家都对质量都比较重视，但由于工程工期所致，大部份工程都存在制作时间不足，造成了行业里出现了猫腻、潜规则。不拍片是一种焊法，拍片是一种焊法。其所用时间是是有很大区别的。也就是说陶瓷衬垫焊接工艺没有问题，问题主要是执行力的问题，久而久之，行业里有了这种畸形的观念，为了赶工期，只要能快出货，不择手段。只要超声过了就行，射线过不了不要紧。大不了多拍一些片，挑几张合格的片子做为档案资料，应付验收。反正管理有漏洞，合理利用规则，这种不诚信的做法蔓延至今，无人过问。甚至有些检测单位协助弄虚作假，把不合格的片子毁掉，在有缺陷的位置，返修后重拍，直至合格。这些都会给工程造成不必要的质量隐患。所以我们建议建设主管部门，应授权深圳市建设工程质量检测中心，对钢结构焊缝质量进行必要的抽检，进一步发挥行政监督职能。

四、工艺工法

参考《CO2陶瓷衬垫单面焊双面成型焊接工艺规范》要求。我们对焊接工艺进行了严格要求。不同的板厚、坡口间隙，由于其焊接道数不同，则焊接参数的选择也略有不同，下表3推荐的参数仅为经验数值，仅供焊接时参考。

1、室外焊接时，当风速超过2m/sec,焊接中必须采取相应的挡风措施，下雨时不得焊接。

2、CO2半自动单面焊打底时，焊接电流按焊接参数严格控制，以防止产生裂纹。

3、打底焊接中，坡口两根趾部应完全熔透，对于坡口间隙较大时，可进行适当的手势摆动，两根趾处略作停顿，以确保焊缝背面成型良好。

4、拼缝坡口已安装好衬垫后，应立即开始焊接并连续一次完成，第二层的焊接随即应马上进行以防止打底层的焊缝难以承受焊接应力而形成裂纹。

焊接结束后，焊工需去除焊缝背面陶瓷衬垫，并检查背面焊缝是否符合要求，进行必要的修补，修补标准见表4。

修补标准表4

五、结束语

经过对问题缺陷的产生位置原因分析和试验，让我们清楚知道欲速则不达的道理，认真仔细执行焊接工艺，才能达到良好的焊接效果。这些浅而易懂的道理需要我们每一个工作岗位的工作人员进行思考，特别是每一位焊接工人、检测、监理等工作人员共同遵守和执行，将提供优质、高效的产品，做我们的工作出发点。

参考资料；

（1）《公路桥涵箱涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）；

（2）《铁路钢桥制造规范》（TB 10212-2009）；

（3）《CO2陶质衬垫单面焊双面成型焊接工艺规范》；

（4）王志文李世斌《陶质衬垫在公路钢桥上的应用》；

（5）特别鸣谢：深圳市建筑工务署，深圳联天钢构。

执笔：弓明 2012年11月6日

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