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【摘要】近年来，工程建设业面临的竞争压力不断增加。由于建设周期长，参与单位众多，技术工艺复杂以及地理分布广等特点，在工程建设项目建设过程中普遍存在着风险因素多、管理效率低下的问题。本文对此类问题中的钢箱梁顶焊接质量问题做出研究，对焊接缺陷与质量补救措施提出意见以供参考。
【关键词】控制箱梁；焊接质量
各梁段及导梁连接处强度缺陷：钢箱梁及导梁在桥面进行焊接拼装，如果焊接施工控制不合理，产生焊接质量问题，各梁段及导梁连接处存在强度缺陷，则有可能为此后的顶推施工工作埋下隐患。深入探讨其原因可以看出，除结构设计不合理外，就是制造工艺上常出问题，经常是由于焊接工艺不当产生了焊接缺陷所致。焊接缺陷是产生应力集中的主要原因，焊接结构在焊接接头部位要出现几何尺寸、化学成分、组织结构及力学性能等方面的不连续性。当承受外荷载作用时，常在街头部位产生应力集中，各种工艺缺陷(如裂缝、未焊透及咬边等)，都能引起较大的应力集中。从而焊接缺陷常常成为结构破坏的发源地，成为降低结构强度的重要原因。
焊接缺陷的缺口效应：在实践中，许多焊接结构都是采用塑性良好，并且脆性转变温度较低的材料焊接而成，如碳素结构钢、低合金结构钢及奥氏体不锈钢等，焊接缺陷等缺口部位会诱发脆性裂纹。许多材料处于单轴或双轴拉伸应力下，呈塑性状态，当处于三轴拉伸应力下，因不易发生塑性变形，呈现脆性，会使构件在低于屈服强度的外载应力作用下发生脆性断裂。在实际的焊接结构中承受三轴应力可能不多，但同一材料在不同条件下可以显示出不同的破坏型式。
焊接质量控制：由于顶推施工是在固定的场地上进行焊接，故焊接质量相比吊装现场焊接要更有质量保证，对钢箱梁焊接质量控制要做到：
1. 严格控制焊工素质，控制好焊接质量第一关。
焊工是钢箱梁焊接的操作主体，焊工操作水平高低是保证焊缝质量最关键的因素，在严格审查焊工操作证、实行持证上岗的基础上，施工单位开工前还应对所有焊工进行短期(2～3天)学习、培训，并进行严格的考核，根据考核结果进行挑选，竞争上岗使焊工在工程开工前就从思想上重视质量。在施工过程中，加强对焊工的职业道德和质量意识教育，使焊工自觉按照焊接工艺规程进行操作。
2. 焊接材料质量控制。
焊接材料必须有生产厂家出具材料质量合格证。焊接材料的金属化学成分及外形尺寸必须符合相应的国家标准，如有疑问，必须重新检验，直到确认合格方可验收入库。焊材库管理人员必须按照JB3223一83《焊条质量管理规程》要求保管焊接材料，按照焊接工艺规程要求，按焊接材料种类和规格发放。
3. 焊接工艺评定。
焊接工艺评定是对焊接工艺规程中各项工艺参数和措施的验证，焊接工艺评定必须由参加焊接的焊工，使用施工时所用设备，按照JB4708一92标准规定完成，即必须与施工时的工作条件相同。是否合格，一般是通过被评定的焊接接头的各项理化结果来判断的。在进行焊接工艺评定时，焊接责任人和质量责任工程师都要对评定试验全过程的工作质量进行控制，确保所有的指标都符合评定指导书的要求；当评定试验结果不合格时，应分析原因，并重新制定工艺参数和工艺措施，再次进行评定直至合格为止。它所能适用的范围必须在标准规定的范围之内，一旦超出规定范围，必须按标准重新进行评定。
4. 施工组织方案制定。
施工前，技术人员要编制详细、具体、实用、操作性强的施工组织方案。它的内容包括：工程概况及特点、钢箱梁施工工艺、吊装拼接细则、材料及劳动力用量计划、工期要求及质量、环保、文明施工措施等。在工期安排上要根据整个工程的总工期，分解出每个部件的进度工期，规定要详细并落实到人。焊工施工前必须认真阅读焊接工艺，施焊时必须严格按照焊接工艺的规定执行。对于关键或有特殊要求的焊缝，焊接技术人员必须亲自向施焊焊工交待注意事项及安全技术规定，并经常到生产第一线指导焊接工作。
5. 采用先进的设备与检测仪器。
施工中能用自动埋弧焊的地方不用手工电弧焊，埋弧焊的效率是手工电弧焊的5倍以上。用埋弧焊不仅可提高效率，还可以大大减小变形，提高焊接质量，改善工作条件。另外，施工单位还必须配备超声波探伤仪等检测仪器，以便在施工中自检。
6. 焊接质量检验。
焊接质量检验包括焊缝外观检验及无损探伤检验，施工中必须派专人对焊接过程中的各个环节进行严格检查，并要求焊工在操作过程中进行自检和互检。每道焊缝焊接完成后先进行外观检查，合格后再由无损检测人员按设计要求对每条焊缝进行超声波探伤，发现缺陷及时返修，且同一位置的返修次数不得超过两次。在整个焊接过程中，监理单位派专人进行跟踪监理。在施工单位完成自检报告后，监理单位对钢箱梁外观和内部质量重新检查，合格后由监理单位重新验收，直到验收合格。与此同时，业主单位和质监单位在工作中要从严要求，严格检查各项工作。
7. 焊接设备管理。
工作状态良好的焊接设备，是顺利完成焊接工作、保证焊接质量的必要条件。焊接设备(包括焊条烘干设备)必须由专人管理，定期检查维修。为最大程度地控制焊接收缩和变形，主要采用以下措施：编制正确的装配焊程序，先焊下翼缘，后焊上翼缘，控制钢梁不因焊接变形而下挠，使结构在焊接过程中收缩和变形量最小；根据该工程钢箱梁的特点，制作合适的胎架，尽量使焊缝成船形位置或平焊位置；在焊接过程中，采取对称的焊接程序尽量使焊接所产生的热量均匀分布；先焊接估计会有较大收缩的接头，对有收缩较大构件进行焊接时，焊缝应连续焊完，可焊至焊件冷却低于最小预热温度和层间温度时，能保证不产生裂纹的位置；构件因焊接产生较大变形时，可采用火焰加热和机械方法矫正，火工矫正加热温度应控制在600℃～800℃范围，然后自然冷却到环境温度。在同一部位不能多次重复加热，不准用水冷。
焊接缺陷修补，针对焊接方法、接头形式、焊接位置、试板材料及规格进行试验，采用无损探伤、对接头拉伸、焊缝金属拉伸、侧弯、V型冲击、硬度等试验方法进行检查，发现有焊瘤、焊缝气孔、夹渣、未溶合、裂纹等缺陷。针对此种现象，采用以下方法处理：对于焊瘤或焊缝过凸，采用砂轮打磨多余的焊缝金属；对于气孔、夹渣、未熔合，去除缺陷重新焊补；焊缝过凹、弧坑重新焊接填满弧坑；裂纹现象，通过探伤确定范围，去除自裂纹的端头算起两端至少 50mm的焊缝一道后，焊接修补。
【关键词】控制箱梁；焊接质量
各梁段及导梁连接处强度缺陷：钢箱梁及导梁在桥面进行焊接拼装，如果焊接施工控制不合理，产生焊接质量问题，各梁段及导梁连接处存在强度缺陷，则有可能为此后的顶推施工工作埋下隐患。深入探讨其原因可以看出，除结构设计不合理外，就是制造工艺上常出问题，经常是由于焊接工艺不当产生了焊接缺陷所致。焊接缺陷是产生应力集中的主要原因，焊接结构在焊接接头部位要出现几何尺寸、化学成分、组织结构及力学性能等方面的不连续性。当承受外荷载作用时，常在街头部位产生应力集中，各种工艺缺陷(如裂缝、未焊透及咬边等)，都能引起较大的应力集中。从而焊接缺陷常常成为结构破坏的发源地，成为降低结构强度的重要原因。
焊接缺陷的缺口效应：在实践中，许多焊接结构都是采用塑性良好，并且脆性转变温度较低的材料焊接而成，如碳素结构钢、低合金结构钢及奥氏体不锈钢等，焊接缺陷等缺口部位会诱发脆性裂纹。许多材料处于单轴或双轴拉伸应力下，呈塑性状态，当处于三轴拉伸应力下，因不易发生塑性变形，呈现脆性，会使构件在低于屈服强度的外载应力作用下发生脆性断裂。在实际的焊接结构中承受三轴应力可能不多，但同一材料在不同条件下可以显示出不同的破坏型式。
焊接质量控制：由于顶推施工是在固定的场地上进行焊接，故焊接质量相比吊装现场焊接要更有质量保证，对钢箱梁焊接质量控制要做到：
1. 严格控制焊工素质，控制好焊接质量第一关。
焊工是钢箱梁焊接的操作主体，焊工操作水平高低是保证焊缝质量最关键的因素，在严格审查焊工操作证、实行持证上岗的基础上，施工单位开工前还应对所有焊工进行短期(2～3天)学习、培训，并进行严格的考核，根据考核结果进行挑选，竞争上岗使焊工在工程开工前就从思想上重视质量。在施工过程中，加强对焊工的职业道德和质量意识教育，使焊工自觉按照焊接工艺规程进行操作。
2. 焊接材料质量控制。
焊接材料必须有生产厂家出具材料质量合格证。焊接材料的金属化学成分及外形尺寸必须符合相应的国家标准，如有疑问，必须重新检验，直到确认合格方可验收入库。焊材库管理人员必须按照JB3223一83《焊条质量管理规程》要求保管焊接材料，按照焊接工艺规程要求，按焊接材料种类和规格发放。
3. 焊接工艺评定。
焊接工艺评定是对焊接工艺规程中各项工艺参数和措施的验证，焊接工艺评定必须由参加焊接的焊工，使用施工时所用设备，按照JB4708一92标准规定完成，即必须与施工时的工作条件相同。是否合格，一般是通过被评定的焊接接头的各项理化结果来判断的。在进行焊接工艺评定时，焊接责任人和质量责任工程师都要对评定试验全过程的工作质量进行控制，确保所有的指标都符合评定指导书的要求；当评定试验结果不合格时，应分析原因，并重新制定工艺参数和工艺措施，再次进行评定直至合格为止。它所能适用的范围必须在标准规定的范围之内，一旦超出规定范围，必须按标准重新进行评定。
4. 施工组织方案制定。
施工前，技术人员要编制详细、具体、实用、操作性强的施工组织方案。它的内容包括：工程概况及特点、钢箱梁施工工艺、吊装拼接细则、材料及劳动力用量计划、工期要求及质量、环保、文明施工措施等。在工期安排上要根据整个工程的总工期，分解出每个部件的进度工期，规定要详细并落实到人。焊工施工前必须认真阅读焊接工艺，施焊时必须严格按照焊接工艺的规定执行。对于关键或有特殊要求的焊缝，焊接技术人员必须亲自向施焊焊工交待注意事项及安全技术规定，并经常到生产第一线指导焊接工作。
5. 采用先进的设备与检测仪器。
施工中能用自动埋弧焊的地方不用手工电弧焊，埋弧焊的效率是手工电弧焊的5倍以上。用埋弧焊不仅可提高效率，还可以大大减小变形，提高焊接质量，改善工作条件。另外，施工单位还必须配备超声波探伤仪等检测仪器，以便在施工中自检。
6. 焊接质量检验。
焊接质量检验包括焊缝外观检验及无损探伤检验，施工中必须派专人对焊接过程中的各个环节进行严格检查，并要求焊工在操作过程中进行自检和互检。每道焊缝焊接完成后先进行外观检查，合格后再由无损检测人员按设计要求对每条焊缝进行超声波探伤，发现缺陷及时返修，且同一位置的返修次数不得超过两次。在整个焊接过程中，监理单位派专人进行跟踪监理。在施工单位完成自检报告后，监理单位对钢箱梁外观和内部质量重新检查，合格后由监理单位重新验收，直到验收合格。与此同时，业主单位和质监单位在工作中要从严要求，严格检查各项工作。
7. 焊接设备管理。
工作状态良好的焊接设备，是顺利完成焊接工作、保证焊接质量的必要条件。焊接设备(包括焊条烘干设备)必须由专人管理，定期检查维修。为最大程度地控制焊接收缩和变形，主要采用以下措施：编制正确的装配焊程序，先焊下翼缘，后焊上翼缘，控制钢梁不因焊接变形而下挠，使结构在焊接过程中收缩和变形量最小；根据该工程钢箱梁的特点，制作合适的胎架，尽量使焊缝成船形位置或平焊位置；在焊接过程中，采取对称的焊接程序尽量使焊接所产生的热量均匀分布；先焊接估计会有较大收缩的接头，对有收缩较大构件进行焊接时，焊缝应连续焊完，可焊至焊件冷却低于最小预热温度和层间温度时，能保证不产生裂纹的位置；构件因焊接产生较大变形时，可采用火焰加热和机械方法矫正，火工矫正加热温度应控制在600℃～800℃范围，然后自然冷却到环境温度。在同一部位不能多次重复加热，不准用水冷。
焊接缺陷修补，针对焊接方法、接头形式、焊接位置、试板材料及规格进行试验，采用无损探伤、对接头拉伸、焊缝金属拉伸、侧弯、V型冲击、硬度等试验方法进行检查，发现有焊瘤、焊缝气孔、夹渣、未溶合、裂纹等缺陷。针对此种现象，采用以下方法处理：对于焊瘤或焊缝过凸，采用砂轮打磨多余的焊缝金属；对于气孔、夹渣、未熔合，去除缺陷重新焊补；焊缝过凹、弧坑重新焊接填满弧坑；裂纹现象，通过探伤确定范围，去除自裂纹的端头算起两端至少 50mm的焊缝一道后，焊接修补。