焊接质量的管理和控制

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：另外，焊接时选择合理的焊接顺序，减少焊接应力，控制焊接变形。焊接时严格按照WPSFF-044-1规定的规范进行焊接。焊接时层间温度不大于工艺规定的170℃，用红外线测温仪测量层间温度。

1.焊接质量目标及质量方针

1）确定质量方针和目标：“精心管理，持续改进，创精品工程，保客户满意”；香港昂船洲大桥钢箱梁制造的质量方针：规范操作、精心组织、争创国际奖项。

2）公司质量目标：一次验收合格率100%；合同履约率100%；顾客投诉处理率100%，满意率90%以上；争创优质工程。香港昂船洲大桥钢箱梁制造的质量目标：工序质量符合BSEN标准；全桥质量达到国际奖项水平；本桥质量应符合《英国桥梁制造验收规范》BS5400-6-1999和PS18的要求。

2.焊接质量控制

1）材料控制：钢材应按照设计和采购要求进行接收检查，并按照规范要求进行抽样复验；焊接材料应按照设计和工艺评定结果要求进行接收检查，并对焊接材料进行熔敷金属的性能试验。

2）焊接人员控制：所有从事本项目的焊接人员必须经过考试，经考核合格后持证上岗，且必须从事考试要求范围内的工作。对于在施工过程中，出现焊接质量不稳定的焊工，必须暂停施工，分析原因并经过再培训合格后方可上岗。

3）焊接设备控制：焊接设备必须定期进行校准，对经检查合格的焊接设备贴上标签，便于识别，确保焊接设备的性能稳定。

4）焊接工艺控制：钢结构焊接工艺评定结果，编制焊接工艺（WPS），焊工施焊时必须严格执行焊接工艺要求。另外，焊接时选择合理的焊接顺序，减少焊接应力，控制焊接变形。

5）焊接环境控制：要求焊接作业的环境温度在0℃以上，低于0℃应采取预热保温措施，其相对湿度不大于85%，对于露天作业必须做好防风、遮雨措施。对于焊道周围50mm范围内必须保持干燥、清洁、无锈迹、无污物。

6）焊缝检验：所有焊缝在焊缝金属冷却后进行外观检查，不得有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等缺陷；焊缝的余高和焊脚；尺寸的大小要按照设计要求和焊缝相关验收标准进行验收。

7）焊接接头破坏性检验：根据香港昂船洲大桥钢箱梁制造技术规范的要求，对主要构件的焊接接头进行破坏性检验；对验收规则规定的主要构件的主要焊缝，增设材质、厚度、轧制方向、坡口形式与母材相同的焊接试板；焊接试板应接在部件上施焊，当不能接在杆件上焊接时，必须采用与杆件相同的焊接条件施焊；试板取样试验后的对接焊缝力学性能（拉伸、弯曲、冲击）应符合香港昂船洲大桥制造验收规则的要求。熔透角焊缝的熔透深度符合设计要求，断口缺陷符合规定的要求；破坏性试验前通知监理工程师，试验后及时向监理工程师报送试验结果，由监理工程师认证试验结论。

8）焊接统计分析：根据施工现场采集到的报检合格率、无损检查合格率、不合格项整改、焊工技能等信息，进行收集、整理、统计、分析，然后采取相应的预防和纠正措施。

9）焊接工艺纪律：焊工应严格按焊接工艺的要求规范操作，保证焊接质量；质检人员应监督焊工执行工艺，及时制止违反工艺纪律的行为；项目总工程师带领技术和质检人员进行工艺纪律检查，并做好记录；严禁私自处理各种质量问题。

3.关键工序的焊接质量控制

（1）锚管单元的拼装焊接

1）锚管单元的特点与难点。

角单元设计复杂：昂船洲大桥的角单元设计复杂，它是整个桥梁的关键受力部位，其重量约为60t，由二十多块板片组成，大部分焊缝为全熔透。拼装、焊接时既要保证锚管中心的三维坐标和三维角度（3D O/S允许偏差±5mm、三维角度3D angle允许偏差≤0.1°）符合设计要求，又要保证焊缝质量，减少焊接应力。另外，锚管与顶、底板间焊缝是圆周封闭式结构焊，焊接应力不易释放，如果处理不当极易造成焊接应力集中，产生延迟裂纹。

2）焊接参数。

严格控制预热温度、层间温度、后热温度，以便达到消氢处理预防延迟裂纹产生的目的。预热和后热处理均采用内置笼型多头电加热器进行加热，焊缝采用多层多道焊。根据焊接工艺评定试验，焊接参数选择见表16-5。

表16-5 焊接参数

3）预热与层间温度。

焊前预热时，应根据工作地点的环境温度、钢材材质和厚度，选择相应的预热温度，采用电加热方式，加热笼置入锚管内部焊缝位置，预热温度不小于100℃。用红外线测温仪在距离焊缝不小于75mm范围内检测。层间温度应控制在120～170℃之间，每条焊缝宜一次性焊完。

4）后热与保温。

为了保证焊缝中扩散氢有足够的时间逸出，避免延迟裂纹的产生，焊后必须立即对焊缝接头进行后热处理。温度升高到规定温度（250～350℃）后，停留一段时间（δ≤50时，不小于δ/25h），然后，将电加热器的温度控制旋钮慢慢调低，直到环境温度，且焊缝表面应包上保温棉进行保温，以此达到缓冷效果，降低焊缝接头的冷却速度。

5）拼装及焊接。

①来料检验：锚管、锚腹板的材料都要按标准要求进行材料复验和夹层检测，使之满足设计要求。

②拼装就位：底板焊完后，测定底板标高，确定锚腹板定位尺寸线。安装定位锚管单元的拼装过程中，利用全站仪实施监控，确保锚管的三维坐标和三维角度满足要求，然后用定位焊和临时支撑固定。

③内部构件焊接：在焊接锚管前，先对角单元内锚腹板及与其相连接的构件进行焊接，因为角单元的结构较复杂，构件较多，与锚腹板相连的焊缝都是全熔透，所以焊接对锚管的三维坐标也有很大影响，为此单独制定了角单元焊接方案。

④在锚管焊接前需要做好的准备工作有：对锚管坐标二次测量，根据测量结果及时对锚管进行微调或调整焊接顺序；做好防雨挡风措施；选择经考核后的焊工，对其进行焊前指导；焊前预热及保温设备的准备就位；焊接过程监控人员就位；焊条的烘干保温符合要求；坡口检查。

⑤焊接：在对锚管和顶、底板进行焊接前，根据实测数据选择焊接起止位置。例如：当锚管顶部中心点稍偏北时（当然要在偏差范围内），焊接的起点将选择在南侧。焊前对焊缝区域进行预热，预热和保温采用电加热设备，预热温度不小于100℃；温度测试点距离焊道外不小于75mm。焊接时严格按照WPSFF-044-1规定的规范进行焊接。焊接时层间温度不大于工艺规定的170℃，用红外线测温仪测量层间温度。

依据结构特点，减少焊接应力，焊接时焊缝不完全封闭，留有1/8应力释放缺口，等焊缝填充完毕后再对预留缺口进行焊接，最后完成焊缝盖面。预留缺口成斜坡状（见图16-20），因缺口处是收弧、起弧的地方，所以焊前对该处进行打磨处理检查合格后进行焊接。两个焊工同时对称施焊，焊接方向根据测量数据和现场要求确定。

图16-20 预留缺口形状

焊接顺序：根据裂纹产生的机理，决定对锚管进行预热及消氢处理，尽量减少坡口间隙和焊接应力，尽量采用小电流多道焊，焊接时焊道由锚管向顶底板过渡，具体焊道顺序见图16-21。焊后立即对锚管焊缝及热影响区加热到250～350℃进行消氢处理2～3h，然后把温度慢慢调低，缓冷至环境温度。焊缝外观需要预修时，如补焊、打磨等需在保温期内进行。焊缝的焊趾过渡光顺。

焊接过程要全程监控并做好相关记录，比如焊前准备、焊条烘干保温情况、焊前预热、层间清理、层间温度、焊后保温情况等。48h后对焊缝进行超声波和磁粉检验。

在锚管焊接过程中，班组严格按照方案程序执行，QC小组全程跟踪监控、记录。班组所完成了126个锚管的焊接，基本预防了延迟裂纹的产生，检测合格率达99%以上，三维坐标及三维角度检查与焊前数据相差无几，通过实践检验证明我们制订的方案切实可行，也可为其他类似结构焊接提供依据。

（2）不合格品控制在生产过程中当某一个工序出现异常，生产出不合格品，应对其实施控制，不得流入下道工序。质检人员发现不合格品（包括操作者自检发现的不合格品），应立即通知工序操作者停止生产，分析不合格品产生的原因，并对不合格品进行标志和记录，填写不合格品评审处置单报技术部门评审。技术部门接到不合格品评审处置单后对不合格品组织评审，对一般性不合格做出处置。如果出现严重不合格立即报告项目经理和总工程师，由项目经理和总工程师（或委托他人）召集技术、生产、质检各部门负责人及专业人员召开质量分析会。分析引发不合格的原因，制定处置方案和纠正措施，做到“三不放过”。出现严重不合格时应将事故详细情况及时报监理工程师。处置方案报监理工程师批准，处置结果报监理工程师备案。

（3）质检系统的控制由计量检修、理化检验、外购物资检验、产品质量检验、质量监督与香港昂船洲大桥钢箱梁制造项目经理部技术质检部，共同组成质检系统，由持有资格证书又通过香港昂船洲大桥培训合格的人员进行操作，对钢箱梁制造过程实施全面控制，按照检验和试验计划独立行使质量职权。

（4）焊接产品试板报验程序产品试板的材质、板厚、坡口尺寸、轧制方向等应与所代表的焊件相同，并应连接在焊件上同时、同焊接方法、同焊接条件施焊。焊接完毕，引弧板、引出板用气割去除并磨平切口，严禁用锤击落。产品试板焊接前应报监理、项目质量部等技术人员，焊接时做好相关记录。焊后24h进行超声波检测，并通知监理旁站。经检测合格的产品试板，在进行破坏性试验时应通知监理到场旁站。产品试板的相关记录及力学性能试验报告应及时上报监理及质量部，经监理工程师和项目总工确认合格后方可进行批量生产。

图16-21 焊道顺序图

焊接质量的管理和控制

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