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摘要:随着国家“十三五”规划中“加快推进国家高速公路网建设战略”实施,以及“一带一路”基础设施建设的大力投入,我国高速公路和高速铁路得以迅速发展,也推动了钢桥制造业飞速发展。近年来,我国钢桥梁建设在满足功能性要求的同时,向高速、多车道、重载、大跨度、结构美观新颖、全焊方向发展,并创造了多项世界第一,钢桥建造技术已经处于世界领先水平。鉴于此,本文主要分析桥梁施工钢结构焊接施工质量控制。
关键词:桥梁施工;钢结构焊接;施工质量
1、引言
钢结构桥梁具有自重轻、节约资源、跨度大、工厂化生产等特点。随着我国经济的飞速发展以及路桥建设技术的提高,钢铁产量逐年上升,已经具备大面积推广钢结构桥梁使用的条件,以此减少钢铁产量过剩的情况,同时也能促进行业标准的发展和进步。为推进钢结构桥梁建设,交通运输部发布了《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》,决定推进钢箱梁、钢桁梁、钢混组合梁等公路钢结构桥梁建设。
2、桥梁钢结构焊接工艺发展现状
近几年,欧美主要在钢桥制造方面开展高强钢、高性能钢的研究、焊接设备(焊接机器人)研发等,钢桥梁制造技术相当成熟。我国钢桥制造业虽然在焊接方法和先进设备引进上有了较大进步,但仍然依赖于传统的钢结构制造模式和焊接工艺的结合,即把各工序分割开来实施,即图样转换,钢板配料、切割、制孔、组装焊接、预拼装等各工序是不连贯的,钢桥梁组装焊接很难形成自动化流程,在自动化焊接、机器人焊接以及全过程计算机连贯信息处理系统等方面有相当大的差距。
目前,我国桥梁钢结构主要焊接方法有焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、埋弧焊、双细丝埋弧焊、螺柱焊等,对于易实现自动化焊接的板单元制造,在配合专用组装胎架、反变形胎架的基础上,已经实现了自动化焊接、机器人焊接及其他高效焊接。自动化焊接技术尤其在港珠澳大桥梁段制造中应用最多,如U肋组装和机器人定位系统、U形肋机器人焊接系统、隔板机器人焊接系统、小型焊接机器人等。以上几种焊接方法,根据桥梁钢结构类型不同,所采用的焊接方法及所占比例也不尽相同。桁梁、桁拱、板梁结构的对接缝、工型角接缝、棱角缝一般采用埋弧焊接方法。板单元间对接缝也可采用双细丝埋弧焊接。加劲肋、隔板单元等熔透角焊缝主要采用二氧化碳气体保护焊焊接,焊条电弧焊则主要用于定位焊或焊缝的返修。专用焊接机器人基本用于特定部件的焊接。
3、桥梁施工钢结构焊接施工质量控制
3.1、焊接人员
焊接人员是整个钢结构施工的主要参与者,为了减少材料不必要的浪费,以及保证焊接的质量,关键在于焊接人员素质和能力的把控。第一,焊接人员应明确各类焊接工艺的选择、熟练使用焊接设备,掌握焊接材料的选择,以及判断焊接工艺在不同环境下的选择和使用。第二,焊接人员应具备能看懂图纸的能力。图纸是整个工程的蓝图,技术人员能不能看懂图纸就决定了工程进度的快慢以及工程质量能否达标,以及遵守焊接工艺的使用标准和相关规范。第三,焊接人员应定期培训。经济的高速增长,施工技术也会不断的被优化,施工单位应该将适合企业自身发展的新技术引进到施工中去,淘汰落后产能,优化施工技术。
3.2、钢材质量的把控
为了保证焊接质量和整体结构的稳定,在钢材进场时应对其各类证明材料进行检查,同时对数量、型号进行详细的核查,确保对焊接质量不会造成影响;按照国家有关规定对进场材料进行抽检,如果出现抽检质量不合格,则应对该批钢材进行相应的成分检验或其他专项检验。
针对钢材的焊接性能,要求钢材在焊接时所产生的高温热循环作用下不产生裂纹和热效应,并且焊接接头处的主要力学性能不低于母材的力学性能。
裂纹的形式主要有:张开型、滑移型、撕开型。裂纹的出现对钢结构的危害极大,主要体现在以下几个方面:①裂纹的出现减小了焊接构件的截面面积。②在裂纹出现处易出现应力集中的情况。③裂纹的出现使钢材的保护程度降低,将加速钢材腐蚀的情况发生。④在一定程度下,会影响结构的安全和整体稳定性。
3.3、焊接焊缝的有效控制
第一,超声波探伤检测技术。主要是通过发射超声波并且接收反射信号来对钢结构焊缝质量缺陷实施判断。此技术主要用在未熔合、未焊透缺陷的检测,检测速度较快、检测准确度较高,所用的超声波检测设备相对较小,更便于携带,使用方便。
第二,渗透探伤检测技术。就是将着色染料渗透液涂刷在钢结构表面,受到毛细管作用会造成渗透液进入到钢结构内部。渗透之后将表面多余渗透液清除掉,之后在被检测位置涂抹显像剂,同样显像剂也会进入到钢结构内部,受到紫外线的作用后渗透剂会清楚显示出来,以此来判定质量缺陷的具体情况。
第三,磁粉探伤检测技术。一旦磁性材料钢结构表面具有质量缺陷就会引发磁力线发生畸变,此种情况下就可以对于具有质量缺陷的部位实施磁化,使其形成比较强大的磁感应强度,某些磁力线会从钢结构中穿透出来而发生漏磁,能够吸收表面的磁粉,从而显示出被检测部位可能存在的质量问题。
第四,射线探伤检测技术。此种检测技术主要就是通过射线穿透被检测位置,之后分析射线经过这些位置时的强度变化情况,以此来判定检测位置的质量缺陷问题。此技术能够比较直观的展现出钢结构焊缝的实际情况,从而更加准确的对焊缝质量问题进行判定。
3.4、积极采用先进的自动化焊接技术
(1)U形肋板单元的自动化组装定位焊接技术。一般情况下,桥梁钢结构中的板单元质量,对整体桥梁寿命起着决定性的作用,而U形肋和板面之间的角焊接,会直接承受车轮的荷载,很容易出现疲劳损坏的现象,对桥梁结构的安全性和寿命会产生直接影响。一般情况下,桥面板单元U形肋角焊接期间,主要使用单面焊接技术措施,熔深要满足U形肋厚度的81%之上,如果厚度为8毫米,熔深就应该超过6.4毫米,不可以出现焊漏的现象。在精确焊接工作中,可采用自动化组装定位机床进行处理,将自动化的行走功能、除尘功能、定位功能与机器人功能相互整合,满足安全环保的工作要求,在一定程度上可以提升自动化焊接的水平,满足当前的自动化焊接工作要求。
(2)板单元的机器人焊接技术。桥梁钢结构的板单元构建质量非常重要,而焊接质量对整体结构的建设稳定性和强度会产生影响,尤其是顶板单元的U形肋角焊缝,要保证熔深达到标准,并确保工作效果。
(3)横隔板单元的自动化焊接处理。为确保桥梁钢结构的焊接质量,在使用自动化焊接技术的过程中,应该树立正确的观念意识,在横隔板单元自动化地进行焊接处理,从而有效地提升整体的自动化焊接技术应用水平。
4、结束语
为推进钢结构桥梁建设,交通运输部发布了《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》,决定推进钢箱梁、钢桁梁、钢混组合梁等公路钢结构桥梁建设。钢结构是桥梁工程的重要组成部分,因此焊接质量的好坏,影响着钢结构桥梁的各项性能和稳定性等方面。因此,本文的研究也就显得十分的有意义。
参考文献:
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