上海绿地建筑钢结构有限公司 上海市 200083
摘要：目前钢结构桥梁在市政工程越来越广泛应用，有跨线桥、跨河桥、高架公路桥，人行天桥，结构形式有钢板梁、钢桁架、箱型结构等，钢桥一般由加工厂分段预制、现场拼装焊接。制作构件分段单件吊装重量最重达200多吨，钢桥内部加筋肋设置多、焊接量大、焊缝质量等级要求高，除常规的超声波检测外，另有射线及磁粉检测要求。桥梁结构全熔透焊缝多而集中，母材韧性较高，故对焊接材料及焊接工艺要求也高。无论在工厂及现场焊接过程中，常有焊缝裂纹缺陷，该缺陷是最为危险的一种，焊接结构产生的破坏事故大部分都是由焊接裂纹所引起的，故在焊接桥梁过程中，导致裂纹产生的原因和防治显得尤为重要，本文结合工程实例就施工过程中如何分析原因和控制焊接裂纹谈几点体会。
关键词：钢结构桥梁；焊接裂纹；焊接工艺
一、钢结构桥梁的应用与优势
（一）钢结构桥梁的发展与应用
随着我国钢铁工业的发展，钢材在建筑业中的应用亦有很大的变化。国家建筑技术政策由以往限制使用钢结构转变为积极合理推广应用钢结构，推动了钢结构工程快速发展。实际证明钢结构桥梁在我国建筑行业中发展的一项古老而又崭新的行业，是国家乃至世界所提倡的绿色环保产品，是推动我国传统建筑业向高新技术发展的重要力量，尤其是近20年来，陆续在上海钢结构桥梁工程中，有了较快的发展，比如上海的南浦大桥、闵浦大桥、中环线部分的跨线桥等。
（二）钢结构桥梁特点与优势
钢结构桥梁施工工期短且易于加固、改建，是环保型建筑，钢材也可以重复利用，减少矿产资源的开采，钢结构桥梁具有强度高、自重轻、结构抗震性能好、建筑造型美观等诸多优点。目前桥梁工程领域中，钢结构优势体现了淋漓尽致，通过和传统的钢筋混凝土结构比较，钢构件在工厂加工预制完毕，运至现场安装，无需养护，施工速度快，感观质量好。近年来，钢结构桥梁就在我们身边得到了很好的发展。
二、工程概况及工程难点
该工程桥梁钢箱梁结构采用多跨连续钢箱梁和简支钢-混组合钢箱梁两种形式。桥面标准宽度25~48米，钢板最厚130毫米，材质均为Q345qD。
结构形式的钢混组合梁结构，其主梁采用焊接H型钢，腹板厚度20~30mm，上下翼缘板厚度30~40mm,腹板与上下翼缘板及支座部位加筋均采用全熔透一级焊缝，焊缝集中，焊接量大。
三、焊接裂纹的产生
钢梁在工厂制作阶段，腹板与上下翼缘板的T型接头焊接工艺采用腹板40°单面坡口，2mm钝边，坡口间隙为8mm，反面设陶瓷衬垫，焊丝采用药芯焊丝，型号为E501T-1,直径1.2mm，该焊丝稳定性能较高，抗风性能及产生的飞溅物均优于普通的实心焊丝，焊丝主要作为打底层和中间层，为保证焊缝感观质量，盖面焊则采用埋弧自动焊。
该焊接接头在工厂部分焊接后，发现在打底层出现了裂纹现象，裂纹主要分布在焊缝中间部位，肉眼可见个别焊缝通长有裂纹，本人发现该缺陷后，极其重视该质量问题，并及时汇报给公司领导。我深入车间调查，发现该现象较为普遍，并不是单个焊工出现的情况，包括一些经验丰富的焊工也出现了裂纹缺陷，且裂纹焊后立即产生。
四、焊接裂纹原因分析
第一，是否焊丝本身的质量出现了问题，第一时间把该质量问题告知了焊丝厂家技术负责人，同时更换该型号焊丝的生产厂家，在两家焊丝单位的见证下进行了焊缝材料的复试，复试指标有内部超声波、拉伸、冲击及碳、硫、锰、硅、磷的检验，其检验结果均满足国家现行标准，排除了焊接材料本身质量问题。
第二，对钢材质量证明书查验，所采购的Q345qD钢材碳当量普遍在0.40%左右，按美国焊接协会对小于0.45%，可不进行预热，且焊接时温度均为常温，空气中湿度也没超过80%以上，均在室内焊接作业，环境要求完全满足焊接要求 。
第三，对该接头的焊接工艺裂纹检验和记录焊接参数，焊接工艺试验共进行6次，试验焊接长度为600mm，接头形式焊接参数表如下：
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第一次采用的不同两家焊丝厂家生产的焊丝均出现裂纹。在第一次的焊接参数上，第二次调整焊接速度，使得打底层偏厚。第三次考虑到现场安装焊缝有同样接头，焊接位置为立焊，故对立焊进行了焊接工艺检验。第四次改变焊接材料，采用实心焊丝。第五次改变衬垫类型，采用钢衬垫，第6次改变坡口间隙，间隙8mm调整至0。打底层焊接工艺试验第二至第六次均无裂纹的产生，并在后续的中间填充焊采用的T492T1-1C1A也均无焊接裂纹，裂纹只产生在打底层，从以上结论并结合相关文献记载分析如下：
从第一、二次对比的情况来看，药芯焊丝产生裂纹焊接速度起了决定性作用，打底焊接速度越快，则焊缝金属越薄，熔敷金属冷却收缩产生的应力大于熔敷金属本身的塑性，所以产生的裂纹；打底焊接速度越慢，则焊缝金属越厚，焊缝及热影响区的热输入也相对增加（起到预热作用，达到缓冷），收缩应力小于熔敷金属本身的塑性，所以焊缝无裂纹。但该打底焊接工艺的焊接速度远远小于常规的焊接速度，有部分焊工习惯于平时的焊接速度，则存在焊接裂纹风险，故本人不建议采取该焊接工艺在实际焊接中的应用。
第三次焊接的情况来看，原先的平焊改变成立焊，从本质上讲立焊速度较慢，堆积的熔敷金属也较厚，可参照与第二次对比，试验的目的来保证现场立焊的质量。
第四次焊接的情况来看，药芯焊丝T492T1-1C1A虽然焊接稳定性优于实心焊丝，成本也较高，但其造渣剂为钛型（酸性渣），氧质量分数较高，氧化物易聚集焊缝中心，故抗裂性能一般，而实心焊丝ER50-6就不存在造渣剂，相对抗裂性能则优于E501T-1。
第五次焊接的情况来看，从原先的陶瓷衬垫改变了钢衬垫后，熔敷金属的收缩应力被钢衬垫本身的材料强度所阻止或减小，而陶瓷衬垫实际并未与熔敷金属相结合，在熔敷金属冷却时收缩应力的作用下，陶瓷垫和钢衬垫的焊后结果有着明显的不同，但该焊接工艺在工厂制作及现场安装时不宜采用，原因是焊后的钢衬垫裸露在外将影响构件的外观质量。
在第六次焊接的情况来看，焊接坡口间隙调整为无间隙，打底后，均无裂纹，其原因在于坡口无间隙减少及阻碍了熔敷金属收缩量，即使收缩，其量远远小于陶瓷衬垫（第一次）带间隙的焊接工艺。但该工艺只适用于工厂焊接，现场焊缝由于焊接条件的限制，无法背部清根，故现场焊接不采用。
五、焊接裂纹采取措施
对已造成打底焊接裂纹的焊缝，按要求进行中间层填充，盖面前，钢构件翻身对该焊缝背部采用碳弧气保清根，必须清根至无可见裂纹后，100%磁粉检测合格，方可打底及填充，填充焊后24小时，采用超声波检测焊缝内部质量，检测比例为100%，检测无缺陷判定合格后，方可进入下道工序。
后续钢梁在工厂制作时，原背部间隙陶瓷焊工艺调整为单面坡口焊，不留焊接坡口间隙，采用背部碳弧气刨清根焊，该工艺在实际焊接中，完全杜绝了焊接裂纹的产生。为保证现场焊缝质量，与现场安装焊接负责人交底，告知工厂焊缝产生裂纹的原因，要求现场焊缝（焊接位置为平焊）不允许采用药芯焊丝T492T1-1C1A打底,只允许用于中间层及盖面层，打底采用实心焊丝ER50-6来杜绝打底裂纹，并加强焊缝的质量检查力度，保证钢结构工程质量。
六、结语
要真正做好钢结构工程焊缝质量管理及焊接技术的指导，我觉得不仅仅要了解质量验收规范和加强对各个施工工序的质量检查，随着中国现代钢结构桥梁也日趋成熟，钢结构桥梁的类型和构造不断变化和创新，再加上新材料、新工艺、新技术不断地在新的钢结构工程上使用，所以不能停留在原有质量管理水平，必须要认真了解焊接过程中各类焊缝缺陷的产生原因，只有找出原因才能杜绝焊缝质量问题的出现，并参照相关文献资料及结合工程实际情况出发，牢记实践出真理，在以后的工作中不断提高工作效率，减少施工成本，不断的充实自我和完善钢结构焊接质量管理能力，努力提高焊接专业水平。
参考文献
[1] 路克宽 《钢结构工程便携手册》北京机械工业出版社,2003年
[2] 陈祝年 《焊接工程师手册》北京机械工业出版社,2002