馬灘紅水河大橋鋼管焊接質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)與監(jiān)控分析

唐瞻鵬

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

拱肋是大跨度鋼管混凝土拱橋的主要受力構(gòu)件，其加工與焊接質(zhì)量直接影響到整座橋梁的施工質(zhì)量[1-2]。拱肋一般要求在專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)制造廠內(nèi)焊接成節(jié)段，再運(yùn)輸?shù)綐蛭贿M(jìn)行拼接安裝，為了保證鋼管的焊接加工質(zhì)量，必須加強(qiáng)對(duì)鋼管焊接質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)與監(jiān)控[3]。本文以馬灘紅水河特大橋?yàn)槔榻B了鋼管拱肋加工過(guò)程中，拱肋加工焊接無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及相應(yīng)的質(zhì)量控制方法，供類似鋼管混凝土拱橋施工參考。

1 工程概況

泉州至南寧高速公路柳州(鹿寨)至南寧段改擴(kuò)建工程來(lái)賓馬灘紅水河特大橋主橋是計(jì)算跨徑為320 m的中承式鋼管混凝土拱橋，主拱矢跨比為1/4。橋梁分為左右兩幅，每幅橋面寬度為20.5 m。主橋結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

拱肋采用鋼管混凝土桁架結(jié)構(gòu)，拱腳桁高12 m，拱頂桁高7 m，寬3 m。單根拱肋采用4根φ1 200，管厚為32 mm、28 mm、24 mm及22 mm的不同厚管組成上下弦管；弦管之間水平采用φ813×20 mm鋼管橫向連接；豎、斜腹桿均采用φ610×16 mm的空鋼管。全橋拱肋上下弦管之間共設(shè)24道X型或K型橫向聯(lián)系鋼管，均采用φ920×16 mm的空鋼管；肋間橫梁和立柱橫梁為全焊結(jié)構(gòu)的鋼橫梁。主橋橫斷面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

主拱肋鋼結(jié)構(gòu)制作總重量約9 000 t，為國(guó)內(nèi)目前用鋼量最大的橋梁，主要受力鋼板材質(zhì)為Q345C。其中主弦管重量為4 538 t，腹管重量為1 695 t，橫撐鋼管重量為916 t。馬灘紅水河特大橋橋拱的鋼結(jié)構(gòu)尺寸大，對(duì)施工組裝與焊接技術(shù)要求高，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)。

圖1 主橋結(jié)構(gòu)示意圖(單位：cm)

圖2 主橋橫斷面構(gòu)造圖(單位：cm)

2 焊接無(wú)損檢測(cè)

為了保證鋼管接頭間焊接質(zhì)量，防止焊縫出現(xiàn)裂紋、氣孔、固態(tài)夾雜物、未焊透和熔深不足等質(zhì)量缺陷，焊縫必須進(jìn)行嚴(yán)格無(wú)損檢測(cè)，以保證相應(yīng)的控制質(zhì)量。

2.1 焊縫無(wú)損檢測(cè)的內(nèi)容

根據(jù)來(lái)賓馬灘紅水河特大橋設(shè)計(jì)說(shuō)明及施工規(guī)范[4]，本橋焊縫的無(wú)損檢測(cè)質(zhì)量等級(jí)及檢測(cè)范圍見(jiàn)表1。

表1 無(wú)損檢驗(yàn)等級(jí)及檢測(cè)范圍表

2.2 無(wú)損檢測(cè)方法

焊縫經(jīng)過(guò)外觀檢查合格后，可在焊接24 h后進(jìn)行焊接的無(wú)損檢測(cè)。本橋梁鋼管加工的無(wú)損檢測(cè)方法如下：

2.2.1 超聲波檢測(cè)

超聲波探傷采用HG-D200C、HG-D202C型全數(shù)字超聲波探傷儀進(jìn)行。此類超聲波探傷儀采用高亮的TFT彩色液晶屏，實(shí)時(shí)記錄探傷過(guò)程，具備焊縫、板材的基本檢測(cè)功能，也能實(shí)現(xiàn)直縫焊管內(nèi)外圓周向如表面波、爬波、小角度縱波檢測(cè)，還可測(cè)試與檢測(cè)面垂直或傾斜裂紋的自身高度與傾斜角度。

本橋管節(jié)段縱縫、管節(jié)段環(huán)縫、管直貫焊縫及管斜貫焊縫均要求進(jìn)行超聲波檢測(cè)，并專為本項(xiàng)目編制了超聲波檢測(cè)工藝卡。檢測(cè)按照來(lái)賓馬灘紅水河特大橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)選擇適當(dāng)?shù)脑噳K和探頭[8-9]。其中試塊選為CSK-ⅠA及RB-2，根據(jù)本項(xiàng)目規(guī)定厚度選擇標(biāo)稱頻率2～5 MHZ的探頭，探頭前沿為8～12 mm，探頭折射角應(yīng)選為K2～K2.5。

確定好儀器、試塊、探頭后，制作DAC曲線，并對(duì)按照《TB 10212-2009》標(biāo)準(zhǔn)制作好的DAC曲線設(shè)置掃查靈敏度，要求對(duì)靈敏度補(bǔ)償?，F(xiàn)場(chǎng)焊縫表面光潔度達(dá)到探傷要求后再進(jìn)行檢測(cè)。探頭移動(dòng)區(qū)寬度應(yīng)為1.25 P(P=2 Kt)。

2.2.2 射線檢測(cè)

鋼管的加工焊接質(zhì)量及內(nèi)部缺陷采用XXG-2505(3005型、XXG-3205型)X射線探傷機(jī)及XXH-2505型周向X射線探傷機(jī)進(jìn)行。

X射線檢測(cè)時(shí)透照方式采用縱縫透照、環(huán)縫外透照及內(nèi)透法進(jìn)行。透照張數(shù)按設(shè)計(jì)規(guī)定的壁厚和筒體大小選擇每種筒體的透照次數(shù)，其中：管節(jié)段縱縫為3張(焊縫兩端及中間各250～300 mm)；管節(jié)段環(huán)縫為3張(包括丁字焊縫處的2張片)。射線探傷的幾何條件為主拱焦距600 mm，一次透照長(zhǎng)度280 mm。操作時(shí)采用磁力貼片夾或磁鐵以保證膠片與焊縫緊貼。膠片均進(jìn)行手工處理并機(jī)械烘干，要求每張底片均要有完整的編號(hào)系統(tǒng)卡。

2.2.3 磁粉檢測(cè)

采用MY-2型電磁軛磁粉探傷儀對(duì)連接錨箱或耳板的熔透角焊縫及拆除臨時(shí)連接部位進(jìn)行檢測(cè)。該類型電磁軛磁粉探傷儀為采用磁場(chǎng)磁化工件的原理設(shè)計(jì)而成的無(wú)損檢測(cè)儀器，對(duì)被探工件的裂紋顯示清晰，性能可靠穩(wěn)定、操作方便，適用平面焊縫、角焊縫、鋼管及形狀復(fù)雜零件的探傷檢測(cè)。磁粉檢測(cè)工藝按JB/T6061-2007標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3 無(wú)損檢測(cè)監(jiān)理要點(diǎn)

3.1 焊接方案審核

監(jiān)理時(shí)一定要加強(qiáng)對(duì)焊接方法及焊接質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)方案進(jìn)行仔細(xì)審核，重點(diǎn)是審查加工制造廠的機(jī)械設(shè)備及場(chǎng)地是否滿足要求、焊工及無(wú)損檢測(cè)人員的持證上崗情況、相關(guān)的質(zhì)量及安全控制措施。特別是要求承包人進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，嚴(yán)格按焊接工藝評(píng)定報(bào)告進(jìn)行焊接工藝編制[10-11]。

3.2 加強(qiáng)承包人自檢

鋼管的加工與焊接過(guò)程，應(yīng)要求承包人按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行自檢。所有鋼管焊縫均采用超聲波探傷檢驗(yàn)和X光拍片，如檢驗(yàn)不合格必須返工。對(duì)于小夾角的仰俯焊區(qū)，還應(yīng)進(jìn)行中間過(guò)程檢驗(yàn)，在打底焊后進(jìn)行外觀檢查，外觀合格后方能繼續(xù)焊接第二層及面層。鋼管對(duì)接采用坡口焊，焊縫與上下鋼管的環(huán)縫應(yīng)盡量錯(cuò)開(kāi)，以減少重復(fù)施焊。

3.3 實(shí)施全過(guò)程監(jiān)理監(jiān)控

鋼管拱架拱肋的加工控制對(duì)后續(xù)拱圈混凝土施工乃至整個(gè)施工過(guò)程都十分重要，鋼結(jié)構(gòu)加工制造程序應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)程和設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，并實(shí)行全過(guò)程施工監(jiān)理。對(duì)鋼管加工過(guò)程、焊接工藝及成品進(jìn)行相應(yīng)檢查監(jiān)控。鋼結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中，監(jiān)理應(yīng)加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的驗(yàn)收檢查，不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁進(jìn)入下道工序，特別是不合格產(chǎn)品絕不能運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)安裝。鋼結(jié)構(gòu)制造中確保焊接質(zhì)量和節(jié)段幾何精度要求同等重要，加工制造應(yīng)制定相應(yīng)對(duì)策措施，確保工程質(zhì)量[12]。各方必須重視鋼管加工質(zhì)量，確保其質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，并嚴(yán)格按無(wú)損檢測(cè)報(bào)檢流程圖(圖3)進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)控。

圖3 無(wú)損檢測(cè)報(bào)檢流程圖

3.4 加強(qiáng)監(jiān)理抽檢

監(jiān)理對(duì)于加工好的鋼管構(gòu)件要按要求進(jìn)行相應(yīng)的抽檢。對(duì)于氣孔、外觀缺陷、裂紋、夾渣末溶合、弧坑、焊瘤等可用肉眼或放大鏡檢查；對(duì)咬邊及焊縫坡口用焊縫量規(guī)量測(cè)；貼角焊縫焊角寬用鋼尺檢查；焊縫間歇誤差檢測(cè)方法用塞尺。同時(shí)，引入有資質(zhì)的第三方進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)監(jiān)理應(yīng)該進(jìn)行旁站。

當(dāng)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知施工方對(duì)存在超標(biāo)缺陷的焊縫進(jìn)行返修處理，返修后按原檢測(cè)方法對(duì)焊縫進(jìn)行復(fù)檢。并對(duì)返修后仍不合格的焊縫加倍抽檢。

3.5 加強(qiáng)對(duì)成品運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控

本橋的鋼管拱加工場(chǎng)地在柳州市區(qū)，離拱橋架設(shè)地點(diǎn)來(lái)賓市的距離約70 km，運(yùn)輸時(shí)采用大型卡車運(yùn)輸。因部分加工好的構(gòu)件體積較大，存在一定的超寬超大時(shí)，構(gòu)件只能選擇通過(guò)二級(jí)公路運(yùn)輸，為了保證構(gòu)件運(yùn)輸時(shí)不變形，不刮碰，要求運(yùn)輸時(shí)一定要采取合理的裝車方法及做好相應(yīng)的支撐，消除桿件早期的附加應(yīng)力，不允許節(jié)段發(fā)生影響安裝精度的變形，必要時(shí)讓現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理跟車監(jiān)督。

4 結(jié)語(yǔ)

由于本鋼管混凝土拱橋的加工焊接在廠內(nèi)條件進(jìn)行，加工施工方法合理，焊接質(zhì)量控制良好，現(xiàn)場(chǎng)加工焊接控制方法到位，橋梁的拱架施工質(zhì)量得到了較好保證。目前，本橋的鋼管拱肋已經(jīng)吊裝架設(shè)完成，經(jīng)過(guò)第三方檢測(cè)表明鋼結(jié)構(gòu)加工焊接質(zhì)量及鋼管拱肋的線型均符合規(guī)范要求，為保證后續(xù)工序的施工提供了良好的基礎(chǔ)。

[1]王玉銀，惠中華.鋼管混凝土拱橋施工全過(guò)程與關(guān)鍵技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]陳寶春.鋼管混凝土拱橋(第二版)[M].北京：人民交通出版社，2007.

[3]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB50661-2011，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].

[5]TB10212-2009，鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].

[6]GB/T3323-2005，鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)[S].

[7]JB/T 6061-2007，焊縫磁粉檢測(cè)[S].

[8]GB/T 11345-2013，焊縫無(wú)損檢測(cè)：超聲檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定[S].

[9]CECS 21：2000，超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程[S].

[10]王朝華，王 弘，姜 峰.南昌生米大橋拱肋施工質(zhì)量控制[J].世界橋梁，2008(4)：22-25.

[11]狄海飛.鄖縣漢江二橋鋼管混凝土系桿拱橋拱肋制作、安裝研究與應(yīng)用[D].福州：西安建筑科技大學(xué)，2014.

[12]楊占峰，王東霞，覃 碧.合江長(zhǎng)江一橋鋼管拱肋高空焊接質(zhì)量控制分析[J].西部交通科技，2014(7)：88-91.