陶瓷衬垫法钢板对接焊缝焊接技术探讨课件

㎜的钢板采用陶瓷衬垫手工电弧焊。
问题的提出
▪ 在工程实例中，我们往往会发现，由于规范要求的不同， 同一条焊缝，采用不同的检测方法，检测结果略有不同。 超声检测可以通过，达到检测要求。而射线检测确会出 现30%～50%甚至更多的不合格。行业里常常有人会说 这是陶瓷垫片的质量通病。这真是质量通病吗？我们以 怀疑的态度，做些比对试验，探其究竟。
备注
1 YD2-17-3 密集性气孔
拍片已知
2 YD2-17-1 未融合
拍片已知
3 YD1-16-1 肉眼可见咬边
外观检查判断
4 YD2-18-1 肉眼可见未融合
外观检查判断
5 YD2-17-4 距YD2-17-3,300㎜位置假 外观检查判断 设密集性气孔焊缝
试验推理
▪ 比对试验结果分析表 表2
执笔：弓明 13632890809 2012年11月6日
概述
在公路钢结构制造中，常用的焊接方法有 CO2气体保护焊、手工电弧焊和埋弧自动焊。陶 质衬垫CO2气体保护焊和手工电弧焊因具有操作 简单、对坡口加工精度要求低、易于获得良好的 焊缝背面成型等优点，应用较普遍。埋弧自动焊 因埋弧焊小车是自动行走，焊丝对中要求高，对 接头坡口加工精度和组对间隙要求高，而且焊接 时在衬垫背面需要施加一定的顶紧压力，其操作 较CO2气体保护焊复杂，因而在实际生产中，陶 瓷衬垫CO2气体保护焊应用最为普遍。
4、拼缝坡口已安装好衬垫后，应立即开始焊接并连续一次完成，第 二层的焊接随即应马上进行以防止打底层的焊缝难以承受焊接应 力而形成裂纹。
工艺工法
▪ 焊接结束后，焊工需去除焊缝背面陶瓷衬垫，并检查背面焊
缝是否符合要求，进行必要的修补，修补标准见表4。
表4
缺陷种类
修补标准
修补要领
焊缝不成形 不成形部分修补
概述
▪ 免清根技术做为环保节能的焊接方法，在建筑、桥梁等钢
结构制作、安装工艺中属于首选工法。其中陶瓷衬垫焊接 对接焊缝技术，具有材质轻、耐高温等特性，能很好地替 代钢垫板，且优于钢垫板。
陶瓷衬垫焊接技术因如下优点而广泛应用在大跨度公路钢桥的不清跟熔透焊缝上
成型性能
工艺
生产效率
成本
概述
陶瓷衬垫焊是以优质陶质材料为衬托，使焊缝 强制成型的高效、优质、低成本的焊接方法。这种方 法避免了清根、仰焊及狭窄封闭环境作业，可以减轻 焊工的劳动强度，是焊接生产效率成倍提高，焊接质 量得到充分保证，同时对人体及环境不会造成危害。 所以是陶质衬垫CO2气体保护焊的应用非常广泛。
整条。（肉眼可见咬边）
㎜未融合。 常
不合格
4 YD2-18-1 反射波>Ⅲ,深度=32～35㎜， 未见异常 未见异
整条。（肉眼可见未融合）
常
处理后射线 备注
长度=15㎜零
星气孔，可评 为Ⅱ级，结果 合格
长度=3㎜未融
合，可评为Ⅱ 级，结果合格
长度=60㎜未 该缺陷
融合。未消除， 超声未
不合格
能发现
未见异常
▪ 我们大胆的设想这些缺陷都存在在坡口根部接近板厚-
2～+3㎜之间，那么从技术的角度我们是可以解释的通的。
超声检测时：反映成深度为板厚-2㎜的缺陷波时，我 们可以认为其位置在板厚上，由于非主声束反射，其表现 深度浅；反映成+3㎜的缺陷波，同样在板厚上，由于焊 缝突起平滑，构成很好的反射面，缺陷反射声程长，其定 位深度大。射线的特性就是缺陷反映在一张片上，不能直 接反映其深度，其深度只能靠经验分析。所以我们假设， 这种缺陷就是在板厚上，那么我们可以认为缺陷性质为表 面质量缺陷。在拍片之前，我们做些技术处理，打磨掉突 起焊缝，消除掉肉眼可分辨的缺陷，这样拍片质量能否提 高呢？
碳刨清根。然后用手工焊或CO2半自动焊修补
焊缝成型不良
焊瘤 咬边
1、余高＜1㎜需修补； 2、余高＞5㎜需修补。
1、焊瘤去除 2、咬边深度＞0.5㎜ 需修补
1、余高过低，用手工焊或CO2半自动焊加焊， 并用砂轮修磨光顺； 2、余高过高，可用碳刨或砂轮修磨。 1、选用碳刨或砂轮修磨； 2、咬边部分选用手工焊或CO2半自动焊修补， 并用砂轮修磨光顺。
5 YD2-17-4 反射波<Ⅰ，深度=30㎜，长度 未见异常 未见异 未见异常
=35㎜。（距YD2-17-3,300㎜
常
位置假设密集性气孔焊缝）
试验推理
超声检测焊缝示意图1
CO 2 气 体 保 护 焊
非主声束
焊缝摺叠处未融合
陶瓷衬垫贴
射线检测焊缝示意图2
CO 2 气 体 保 护 焊
焊缝 32mm厚钢板
缩孔
修补
选用碳刨去除，然后用手工焊或CO2半自动焊 修补
裂纹
去除
裂纹部分选用碳刨去除，然后用手工焊或CO2 半自动焊修补
结束语
▪ 经过对问题缺陷的产生位置原因分析和试验，
让我们清楚知道欲速则不达的道理，认真仔细执 行焊接工艺，才能达到良好的焊接效果。这些浅 而易懂的道理需要我们每一个工作岗位的工作人 员进行思考，特别是每一位焊接工人、检测、监 理等工作人员共同遵守和执行，将提供优质、高 效的产品，做我们的工作出发点。Fra bibliotek药芯焊 1
丝Φ1.2 2
200～220 24～26 240～260 26～28
3～ 280～300 28～30
工艺工法
1、室外焊接时，当风速超过2m/sec,焊接中必须采取相应的挡风 措施，下雨时不得焊接。
2、CO2半自动单面焊打底时，焊接电流按焊接参数严格控制，以防 止产生裂纹。
3、打底焊接中，坡口两根趾部应完全熔透，对于坡口间隙较大时， 可进行适当的手势摆动，两根趾处略作停顿，以确保焊缝背面成 型良好。
焊缝摺叠处未融合
间隙5-8mm
陶瓷衬垫贴不紧漏气， 首道焊存在气孔
▪ 通过上述试验我们不难看出，拍片前的技术处理
是有一定的作用的，和我们的假设基本接近。那 么为什么检测中这样的结果未被人重视呢？
▪
我们走访了本地的几家桥梁制作单位，从他们那里了解到，
虽然大家都对质量都比较重视，但由于工程工期所致，大部份工
概述
▪
钢桥制造时受条件限制，超长、超宽、超重，底板
（涉及板厚20、25、40、50㎜）不能翻身，采用常规焊
接方法很难实现钢板对接，因而采用了陶瓷衬垫单面焊双
面成型技术（以下简称单面焊），可完全满足产品的设计
要求。考虑到钢板厚度对焊接方法的影响，一般板厚20、
25、30㎜的底板采用陶瓷衬垫CO2气体保护焊，40、50
试验推理
▪ 由于不同的检测方法，规范规定和经验总结，
根部存在缺陷超声是可以放过的，而射线不能 放过，由于钢桥承载的是动载，所以质量要求 严格，不单需要超声通过、射线也不能马虎。 不同于建筑钢结构由于多为静载，超声检测是 主要手段，射线为辅。规范里只是对超声不能 确定的缺陷，建议采用射线定性。
试验推理
工艺工法
▪ 参考《CO2陶瓷衬垫单面焊双面成型焊接工艺规
范》要求。我们对焊接工艺进行了严格要求。不
同的板厚、坡口间隙，由于其焊接道数不同，则
焊接参数的选择也略有不同，下表3推荐的参数 仅为经验数值，仅供焊接时参考。
CO2陶瓷衬垫单面焊平对接焊焊接参数
表3
图示
焊丝直径 （㎜）
焊道 焊接电流（A） 电弧电压（V）
1、缺陷连线形 状和根部突起焊 缝形状接近甚至 一致；
2、超声检测时缺 陷位置接近板厚2 ～3㎜以内。以32 ㎜厚板为例，缺陷 波反射深度在30 ～35㎜，波高在 ＜Ⅰ区到＞Ⅲ区的 情况都有（见示意
图1），
3、根部突起焊 缝打磨平后，超 声检测时，缺陷 波消失；
4、认真观察拍 片结果，发现缺 陷性质不外乎： 气孔、密集性气 孔、未融合、咬 边（见示意图2 ）
试验推理
▪ 我们在真实工程中选择了5条特例焊缝（见下表
1），进行比对试验。对1、2号焊缝根部打磨做 技术处理后拍片，打磨前进行缺陷超声定位。对 3、4、5号焊缝，拍片前进行超声波缺陷定位、 分别对焊缝根部打磨前、后进行2次拍片。结果 表明，见表2：
试验推理
▪ 经典焊缝比对试验表 表1
序号 焊缝名称 缺陷特性
反正管理有漏洞，合理利用规则，这种不诚信的做法蔓延至今，
无人过问。甚至有些检测单位协助弄虚作假，把不合格的片子毁
掉，在有缺陷的位置，返修后重拍，直至合格。这些都会给工程
造成不必要的质量隐患。所以我们建议建设主管部门，应授权深
圳市建设工程质量检测中心，对钢结构焊缝质量进行必要的抽检，
进一步发挥行政监督职能。
● 按照检验标准《公路桥涵箱涵施工技术规范》（JTJ 041-2010）、《铁路钢桥制造规范》 （TB 10212-98）规定，钢桥钢箱梁制作过程中，需要采用超声、射线、磁粉等无损检测方法对等 级焊缝进行检测，特别是对接焊缝，需100%进行超声、射线检测。
试验推理
首先我们对拍摄的经典样片进行分析，我们不 难发现，陶瓷衬垫CO2气体保护焊对接焊缝其缺陷 出现的情况非常有规律性
程都存在制作时间不足，造成了行业里出现了猫腻、潜规则。不
拍片是一种焊法，拍片是一种焊法。其所用时间上是有很大区别
的。也就是说陶瓷衬垫焊接工艺没有问题，问题主要是执行力的
问题，久而久之，行业里有了这种畸形的观念，为了赶工期，只
要能快出货，不择手段。只要超声过了就行，射线过不了不要紧。
大不了多拍一些片，挑几张合格的片子做为档案资料，应付验收。
序 焊缝名称 处理前超声 号
1 YD2-17-3 反射波<Ⅰ,深度=30～32㎜， 整条
处理前射 线
整条密集 性气孔
处理后 超声
未发现 异常
2 YD2-17-1 反射波≥Ⅱ或>Ⅲ，深度=30～ 未融合 32㎜，长度=80㎜，与拍片显 示缺陷吻合
未发现 异常
3 YD1-16-1 反射波≥Ⅱ，深度=30～34㎜， 长度=60 未见异
▪ 参考资料；
▪ 《公路桥涵箱涵施工技术规范》（JTG/T F50-
2011）；
▪ 《铁路钢桥制造规范》（TB 10212-2009）； ▪ 《CO2陶质衬垫单面焊双面成型焊接工艺规范》； ▪ 王志文 李世斌《陶质衬垫在公路钢桥上的应用》； ▪ 特别鸣谢：深圳建筑工务署、深圳联天钢构
谢谢大家
Thank You !