鋼結構加工中PCJP焊接質量控制方法及適用范圍

1 、PCJP焊接質量控制方法的概念

提出PCJP焊接質量控制方法， 即對于重要承載的T形接頭焊縫，在焊縫設計、焊接、檢測過程中，基于焊縫性能需求，實施免清根焊接工藝，通過無損檢測手段，整體上以全熔透焊縫檢測一次合格率控制焊縫內部質量，實現高品質制造；局部上以未焊透焊縫最低熔深要求作為焊縫內部質量驗收指標，實現高效、低成本生產。

2、 PCJP焊接質量控制方法的原理

圖3所示為T形接頭焊縫熔透率與疲勞強度、焊接成本的關系。從圖3可看出，隨著焊縫熔透率的增加，焊縫疲勞強度呈現上升趨勢，其中存在疲勞失效模式轉折點，即當焊縫熔深率低于該值時，焊縫疲勞失效模式以焊根失效為主，焊接接頭疲勞性能處于較低水平；而當焊縫熔透率高于該值時，焊縫疲勞失效模式以焊趾失效為主，焊接接頭疲勞性能處于較高水平，此時焊縫熔透率的變化對焊接接頭疲勞性能影響不顯著。

 此外，隨著焊縫熔透率的增加，焊接成本也呈現上升趨勢，其中存在清根工藝轉折點，當焊縫熔透率低于該值時，采用免清根焊接工藝可滿足相應的質量要求，焊接成本相對較低；而當焊縫熔透率高于該值時，則需要采用清根焊接工藝才能滿足相應的質量要求，對應的焊接成本將大幅增加，而疲勞性能并無明顯提升。 

基于PCJP焊接質量控制方法，T形接頭焊縫內部質量要求所對應的焊縫熔透率處于疲勞失效模式轉折點與清根工藝轉折點之間，且接近于清根工藝轉折點。一方面，以全熔透焊縫檢測一次合格率要求規范焊接工藝，對焊縫內部質量進行有效控制，充分滿足焊縫性能需求；另一方面，相對于100%全熔透焊縫要求，便于實施免清根及自動化焊接工藝，大幅提高焊接效率，降低焊接成本，從而實現焊接質量、焊接效率、焊接成本三者之間的有效統一。

3、 相關要求

基于PCJP焊接質量控制方法，T形接頭焊縫中的全熔透焊縫檢測一次合格率及未焊透焊縫的最低熔深要求需有明確的規定，結合T形接頭免清根熔透焊工藝實踐，對于腹板板厚為8～40mm的T形接頭，推薦采用雙“80%”要求，即全熔透焊縫檢測一次合格率不低于80%，未焊透部分焊縫熔深不低于80%板厚即可驗收，免于返修。

超聲波檢測是T形接頭焊縫內部質量無損檢測的主要方式，目前，普通A型超聲波檢測可有效判別焊縫內部是否存在未焊透缺欠，以此準確統計全熔透焊縫檢測一次合格率，而對未焊透缺欠高度尺寸的檢測精度較低，因此需積極開展超聲波相控陣檢測等先進無損檢測技術的研究應用，提高T形接頭焊縫內部缺欠的檢測精度，從而起到更好控制焊接質量的作用。

4、 適用范圍

需要說明的是，焊縫尺寸參數需根據焊接接頭的實際受力需求進行設計，一般非關鍵受力焊縫或聯系焊縫，采用角焊縫或部分熔透焊縫即可，避免過度焊接。PCJP焊接質量控制方法僅適合于焊接結構中有高承載要求的關鍵T形接頭焊縫，如鋼橋結構中的橋面板常規8mm厚U肋焊縫，以及鋼錨箱、鋼錨梁中的主要承力焊縫等。