规格概述
钢结构的连接离不开焊接,那么不同部位的焊缝等级该如何确定呢?本文结合规范对相关焊缝等级的划分进行详细分析。
国内标准对于焊缝检验要求大致可分为国标(建筑)、公路、市政和铁路四大类,本文主要对国标、公路和市政钢结构焊缝检验及质量等级进行归纳总结,并从桥梁结构的角度对现行结构焊缝检验等级进行解释和分析。
规范内焊缝的各种分类可概括如下:
(1)焊缝等级:一般分为一次焊缝、二次焊缝和三次焊缝。《钢结构焊接规范》和《钢结构设计规范》中只提到了这一概念;
(2)检测技术的检测质量等级:顾名思义,这个等级就是相关检测技术的检测水平要求。换句话说,就是对检测精度、深度、范围的要求。例如超声波检测分为A~C,从A到C,对检测的要求逐渐提高。
(3)焊缝检测内部质量评定级别:主要分为I级至IV级,根据不同的检测方法而有所不同。I级要求最高。该级别主要是针对焊缝内部缺陷的分级要求。缺陷越少,级别越高。
一次焊缝与二次焊缝的区别主要体现在以下几个方面:
重要性:主要焊缝是指对结构整体稳定性和承载力有重要影响的焊缝,次要焊缝是指对结构整体稳定性和承载力影响较小的焊缝。
质量要求:一级焊缝质量要求较高,对焊缝内外部缺陷都有严格的规定;二级焊缝质量要求相对较低。
检验要求:1级焊缝要求进行全面检验,2级焊缝仅需进行局部检验。
具体来说,一次焊缝与二次焊缝的区别如下表所示:
根据重要性不同,主焊缝和次焊缝的应用场合也不同,主焊缝一般用于以下结构:
二次焊缝一般用于下列结构:
我想吐槽一下一级焊缝,经常看到一些设计图,可能是复制粘贴的设计说明,不管什么工程,对接焊缝都会要求一级全焊透,搞得施工单位苦不堪言,带来很大麻烦。
相关设计规范
1.GB 50661-2011 钢结构焊接规范
2.JTG_TF50-2011公路桥涵施工技术规范
3.CJJ2-2008城市桥梁工程施工及质量验收规范
4.GB_T 11345-2013焊缝无损检测超声波检测技术检测等级与评定
5.GB3323-2005金属熔化焊接接头射线照相技术
6.GBT 26951-2011 焊缝无损检测 磁粉检测
7.GBT 26952-2011 焊缝无损检测 焊缝磁粉检测验收水平
8.GB 26953-2011-T 焊缝无损检测 焊缝渗透检测验收等级
钢结构焊缝检验方法
工程中常用的钢结构焊缝检验方法主要有超声波检验、射线探伤和磁粉检验等,这里就以下几种检验方法及相应的规范规定作一简要介绍。
2.1 超声波检测
超声波检测的检测质量等级要求主要分为A、B、C三个等级,D级检测为特殊用途检测,A级为检测完好程度最低的等级,C级为检测完好程度最高的等级,应根据结构材料、焊接方法、使用条件、载荷等合理选择检测等级。
以下内容摘录自《钢结构焊接规范》GB50661-2011第8.1.7条,超声波检测的相关要求及详细介绍请参见《焊缝无损检测超声波检测技术检测等级及评定》GB/T 11345-2013。
2.2 射线照相术
射线检测技术的质量等级分为A级-普通级和B级-优化级两个等级。以下摘录自《金属熔化焊接接头射线照相》GB3323-2005的规定。射线照相技术并不适用于所有的焊缝,对于焊缝结构检测有一定的操作空间要求。
2.3 磁粉探伤
磁粉检测技术没有质量等级划分,主要通过钢结构表面及内部组织不均匀引起的磁场突变来显示结构内部缺陷,具体可参考《焊缝无损检测 磁粉检测》GB26951-2011和《焊缝无损检测 焊缝磁粉检测验收等级》GB26952-2011。
各类规范的焊缝检验要求
1.GB 50205-2020 钢结构工程施工质量验收标准
第8.2.1条当设计无要求时,应采用质量等级不低于2级的全焊透焊缝,对直接承受拉力的焊缝,应采用1级全焊透焊缝。
2.GB55006-2021钢结构通用规范
GB 50205-2020中8.2.1条属于GB 55006-2021《钢结构通用规范》废止的现行工程建设标准相关强制性条文范围。
或许总规也觉得GB 50205-2020第8.2.1条有一些不合理的地方,过于简单、粗暴。
第4.4.5条强调焊缝质量等级要求必须在设计文件中明确写明。
设计师的决定变得至关重要,因为该条款还提到需要确保结构安全,同时考虑经济合理性。
7.2.3条焊缝质量等级根据钢结构的重要性、荷载特点、焊缝形式、工作环境和应力状态等因素确定。
以上规定内容与GB 50017-2017 11.1.6、GB 50661-2011 5.1.5的规定及说明一致。
这就是GB 50205-2020 8.2.1中存在一些不合理的地方,GB 50205-2020 8.2.1没有区分各种适用情况,而是直接采取一刀切的做法,这在实施上确实存在一定难度。
第7.2.3条:1级焊缝一般为承受动载荷并需进行疲劳验证的对接焊缝或对接与角接组合焊缝,且在焊缝横截面方向受到拉伸。此类焊缝工作条件恶劣,对结构安全影响巨大。需保证每根焊缝质量符合要求,因此需进行100%外观检查及无损检测。
注意:
(1)在承受动载荷并需进行疲劳验证的部件中,需要与母材牢固连接的焊缝应全焊透。其质量等级为:横向对接焊缝或T形对接和角接组合焊缝,当力垂直于焊缝长度时,在受到拉伸时应为1级。
(2)除角焊缝为部分熔透的对接焊缝外,一般要求所有对接焊缝均应完全熔透,且强度与母材相当,因此需进行无损检测;对接焊缝的质量等级不应低于2级。
结合通用规定、钢材标准及焊接规范,并参考DLT5486-2020的要求,很多不满足规范中一级焊缝适用性的项目施工图都要求钢板或型材的对接焊缝在工厂生产阶段就达到一级全熔透焊缝,这个要求是不是有点太高了?
是否采用一级全焊透焊缝要参考规范,尽量不要轻易采用,对于一般的民用建筑或者不是很重要的建筑,性价比不高,似乎没那么必要。按照现在的行业水平,一级全焊透焊缝意味着返工率的大幅提高(更多的返工次数可能带来更严重的质量风险)、加工成本的增加、焊缝检测成本的增加,因为一级全焊透焊缝的探伤率是100%。
4.GB 50661-2011 钢结构焊接规范
5.GB 50017-2017 钢结构设计标准
公路桥涵施工技术规范
《公路桥涵建设技术规范》JTG_TF50-2011规定
对于桥梁结构这种需要进行疲劳验证的结构来说,对应的焊缝结构的内部质量等级要求最高,基本都在I、II级。
我们可以按照《钢结构设计规范》对桥梁上所用的焊缝进行分级,其中规定“一级焊缝应100%检查,且检查等级不应低于B级,内部质量等级不应低于II级”。
按此要求,参照上表,除“焊脚尺寸≥12mm的角焊缝”的检验级别应为A级且内部质量级别不应低于Ⅱ级外,其余焊缝要求均按《钢材规范》中Ⅰ级焊缝的有关要求。
此外,“焊脚尺寸≥12mm的角焊缝”的内部质量等级也大于《钢材规范》规定的二次焊缝的检验等级B和内部质量等级III的要求。
也就是说,桥梁结构的承重焊缝只有符合《钢材规范》的一级焊缝,公路规范中焊缝检验要求的数量百分比、检验方法及等级可按上表执行。
上表中的I级、II级焊缝(与《钢结构规范》中的I级焊缝相对应钢结构验收规范中关于焊缝等级的几个概念,第8.2.3条中的I级焊缝100%检查和疲劳构件射线检测10%随机检查均适用)。
需要注意的一点是,X射线探伤尽量采用B级检测,而不要采用A级检测,否则与《钢结构焊接规范》第8.3.5条相冲突。
《城市桥梁工程施工及质量验收规范》
城市桥梁焊缝质量要求不如高速公路复杂,具体见下表:
规范的第14.3.1条仅简要描述了所采用的方法:
规范也要求对I、II级焊缝进行100%检测,与公路规范相同,但城市规范中所有检测等级均为B级钢结构验收规范中关于焊缝等级的几个概念,与公路规范有所不同(公路规范表中部分检测等级为A级)。
但城市桥梁设计规范中并没有明确指出何时应使用X射线探伤技术,网上流传最广的旧版《公路桥涵建设技术规范》可以作为参考。
旧规范规定,除超声波检测外,还应有10%的对接焊缝进行X射线检测。(这与现行高速公路规范一致)
对于城市桥梁,可以参考公路桥梁的相关要求,确定是否采用X射线或磁粉检测。对于特别重要的部位,设计人员可能要求采用多种检测方法。
最后附上部分桥梁焊缝质量等级划分的参考。
部分桥梁焊缝质量等级划分参考