新版 GB50661《钢结构焊接标准》即将正式施行。源创力无损检测培训中心作为一家致力于钢结构无损检测人员培训的专业机构,将为大家推送标准原文以及相应的释义内容。
8 焊接检验
8.1 一般规定
8.1.1 焊接检验包括自检和监检,应在自检合格后再进行监检。
[释义]:
一、焊接检验分类及要求
二、不同行业监督检验模式及问题
三、钢结构行业问题及建议
8.1.2 焊接检验应包括焊前检验、焊中检验和焊后检验,应符合下列规定:
1、焊前检验应至少包括下列内容:
- 按设计文件和相关标准的要求对工程中所有钢材、焊接材料的规格、型号(牌号)、材质、外观及质量证明文件进行确认;
- 焊工合格证及认可操作范围确认;
- 焊接工艺技术文件及操作规程审查;
- 坡口形式、尺寸及表面质量检查;
- 组对后构件的形状、位置、错边量、角变形、间隙等检查;
- 焊接环境、焊接设备等条件确认;
- 定位焊缝的尺寸及质量认可;
- 焊接材料的烘干、保存及领用情况检查;
- 引弧板、引出板和衬板的装配质量检查。
2、焊中检验应至少包括下列内容:
- 实际采用的焊接电流、焊接电压、焊接速度、预热温度、层间温度及后热温度和时间等焊接工艺参数与焊接工艺文件的符合性检查;
- 多层多道焊焊道缺陷的处理情况确认;
- 采用双面焊清根的焊缝,应在清根后进行外观检测及规定的无损检测;
- 多层多道焊中焊层、焊道的布置及焊接顺序等检查。
3、焊后检验至少包括下列内容:
- 焊缝外观质量与外形尺寸检测;
- 焊缝的无损检测
- 焊接工艺规程记录及检验报告审查。
[释义]:
一、过程检验重要性
二、过程控制的定义
过程控制是在焊接产品生产过程中,对相关人员、技术文件、材料、设备、工艺参数及焊接质量等进行审核与检验以控制产品质量。
三、存在的问题及分析
四、改进建议
从人员培训和资质认定方面抓起,改变现状。
8.1.3 焊接检验前应根据结构所承受的荷载性质、深化设计图及技术文件规定的焊缝质量等级要求编制检验和试验计划,由技术负责人批准并报监理工程师备案。检验方案应包括检验批的划分、抽样检验的抽样方法、检验项目、检验方法、检验时机及相应的验收标准等内容。
[释义]:
焊缝在结构中所处的位置不同,承受荷载不同,破坏后产生的危害程度也不同,因此对焊缝质量的要求理应不同。如果一味提高焊缝的质量要求将造成不必要的浪费。本标准根据承受荷载不同将焊缝分成动荷载和静荷载结构,并提出不同的质量要求。同时要求按设计图及说明文件规定荷载形式和焊缝等级,在检验前按照科学的方法编制检验方案,并由质量工程师批准后实施。设计文件对荷载形式和焊缝等级要求不明确的应依据现行国家标准《钢结构设计标准》(GB50017)及本标准(5.1.5)的相关规定执行,并须经原设计单位签认。 之所以强调根据载荷形式制定检验方案或标准,主要是承受静载的结构与承受动载(或疲劳载荷)的结构在产生破坏的机理和概率上存在巨大差异。据统计目前焊接结构发生破坏或失效的形式主要有塑性、脆性、疲劳、腐蚀和蠕变五种,其中大约90%为疲劳破坏。而疲劳破坏相对于其他破坏形式有其自己的特点,主要表现为:低应力破坏,是指疲劳破坏发生时通常结构所承受荷载远低于设计允许的应力值;②破坏断口宏观上无塑性变形;③疲劳破坏对材料的微观组织和内部微小缺陷不敏感,相反对材料表面缺陷非常敏感。由此可见疲劳载荷对结构安全性的巨大影响,因此根据结构所承受的荷载形式确定质量控制标准是目前国际上为保证结构安全所采取的通用准则。
8.1.4 焊缝检验抽样方法应符合下列规定:
1、当工厂制作焊缝长度不大于1000mm时,每条焊缝应为1处;当长度大于1000mm时,以1000mm为基础,每增加300mm焊缝数量应增加1处;现场安装焊缝每条焊缝为1处。
2、可按下列方法确定检验批:
- 制作焊缝以同一工区(车间)按300-600处的焊缝数量组成检验批;多层框架结构可以每节柱的所有构件组成检验批;
- 安装焊缝以区段组成检验批;多层框架结构以每层(节)的焊缝组成检验批。
3、抽样检验除设计指定焊缝外应采用随机取样方式取样,且取样中应覆盖到该批焊缝中所包含的所有钢材类别、焊接位置和焊接方法。
释义:
为了组成抽样检验中的检验批,首先应知道焊缝个体的数量。一般情况下,作为检验对象的钢结构安装焊缝长度大多较短,通常将一条焊缝作为一个焊缝个体。在工厂制作构件时,箱形钢柱(梁)的纵焊缝、H形钢柱(梁)的腹板-翼板组合焊缝较长,此时可将一条焊缝划为每300mm为一个检验个体。检验批的构成原则上以同一条件的焊缝个体为对象,一方面要使检验结果具有代表性,另一方面要利于统计分析缺陷产生的原因,便于质量管理。
取样原则上按随机方式,随机取样方法有多种,例如将焊缝个体编号,使用随机数表来规定取样部位等。但要强调的是对同一批次抽查焊缝的取样,一方面要涵盖该批焊缝所涉及的母材类别和焊接位置、焊接方法,以便客观反应不同难度下的焊缝合格率结果,另一方面自检、监检及见证检验所抽查的对象应尽可能避免重复,只有这样才能达到更有效的控制焊缝质量的目的。
8.1.5 外观检测应符合下列规定:
1、所有焊缝应冷却到环境温度后方可进行外观检测;
2、外观检测采用目视方式,裂纹的检查应辅以5倍放大镜并在合适的光照条件下进行,必要时可采用磁粉检测或渗透检测,尺寸的测量应用量具、卡规。
3、栓钉焊接接头的焊缝外观质量应符合本标准6.5.1-1或表6.5.1-2的要求。外观质量检验合格后应进行打弯抽样检查,当栓钉弯曲至30°时,焊缝和热影响区不得有肉眼可见的裂纹,检查数量不应小于栓钉总数的1%且不少于10个;
4、电渣焊、气电立焊接头的焊缝外观成形应光滑,不得有未熔合、裂纹等缺陷;当板厚小于30mm时,压痕、咬边深度不应大于0.5mm;当板厚小于30mm时,压痕、咬边深度不应大于1.0mm。
释义:
焊接接头在焊接过程中、焊缝冷却过程及以后相当长一段时间内均可能产生裂纹,但目前钢结构用钢材和焊接材料,由于生产工艺和技术水平的提高,产生延迟裂纹的概率并不高,而且,在随后的生产制作过程中,还要进行无损检测。为避免由于检测周期过长,使工期延误,本规范借鉴欧洲和美国的相关标准,规定外观检测应在焊缝冷却以后进行。
对外观检测的进一步说明:
8.1.6 焊缝无损检测报告签发人员应具有现行国家标准《无损检测人员资格鉴定与认证》GB/T9445规定的2级或3级资格。
释义
无损检测时技术性较强的专业技术,按照我国和行业无损检测人员资格考核管理的规定,一级人员只能在二级或三级人员的指导下从事检测工作。因此,规定一级人员不能独立签发检测报告。凡需从事无损检测工作的企业,应在其所采用的检测方法领域,拥有两名或两名以上的二级或三级持证人员(承担焊接难度等级为C级和D级焊缝无损检测的审核人员应持有三级资格)。
8.1.7 超声检测的区域和等级应符合下列规定:
1、焊缝超声检测区域应包括焊缝和焊缝两侧至少10mm宽母材或热影响区宽度的内部区域;对于承受动载荷的结构或高层钢结构应根据设计要求增加焊缝两侧区域母材的检测。
2、对接接头及角接接头的检测等级应根据质量要求从低到高分为A、B、C三级,并应根据结构的材质、焊接方法、使用条件及承受载荷的不同,由设计文件确定检测级别。
3、对接接头及角接接头检测位置(图8.1.7)确定应符合下列规定:
- A级检测时,应采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检测,可不要求作横向缺陷的检测。当母材厚度大于50mm时,不得采用A级检测。
- B级检测时,宜采用一种角度的探头在焊缝的单面双侧进行检测,受几何条件限制时,可在焊缝单面、单侧采用角度之差大于10°的两种角度探头进行检测;当母材厚度大于100mm时,应采用双面双侧,受几何条件限制时,应在焊缝双面单侧,采用角度之差大于10°的两种角度探头进行检测,检测应覆盖整个焊缝截面;当检测条件允许时,应作横向缺欠检测。
- C级检测时,至少应采用两种角度的探头在焊缝的单面双侧进行检测;同时还应作两个扫查方向和两种探头角度的横向缺欠检测;母材厚度大于100mm时,应采用双面双侧检测。检查前应将对接焊缝余高磨平;焊缝两侧斜探头扫查经过的母材 部分应采用直探头作检查;当焊缝母材厚度大于100mm,或窄间隙焊缝母材厚度大于40mm时,应增加串列式扫查。
释义:
新标准增加了热影响区宽度至少为10mm;
新标准规定两种探头角度之差大于10°(2011版为15°);
新标准增加了T形接头的检测位置示意图,由图可以看出,没有要求从翼缘板外侧采用直探头检测,符合钢结构检测的实际情况。
8.1.8 抽样检验应按照现行国家强制性规范《钢结构通用规范》GB55006的规定进行结果判定。
释义:
现行国家强制性规范《钢结构通用规范》GB55006中对于焊接质量抽样检验结果判定要求如下。
1、除裂纹缺陷外,抽样检验的焊缝数不合格率小于2%时,该批验收合格;抽样检验的焊缝数不合格率大于5%时,该批验收不合格;抽样检验的焊缝数不合格率为2%~5%时,应按不少于 20%探伤比例对其他未检焊缝进行抽检,且必须在原不合格部位两侧的焊缝延长线各增加一处;在所有抽检焊缝中不合格率不大于3%时,该批验收合格,大于3%时,该批验收不合格。
2、当检验有1处裂纹缺陷时,应加倍抽查,在加倍抽检焊缝中未再检查出裂纹缺陷时,该批验收合格;检验发现多处裂纹缺陷或加倍抽查又发现裂纹缺陷时,该批验收不合格,应对该批余下焊缝的全数进行检验。
3、批量验收不合格时,应对该批余下的全部焊缝进行检验。 本条实际上是引入允许不合格率的概念,事实上,在一批检查数量中要达到100%合格往往是不切实际的,既无必要,也浪费大量资源。本着安全、适度的原则,并根据近几年来钢结构焊缝检验的实际情况及数据统计,规定小于抽样数的2%为合格,大于5%时为不合格,2%~5%之间时加倍抽检,不仅确保钢结构焊缝的质量安全,也反映了目前我国钢结构焊接施工水平。不合格率应按下面公式计算。
8.2 不需疲劳验算结构焊接质量的检验
8.2.1 焊缝外观质量应满足表8.2.1的规定
8.2.2 焊缝外观尺寸应符合下列规定
1、对接与角接组合焊缝(图8.2.2),当板厚t不大于40mm时,加强焊脚尺寸不应小于t/4且不宜大于10mm;当板厚t大于40mm时,加强焊脚尺寸宜为10mm;加强焊脚尺寸允许偏差应为0~4。对于加强焊脚尺寸大于8.0mm的角焊缝其局部焊脚尺寸可小于设计要求值1.0mm,但累计长度不得超过焊缝总长度的10%;焊接H形梁腹板与翼缘板的焊缝两端在其两倍翼缘板宽度范围内,焊缝的焊脚尺寸不得低于设计要求值;焊缝余高应符合本标准表8.2.2的要求。
2、对接焊缝与角接焊缝余高及错边的尺寸要求应符合表8.2.2的规定。
8.2.3 焊缝内部质量无损检测的基本要求应符合下列规定:
1、无损检测应在外观检查合格后进行。当焊接难度等级为C、D级时,应以焊接完成24h后无损检测结果作为验收依据;当钢材标称屈服强度不小于690Mpa或供货状态为调质状态时,应以焊接完成48h后无损检测结果作为验收依据。
2、设计要求全熔透的焊缝,内部缺欠的检测比例应符合现行国家强制性规范《钢结构通用规范》GB55006规定,合格等级应符合下列规定:
- 一级焊缝合格等级不应低于本标准第8.2.4条中B级检验的II级要求;
- 二级焊缝合格等级不应低于本标准第8.2.4条中B级检测的III级要求。
3、三级焊缝应根据设计要求进行相关的检测。
【释义】
Ⅰ、Ⅱ类钢材产生焊接延迟裂纹的可能性很小,因此规定在焊缝冷却到室温外观检测后即可进行无损检测。
对于Ⅲ、Ⅳ类钢材,若焊接工艺不当,则有产生焊缝延迟裂纹的可能性,且裂纹延迟时间较长,有些国外标准规定此类钢焊接裂纹的检查应在焊后48h进行。考虑到工厂存放条件、现场安装进度、工序衔接的限制以及随着时间延长,产生延迟裂纹的概率逐渐减小等因素,本标准对Ⅲ、Ⅳ类钢材及焊接难度等级为C、D级的结构,规定以24h后无损检测的结果作为验收的依据。
对钢材标称屈服强度大于等于690MPa或调质钢,考虑产生延迟裂纹的可能性更大,规定以焊后48h的无损检测结果作为验收依据。
内部缺欠的检测一般可用超声波检测和射线检测。
本标准将二级焊缝的局部检验定为抽样检验。这一方面是基于钢结构焊缝的特殊性;另方面,目前我国推行全面质量管理已有多年的经验,采用抽样检测是可行的,在某种程度上更有利于提高产品质量。
8.2.4 超声检测工艺和技术应符合下列规定:
1、超声检测设备应符合现行国家标准《焊缝无损检测 超声检测技术、检测等级和评定》GB/T11345的有关规定;缺欠测长应符合本标准附录E的规定;
2、超声检测灵敏度和距离-波幅缺陷(图8.2.4)应符合表8.2.4-1的规定,评定线以上至定量线应为I区(弱信号评定区);定量线以上至判废线应为II区(长度评定区);判废线以上区域应为III区(判废区);
3、最大反射波幅位于II区的缺欠,应根据缺欠显示长度按表8.2.4-2的规定进行等级评定;
4、最大反射波幅不超过评定线的缺欠,均应评为I级;最大反射波幅超过评定线的裂纹缺陷,均应评为IV级;反射波幅位于I区的非裂纹缺欠,均应评为I级;反射波幅位于III区的缺欠,无论其显示长度如何,均应评为IV级;
5、焊接球节点网架、螺栓球节点网架及圆管T、K、Y节点焊缝的超声检测方法及缺欠分级应符合现行行业标准《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/203的有关规定;
6、箱形构件隔板电渣焊焊缝无损检测,除应符合本标准8.2.3条 的相关规定外,还应按本标准附录D进行焊缝焊透宽度、焊缝偏移检测;
7、当需要对超声检测结果做进一步判断时,可采用其他检测方法辅助验证;
8、下列情况之一宜采用超声检测方法在焊前对T形、十字形、角接接头坡口处的翼缘板进行夹层检测,或在焊后进行层状撕裂检测;
- 发现钢板有夹层缺欠;
- 翼缘板、腹板为厚度大于等于20mm的飞厚度方向性能钢板;
- 腹板厚度大于翼缘板厚度且该翼缘板厚度方向的工作应力较大。
8.2.5 射线检测技术应符合现行国家标准《焊缝无损检测 射线检测》GB/T3323中B级检测技术的有关规定;射线底片的质量评级应符合本标准附录C的规定:一级焊缝评定合格等级不应低于II级的要求,二级焊缝评定合格等级不应低于III级的要求。
【释义】
目前钢结构节点设计大量采用局部焊透对接、角接及纯贴角焊缝的节点形式,除纯贴角焊缝节点形式的焊缝内部质量国内外尚无现行无损检测标准外,对于局部焊透对接及角接焊缝均可采用超声波方法进行检测,因此,应与全焊透焊缝一样对其焊缝的内部质量提出要求。
对于目前在高层钢结构、大跨度桁架结构箱形柱(梁)制造中广泛采用的隔板电渣焊的检验,本标准以附录的形式给出了检测方法。
随着钢结构技术进步,对承受板厚方向荷载的厚板(T≥40mm)结构产生层状撕裂的原因认识越来越清晰,对材料的质量要求越来越明确。但近年来一些薄板结构(T<40mm)出现层状撕裂问题,有的还造成严重的经济损失。针对这一现象本标准提出相应的检测要求,以杜绝类似情况的发生。
8.2.6 表面检测应符合下列规定:
1、下列情况之一应进行表面检测:
- 设计文件要求,进行表面检测;
- 外观检测发现裂纹时,对该批中同类焊缝进行100%的表面检测;
- 外观检测怀疑有裂纹缺陷时,对怀疑的部位进行表面检测;
- 检测人员认为有必要时。
2、铁磁性材料宜采用磁粉检测表面缺欠;非铁磁性材料,宜采用渗透检测表面缺欠。
8.2.7 磁粉检测应符合现行国家标准《焊缝无损检测 磁粉检测》GB/T26951的有关规定,检测结果应符合本标准第8.2.1条规定。8.2.8 渗透检测应符合现行国家标准《无损检测 渗透检测 第1部分:总则》GB/T18851.1的有关规定,检测结果应符合本标准第8.2.1条规定。
【释义】
表面检测主要是作为外观检査的一种补充手段,其目的主要是为了检查焊接裂纹,检测结果的评定按外观检验的有关要求验收。
一般来说,磁粉检测的灵敏度要比渗透检测高,特别是在钢结构中,要求作磁粉检测的焊缝大部分为角焊缝,加之焊缝的表面不规则,清理困难,渗透检测效果差,且渗透检测难度较大,费用高。
因此,为了提高表面缺欠检出率,规定铁磁性材料工件应尽可能采用磁粉检测方法进行检测。只有因结构形状的原因(如检测空间狭小)或材料的原因(如材质为奥氏体不锈钢)不能采用磁粉检测时,宜采用渗透检测。
附录E 超声检测固定回波幅度测长
E.0.1 超声检测中缺欠显示的水平长度宜采用本方法进行测量。
E.0.2 测量时,应将探头左右移动,回波幅度等于评定线的位置点1和2应为缺欠显示的端点(图E.0.1-1);端点1和端点2之间的水平长度应为缺欠显示的测定长度(图E.0.1-2)。
【释义】
新标准对于超声检测部分,明确了超声检测工艺。