钢结构加工中PCJP焊接质量控制方法及适用范围

1 、PCJP焊接质量控制方法的概念

提出PCJP焊接质量控制方法， 即对于重要承载的T形接头焊缝，在焊缝设计、焊接、检测过程中，基于焊缝性能需求，实施免清根焊接工艺，通过无损检测手段，整体上以全熔透焊缝检测一次合格率控制焊缝内部质量，实现高品质制造；局部上以未焊透焊缝最低熔深要求作为焊缝内部质量验收指标，实现高效、低成本生产。

2、 PCJP焊接质量控制方法的原理

图3所示为T形接头焊缝熔透率与疲劳强度、焊接成本的关系。从图3可看出，随着焊缝熔透率的增加，焊缝疲劳强度呈现上升趋势，其中存在疲劳失效模式转折点，即当焊缝熔深率低于该值时，焊缝疲劳失效模式以焊根失效为主，焊接接头疲劳性能处于较低水平；而当焊缝熔透率高于该值时，焊缝疲劳失效模式以焊趾失效为主，焊接接头疲劳性能处于较高水平，此时焊缝熔透率的变化对焊接接头疲劳性能影响不显著。

 此外，随着焊缝熔透率的增加，焊接成本也呈现上升趋势，其中存在清根工艺转折点，当焊缝熔透率低于该值时，采用免清根焊接工艺可满足相应的质量要求，焊接成本相对较低；而当焊缝熔透率高于该值时，则需要采用清根焊接工艺才能满足相应的质量要求，对应的焊接成本将大幅增加，而疲劳性能并无明显提升。 

基于PCJP焊接质量控制方法，T形接头焊缝内部质量要求所对应的焊缝熔透率处于疲劳失效模式转折点与清根工艺转折点之间，且接近于清根工艺转折点。一方面，以全熔透焊缝检测一次合格率要求规范焊接工艺，对焊缝内部质量进行有效控制，充分满足焊缝性能需求；另一方面，相对于100%全熔透焊缝要求，便于实施免清根及自动化焊接工艺，大幅提高焊接效率，降低焊接成本，从而实现焊接质量、焊接效率、焊接成本三者之间的有效统一。

3、 相关要求

基于PCJP焊接质量控制方法，T形接头焊缝中的全熔透焊缝检测一次合格率及未焊透焊缝的最低熔深要求需有明确的规定，结合T形接头免清根熔透焊工艺实践，对于腹板板厚为8～40mm的T形接头，推荐采用双“80%”要求，即全熔透焊缝检测一次合格率不低于80%，未焊透部分焊缝熔深不低于80%板厚即可验收，免于返修。

超声波检测是T形接头焊缝内部质量无损检测的主要方式，目前，普通A型超声波检测可有效判别焊缝内部是否存在未焊透缺欠，以此准确统计全熔透焊缝检测一次合格率，而对未焊透缺欠高度尺寸的检测精度较低，因此需积极开展超声波相控阵检测等先进无损检测技术的研究应用，提高T形接头焊缝内部缺欠的检测精度，从而起到更好控制焊接质量的作用。

4、 适用范围

需要说明的是，焊缝尺寸参数需根据焊接接头的实际受力需求进行设计，一般非关键受力焊缝或联系焊缝，采用角焊缝或部分熔透焊缝即可，避免过度焊接。PCJP焊接质量控制方法仅适合于焊接结构中有高承载要求的关键T形接头焊缝，如钢桥结构中的桥面板常规8mm厚U肋焊缝，以及钢锚箱、钢锚梁中的主要承力焊缝等。