一根焊接 H 型鋼的縱向焊縫很長,真正需要特別檢查的地方往往在起點和終點。焊頭剛開始運行時,送絲、電流、焊接速度與焊劑覆蓋要進入穩定狀態;停弧時,熔池還要完成凝固。如果把這些過渡直接留在成品端部,端部焊縫的成形和完整性就可能與中間穩定段不同。按核准製程設置引弧板和熄弧板,是把起弧、收弧安排到成品範圍之外的一種方法。

它們不是隨手拼接的廢鋼板,也不能代替合格的組立、焊接程序和檢驗。對於 H 型鋼腹板與翼緣的縱向角焊縫、板條拼接的對接焊縫,以及需要全熔透的特殊接頭,應分別確認是否採用、怎樣連接、焊後怎樣切除和複驗。本文按這四個問題整理工位交接方法,不提供脫離圖面和焊接程序規範的通用尺寸或參數。

1. 先把起止位置和成品邊界畫清楚

引弧板用於在正式焊縫起點之前起弧;熄弧板也常稱引出板或收弧板,用於讓焊接越過正式焊縫終點後再結束。判斷現場需要哪種安排,先看圖面規定的有效焊縫長度、成品端面、接頭形式和焊接方向,不能只按梁長設定一個行走距離。

對 H 型鋼縱向角焊縫,延伸段應能接續腹板與翼緣形成的焊接路徑,讓焊頭、焊絲和焊劑供給按已確認的姿態通過。對板條拼接的對接焊縫,則還要核對坡口、間隙、襯墊或背面成形方式與正式接頭之間的連續關係。兩類接頭的受力和成形條件不同,不能把一塊平板對接試驗的做法直接複製到所有梁的端部。

工位圖至少應標出梁號、四條縱向焊縫的編號、起焊方向、成品端面、引弧/熄弧位置、切除線和暫留檢驗位置。變截面梁或端部有切口、端板、連接孔時,還要檢查引出部分是否會干涉後續切割和裝配。圖面只給了焊縫符號而沒有這些安排時,應由製程人員補充工位要求再投產。

展會示範用埋弧焊頭、焊劑供給與回收裝置
第三方展會示範圖片,用於說明埋弧焊頭與焊劑供給的相對位置;圖片未展示本文要求的引弧板或熄弧板配置。圖片:NearEMPTiness · CC BY-SA 3.0 · 原始來源 · 原圖未修改。非 TitanWeld 設備、生產現場或客戶案例。

2. 安裝前核對材料、接頭連續性和連接狀態

引弧板與熄弧板的鋼材、厚度、形狀、伸出長度和連接方法,應來自核准的焊接程序規範(WPS)、工位圖或專案技術要求。沒有材料標識、帶明顯鏽蝕和油污的零散邊角料,不應因為「焊後會切掉」就直接使用。它們仍會參與熔化、傳熱和接頭拘束,連接位置失穩也可能影響正式焊縫端部。

裝配檢查可以沿著焊接路線做一次連續核對:焊絲落點是否對中;正式接頭與延伸段之間有沒有高度突變、錯邊或異常間隙;點固是否妨礙焊頭通過;焊劑能否保持製程要求的覆蓋;回收口、導向輪、追蹤裝置和電纜在端部是否有足夠空間。空跑可用於確認行走和干涉,但不能代替實際焊接試件對成形和熔合的驗證。

連接本身也要按文件執行。點固位置、品質和連接強度既要維持預期幾何狀態,又不能引入未經評定的拘束變化。特別是板條對接焊的熄弧端,連接狀態會影響末端變形。KOBELCO 關於單面多電極埋弧對接焊的研究說明,引出板寬度、連接、焊接速度及電極間距會共同影響端部開裂;這說明需要整體驗證,並不代表把某一因素調大或調小就能保證 H 型鋼所有接頭合格。

3. 起弧與收弧要成為可執行的程序

TWI 的埋弧焊製程資料說明,電流、電壓和行走速度會影響焊道形狀與熔深,而焊劑覆蓋使操作者不能像明弧焊一樣直接觀察熔池。因此,起焊前應先確認焊絲/焊劑組合、焊絲伸出長度、焊頭位置、供劑狀態和已核准的參數,而不是依靠焊完後憑外觀猜測過程是否穩定。

工位程序應說明起弧發生在什麼位置,正式接頭進入穩定焊接的條件是什麼,終點如何越過成品邊界,以及停弧、停止送絲、停止行走與焊劑供給怎樣配合。若設備使用起弧、收弧或參數過渡功能,應核對實際控制系統的可用功能,並用代表試件驗證;不能在沒有確認設備配置時寫成所有設備的標準功能。

TWI 的凝固裂紋資料指出,終止焊道時應充分填滿弧坑,避免不利的凹陷形狀。引出板提供了處理收弧過渡的空間,但弧坑位置移到了引出板上,並不自動證明正式焊縫端部沒有裂紋、未熔合或其他不允許的缺陷。停弧位置、過程異常和最終檢查結果仍應一起記錄。

埋弧焊中焊絲、焊劑層、熔池和熔渣的原理示意
第三方原理圖,用於理解焊劑覆蓋下的焊接過程;不是 H 型鋼端部接頭尺寸圖或製程參數圖。圖片:Wizard191 · CC BY-SA 3.0 · 原始來源 · 原圖未修改。非 TitanWeld 產品配置圖。

4. 切除不是終點:把端部複驗接上

焊後先按規定完成冷卻、清渣和端部檢查,再按核准順序切除引弧板、熄弧板及需要去除的附著部分。切除線和方法應保護成品母材與規定的焊縫範圍;不能直接敲落後就默認端部合格。是否允許熱切割、需要怎樣研磨、是否保留試樣,都應在製程或檢驗文件中寫明。

切除後檢查的不只是「板子有沒有拆掉」,還包括切除區是否有切傷、凹坑或不允許的缺口,成品端面是否符合後續裝配要求,以及正式焊縫端部的尺寸、連續性和表面狀態。裂紋跡象、成形中斷或其他待判項應標記並隔離,按核准的返修方法處理後再複驗,不以研磨或塗裝代替判定。

非破壞檢測的方法、範圍、時機和驗收等級應以專案文件與適用標準為準。SteelConstruction.info 的焊接資料將目視檢查與表面、內部非破壞檢測分開介紹,也說明專案可對指定接頭的引出板試樣提出生產試驗要求。不能把「引出板上取樣合格」當作全部成品焊縫合格的替代證據;需要保留試樣時,切除前就應建立試樣與梁號、焊縫號的對應關係。

5. 用一張交接表防止端部問題流入下一工序

交接階段 應核對的內容 建議保留的記錄
組立交主焊 成品邊界、接頭連續性、延伸段材料、連接和干涉 梁號/焊縫號、WPS版本、工位圖、安裝照片、檢查人
主焊交端部處理 起止位置、參數程序、覆蓋與回收、異常停機 焊接方向、程序版本、異常位置、焊接批次、操作者
端部處理交檢驗 切除線、切除與修整方式、試樣是否保留 切除前後照片、試樣編號、端面及切除區狀態
檢驗交矯正或拋丸 正式端部焊縫檢查、規定檢測完成、待判項關閉 檢驗報告號、合格/返修狀態、複驗結果、放行簽字

異常停機需要單列。若在成品範圍內停弧,不能只把焊頭退回一點再繼續;重新起弧的位置、接續處理、必要的清理和檢驗應按製程文件安排。記錄中的「正常起止」和「中途停弧後接續」要分開,這樣返修定位、品質複盤和下次製程驗證才有依據。

對於生產線規劃,引弧/熄弧部分還會占用焊頭行走、焊劑供回、切除和檢驗的時間與空間。設備工作範圍要考慮工件本體和必要的延伸段,節拍也要計入安裝、切除和複驗。評估整線時可結合 H 型鋼生產線產能與瓶頸分析;組立輸入則可參閱 H 型鋼組立與點固。

常見問題

所有 H 型鋼焊縫都必須用相同的引弧板和熄弧板嗎?

不能一概而論。採用條件、材料和尺寸要依據接頭、焊接方法、圖面、WPS及專案標準確定。縱向角焊縫、板條對接焊和特殊全熔透接頭應分別核對,不能憑梁外形相似就共用未經確認的工位方案。

引出板上有弧坑,正式端部看起來完整,是否可以放行?

仍需完成規定的端部檢查和檢測。弧坑留在成品範圍之外是過程安排,正式端部是否存在不允許的缺陷是驗收判斷;兩項證據需要同時成立。

為了減少端部裂紋,直接降低速度可以嗎?

應由製程人員驗證後再調整。速度會同時改變熱輸入、熔池和成形。KOBELCO 在特定單面多電極對接焊中發現,降低速度還需要配合電極間距等條件;該試驗不能直接成為 H 型鋼角焊縫的參數表。

諮詢生產線時,需要提供哪些端部資訊?

建議提供代表工件圖面、材料與板厚、接頭形式、焊縫尺寸或熔透要求、核准的起止及切除方法、延伸段外形、檢測要求和目前異常記錄。透過 聯絡 TitanWeld 可據此討論焊頭行走範圍、供劑回收介面和工位銜接;具體製程和驗收仍由專案核准文件確定。