大型游樂設(shè)施焊縫分級與檢測要求*

史繼紅，趙九峰,2，仝沛源，唐 瑞

(1.河南省特種設(shè)備安全檢測研究院，河南 鄭州 450000； 2.航空經(jīng)濟(jì)發(fā)展河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450046； 3.成都天府華僑城實業(yè)發(fā)展有限公司 歡樂谷旅游分公司，四川 成都 610036)

0 引 言

大型游樂設(shè)施是一種涉及人民群眾安全、危險性較大的特種設(shè)備，它常用的連接方式為焊接和螺栓連接，其中焊接結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位[1]。為了確保焊接結(jié)構(gòu)在設(shè)備運行過程中的安全性和可靠性，焊縫的質(zhì)量和焊縫檢驗就顯得格外重要。重要焊縫開裂、焊接失效，往往直接或間接地導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的失效，給乘客生命和財產(chǎn)安全造成極大的危害[2]。

《大型游樂設(shè)施安全規(guī)范》(以下簡稱“規(guī)范”)實施多年，但其專業(yè)性較強(qiáng)，若技術(shù)人員對規(guī)范的理解存在偏差，就容易產(chǎn)生誤判，進(jìn)而影響焊縫的檢測。為了確保大型游樂設(shè)施焊接結(jié)構(gòu)在制造和使用過程中的安全性，筆者介紹了游樂設(shè)施常用的焊縫形式、焊縫分級方法以及不同等級焊縫的檢驗要求，對游樂設(shè)施的安全運行具有重要指導(dǎo)意義。

1 角焊縫和對接焊縫

兩個焊件焊接后，熔化的母材和焊材組成的區(qū)域稱為焊縫。游樂設(shè)施焊縫有兩種基本形式：對接焊縫和角焊縫[3]。

兩個焊件的焊接結(jié)合面構(gòu)成直角或接近直角，焊接金屬直接填充在直角或斜角區(qū)域內(nèi)形成的焊縫稱為角焊縫。角焊縫是一種應(yīng)用相當(dāng)廣泛的焊縫形式，游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)焊接中，角焊縫的數(shù)量占全體焊縫總數(shù)的80%以上[4]。

兩個焊件的坡口面之間或一個焊件的坡口面與另一焊件端(表)面之間形成的焊縫稱為對接焊縫[5]。對接焊縫的顯著特征是在焊接件上開坡口，因此對接焊縫又稱為坡口焊縫[5]。

角焊縫與對接焊縫區(qū)別，如圖1所示。

圖1 角焊縫與對接焊縫區(qū)別

T型對接焊縫和角接組合焊縫屬于對接焊縫[6]，如圖2所示。T型對接焊縫-焊接端面與另一焊接表面呈直角或近似直角。

圖2 T型對接焊縫和角接組合焊縫

2 焊縫分級與重要焊縫

2.1 焊縫分級

依據(jù)焊縫形式和力學(xué)特性分析焊縫失效的可能性，分析是否直接涉及乘客的安全，分析焊縫失效后果的嚴(yán)重性。依據(jù)焊縫失效后的可能性、嚴(yán)重性等因素進(jìn)行科學(xué)分析和風(fēng)險評價，然后對焊縫進(jìn)行分級[7]。

大型游樂設(shè)施的焊縫分為4個等級，焊縫分級表如表1所列。

表1 焊縫分級

以大型游樂設(shè)施Ⅰ級焊縫為例進(jìn)行說明，如果判定為Ⅰ級焊縫，需要滿足4個條件。

(1) 該焊縫是否直接涉及人身安全，即該焊縫失效后是否會引起設(shè)備坍塌、折斷以及乘客是否存在跌落和被甩出的風(fēng)險，因此排除掉設(shè)備上的橫撐、斜撐、筋板上的焊縫，以及站臺和維修臺部位的焊縫。

(2) 該焊縫是否承受拉力，如果沒有承受拉力就排除掉了所有承受壓力和剪切力的焊縫，如大型設(shè)備柱腳部位的焊縫。

(3) 拉力是否垂直于焊縫方向，如果承受拉力，但拉力的方向和焊縫方向一致，可在連接處改變焊接接口形式，采取較為合理的連接方式，以提高焊縫可靠性，降低焊縫等級。

(4) 是否為對接焊縫或T型對接焊縫和角接組合焊縫，判斷為是就排除掉所有的角焊縫，也就是說，角焊縫的最高等級為Ⅱ級焊縫。

2.2 重要焊縫

大型游樂設(shè)施結(jié)構(gòu)上直接涉及人身安全的焊縫才是重要焊縫，因此把Ⅰ、Ⅱ級焊縫定義為重要焊縫[7]。

將典型大型游樂設(shè)施重要焊縫的相關(guān)信息匯總或表，如表2所列。

表2 典型大型游樂設(shè)施重要焊縫匯總表

續(xù)表2 典型大型游樂設(shè)施重要焊縫匯總表

3 檢測要求

大型游樂設(shè)施焊縫檢測分為：目視檢測、表面無損檢測和內(nèi)部無損檢測，通常采用磁粉、滲透、超聲和射線4種無損檢測手段[14]。

(1) 目視檢測：目視檢測是大型游樂設(shè)施最常用也是最直接的檢測方法。把焊縫上的污垢擦拭干凈后，僅憑肉眼查看是否有宏觀裂紋、氣孔、夾渣和咬邊等焊縫缺陷，必要時借助放大鏡、內(nèi)窺鏡等進(jìn)行觀測，同時借助工具，如焊縫檢測尺，測量焊縫的高度、長度等參數(shù)[15]。

(2) 表面無損檢測：游樂設(shè)施常用的表面無損檢測方法為磁粉檢測和滲透檢測[2]。游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)件的主要材質(zhì)是碳素鋼，是鐵磁性材料，焊縫部位磁化后，如果焊縫表面或近表面存在缺陷，缺陷處會吸引磁粉，這樣檢驗人員便可輕易地觀測到焊縫的細(xì)微缺陷[16]。游樂設(shè)施上還存在一些非鐵磁性材料，如有些游樂設(shè)施的座椅、安全壓杠采用的奧氏體不銹鋼，磁粉檢測不適用，這時就需要采用滲透檢測。滲透檢測是在焊縫表面涂含有熒光染料或著色染料的滲透液后，滲透液滲入焊縫缺陷中，擦除焊縫表面的滲透液，用顯像劑顯示出焊縫缺陷[17]。

(3) 內(nèi)部無損檢測：游樂設(shè)施常用的內(nèi)部無損檢測方法主要為超聲檢測和射線檢測[2]。超聲檢測是向焊縫部位發(fā)射超聲波，如果遇到異質(zhì)界面，如焊縫內(nèi)部缺陷，就會產(chǎn)生反射現(xiàn)象，根據(jù)反射回來的回波檢測缺陷[14]。射線檢測主要是利用強(qiáng)度均勻的射線照射焊縫，如果存在缺陷，射線會產(chǎn)生衰減并記錄在

膠片上，根據(jù)膠片上黑白影像探測焊縫內(nèi)部缺陷。射線檢測在游樂設(shè)施上應(yīng)用較少，僅在滑行類游樂設(shè)施，如過山車的軌道采用[18]。

大型游樂設(shè)施根據(jù)不同的焊縫等級，執(zhí)行相應(yīng)比例的無損檢測等。焊縫的檢測要求，如表3所列。

表3 焊縫檢測要求

4 結(jié) 語

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，游樂設(shè)施向著速度更快、高度更高的方向發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)憑借著自重輕、強(qiáng)度高以及塑性好的優(yōu)勢，在大型游樂設(shè)施中得到了廣泛的應(yīng)用。焊縫的分級和檢驗關(guān)系到大型游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)的可靠性和乘客的安全性，一旦對規(guī)范產(chǎn)生理解偏差，會影響焊接質(zhì)量并埋下安全隱患。文中對角焊縫和對接焊縫進(jìn)行了重點介紹，并依據(jù)風(fēng)險評價對焊縫進(jìn)行分級，不同的焊縫分級對其進(jìn)行不同比例的無損檢驗。其研究結(jié)果可為大型游樂設(shè)施結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造和現(xiàn)場檢驗提供參考。