高级工程师施工厚板焊接方向论文发表范文

　　摘  要：文中结合实际作者工作经验，主要介绍了桥梁施工的厚板焊接技术，供大家参考。

 

　　关键词：桥梁施工；厚板；焊接技术

 

　　中图分类号：TU7   文献标识码：A   文章编号：2095-2104（2012）

 

　　某混凝土组合桁梁，是一种新型桥梁，主要由钢筋混凝土和钢结构组合桁梁构成，而组合桁梁全部以 24～90mm 不等厚板焊接而成，设计技术要求高，施工难度大，如何控制杆件焊接变形、保证尺寸精度成为该桥制作生产的关键点，在生产制作过程中按规范采取不同焊接工艺进行测试评定，不断优化改进，最终产品质量达到技术要求，保证制作精度，顺利完成生产任务。

 

　　1 工程概况

 

　　某桥施工所在地域年平均温度 10℃，月平均最高29.1℃，月平均最低-8.9℃，温差较大，设计恒载为 75kN/m。桥梁长82m，计算跨径80m，桁高9m，节间距10m，桁中心距6.7m，桁架形式为无竖杆的三角形。此工程钢结构部分主要包括腹杆、耳板、拼接板、纵联、横撑等，本文主要介绍箱型腹杆的对接工艺。

 

　　2 Q345qE钢厚板焊接工艺

 

　　Q345qE钢为桥梁专用钢，能承受零下 40℃的低温冲击，具有较高的强度、韧性以及承受机车车辆的载荷和冲击的能力，且具备良好的抗疲劳性、一定的低温韧性和耐大气腐蚀性。

 

　　2.1 Q345qE钢的力学性能（见表 1）

 

　　2.2 Q345qE钢的焊接接头力学性能

 

　　2.2.1 焊缝强度

 

　　对接及水平角焊缝的屈服强度和抗拉强度均不低于母材标准值，其中，对接焊缝的屈服强度不高于母材实际值的100MPa，角焊缝的屈服强度不高于母材实际值的120MPa。如果焊缝屈服强度超出限定范围，则通过韧强I、L（Akv/ReL）来判定，对接焊缝韧强比不小于0.13，角接焊缝韧强比不小于0.10。

 

　　2.2.2 焊缝金属伸长率

 

　　不低于母材标准值。

 

　　2.2.3 接头韧性

 

　　对接焊缝和熔透角焊缝在-40℃时，V型缺口冲击功不低于47J。

 

　　2.2.4 冷弯

 

　　对接接头弯曲180°，试样受拉面上的裂纹总长不大于试样宽度的15％，且单个裂纹长度不大于3mm。

 

　　2.2.5 接头硬度不大于350HV。

 

　　2.2.6 宏观断面酸蚀

 

　　接头焊缝及热影响区表面不应有肉眼可见的裂纹、未熔合等缺陷，单道焊缝的成型系数为 1.2～2.0。

 

　　2.3 影响厚板

 

　　Q345qE焊接性能的因素钢材的焊接性能主要取决于它的化学成分以及厚度。Q345qE属于低合金高强度桥梁用结构钢，由于厚板焊接，其焊接性能主要受以下项目的影响。

 

　　在埋弧焊焊接过程中， 焊接材料的选择主要考虑到是否与焊接金属的强度、韧性和塑性相匹配，焊材与主材之间的焊接性能是否良好， 因此焊接材料选择应考虑下列因素。

 

　　2.3.1 焊缝的性能：低合金高强度钢焊接时，一般应选用与母材强度相当的焊接材料， 必须综合考虑焊缝金属的韧性、塑性及强度。 由于主材为 Q345qE 钢，对焊缝的低温冲击韧性要求严格，所以在选择焊接材料时，根据其力学性能，按照等强性、具有一定的弯曲性能和有良好焊接性的原则，结合国内焊接材料及同类钢板焊接的成果，初定埋弧焊焊丝为H08MnA，焊剂为HJ431。

 

　　2.3.2 工艺条件的影响：

 

　　2.3.2.1 坡口和接头形式的影响，采用同一焊接材料焊接同一钢种时，如果坡口形式不同，则焊缝机械性能各异 。根据GB/T986-1998《埋弧焊焊接缝坡口的基本形式与尺寸》，δ32钢板对接焊缝坡口角度范围为50°～80°，考虑焊接材料的经济适用性和焊接热变形因素， 确定坡口角度为55°～60°。

 

　　2.3.2.2 对于厚板焊接，由于厚板的冷裂倾向较大，第一层打底焊缝最容易产生裂纹，因此在选择焊接材料时，应选用强度稍低，塑性、韧性良好的含氢量尽可能低的焊材，以提高抗裂性能。 因此打底焊缝采用 ER50-6 碱性低氢焊条，可有效减少焊缝的裂纹产生。

 

　　2.3.3对比确定焊接材料:

 

　　2.3.3.1 埋弧焊接时，H08MnA焊丝主要应用于不开坡口的对接焊缝，不开坡口焊缝中母材的熔合比较大，将会有部分元素从母材溶入焊缝，此时采用合金成分较低的焊丝即可满足焊缝力学性能要求；焊接开坡口的对接焊缝时，因母材的熔合比相对较小，使得焊缝强度偏低，因此针对此项工程就必须选择含合金成分较高的H10Mn2焊丝。

 

　　2.3.3.2 由于焊缝接头需要其能承受零下40℃的低温冲击，具有较高的强度、韧性以及承受机车车辆的载荷和冲击的能力，且具备良好的抗疲劳性、一定的低温韧性和耐大气腐蚀性。 相比 HJ431 熔炼焊剂，SJ101 烧结焊剂的碱度调节范围更广，更有利于获得高韧性焊缝。

 

　　2.3.3.3 通过以上分析，结合实际焊接工艺评定《西建科(检)字第GXH11061402号》结果，在 Q345qE 的 δ32 厚板X型对接焊缝施工中，打底焊缝采用 ER50-6 二保焊丝；埋弧焊采用H10Mn2焊 丝，SJ101焊剂，均符合GB/T12470-2003的规定要求。

 

　　3 Q345qE钢厚板焊接变形控制

 

　　3.1焊接工艺措施

 

　　焊接变形主要是由材料、结构及焊接工艺因素决定的。一般情况下，施焊过程中的变形主要是焊缝收缩变形和局部受热引起的应力集中，对接构件可以通过在焊接前加长构件尺寸，施焊完成后整体加工端头的方法获得理想尺寸精度。但对于 80m 钢-混凝土组合桁梁厂内制作，由于箱型腹杆长度达到 10.821m，不方便采取施焊完成后再经机械加工方式制取端头制作工艺，因此对厚板焊接收缩量必须有完全准确的把控。对δ32mm厚板对接焊缝的收缩变形控制中，我们通过做焊接试件，屡次试验后，分析判断得出经验数据，最终采取预留焊接收缩量（将腹杆中部尺寸 6280mm 加大至6285mm），并采用正、反面交替多层焊接（正、反共焊 6道次，合理选择焊接工艺参数，采取小电流多道焊工艺，并严格控制热输入量和焊道层间温度）等措施，有效保证了构件的焊后尺寸精度。

 

　　3.2 焊接工艺参数选择

 

　　在焊接过程中，适当控制焊接电流、电压、焊接速度、焊接道数及合理选用焊丝、焊剂，是确保焊缝成型美观及焊接质量的关键要素。在此次腹杆δ32mm厚板对接焊缝中。

 

　　3.3检测结果

 

　　对焊接接头力学检测，各项指标诸如接头拉伸、侧弯、低温冲击、接头硬度和宏观断面酸蚀等，检测结果均符合设计要求。对焊接接头熔敷金属力学性能检测，检测结果符合设计要求。结合检测结果，证明针对 80m 钢-混凝土组合桁梁的厚板对接选用的焊接工艺参数是正确的，制定的各项措施得到了实践验证。

 

　　4 结语

 

　　在桥梁专用结构钢厚板的焊接过程中， 必须充分考虑到焊缝与母材之间的适应性， 通过对母材性能的充分了解和对坡口的适当选择，合理选用相应焊材，合理选择焊接参数，就能使其满足各项性能要求。 在实际施工过程中，根据工程实际，通过采用各类反变形措施控制尺寸精度，保证后期的装配施工。通过对80m钢-混凝土组合桁梁的Q345qE钢厚板对接焊缝研究及工艺评定试验，我们不断优化工艺，在该项工程中广泛应用，最终圆满完成任务。 在该项工程共计512道对接焊缝的施工中，一次性探伤成功率达到96.1%。

 

　　参考文献：

 

　　［1］中国机械工程学会.焊接手册 （第 2 卷 ）［M］.北京 ：机械工业出版社，1995.

 

　　［2］程世玉.如何提高 Q345qE 钢埋弧焊焊缝机械性能 ［J］.科学之友，2011（4）：44-46.

 

　　［3］ GB/T714-2008，桥梁用结构钢［S］.

 

　　［4］ GB/T986-1998，埋弧焊焊接缝坡口的基本形式与尺寸［S］.