摘  要：文中結合實際作者工作經驗，主要介紹了橋梁施工的厚板焊接技術，供大家參考。

 

　　關鍵詞：橋梁施工；厚板；焊接技術

 

　　中圖分類號：TU7   文獻標識碼：A   文章編號：2095-2104（2012）

 

　　某混凝土組合桁梁，是一種新型橋梁，主要由鋼筋混凝土和鋼結構組合桁梁構成，而組合桁梁全部以 24～90mm 不等厚板焊接而成，設計技術要求高，施工難度大，如何控制桿件焊接變形、保證尺寸精度成為該橋制作生產的關鍵點，在生產制作過程中按規范采取不同焊接工藝進行測試評定，不斷優化改進，最終產品質量達到技術要求，保證制作精度，順利完成生產任務。

 

　　1 工程概況

 

　　某橋施工所在地域年平均溫度 10℃，月平均最高29.1℃，月平均最低-8.9℃，溫差較大，設計恒載為 75kN/m。橋梁長82m，計算跨徑80m，桁高9m，節間距10m，桁中心距6.7m，桁架形式為無豎桿的三角形。此工程鋼結構部分主要包括腹桿、耳板、拼接板、縱聯、橫撐等，本文主要介紹箱型腹桿的對接工藝。

 

　　2 Q345qE鋼厚板焊接工藝

 

　　Q345qE鋼為橋梁專用鋼，能承受零下 40℃的低溫沖擊，具有較高的強度、韌性以及承受機車車輛的載荷和沖擊的能力，且具備良好的抗疲勞性、一定的低溫韌性和耐大氣腐蝕性。

 

　　2.1 Q345qE鋼的力學性能（見表 1）

 

　　2.2 Q345qE鋼的焊接接頭力學性能

 

　　2.2.1 焊縫強度

 

　　對接及水平角焊縫的屈服強度和抗拉強度均不低于母材標準值，其中，對接焊縫的屈服強度不高于母材實際值的100MPa，角焊縫的屈服強度不高于母材實際值的120MPa。如果焊縫屈服強度超出限定范圍，則通過韌強I、L（Akv/ReL）來判定，對接焊縫韌強比不小于0.13，角接焊縫韌強比不小于0.10。

 

　　2.2.2 焊縫金屬伸長率

 

　　不低于母材標準值。

 

　　2.2.3 接頭韌性

 

　　對接焊縫和熔透角焊縫在-40℃時，V型缺口沖擊功不低于47J。

 

　　2.2.4 冷彎

 

　　對接接頭彎曲180°，試樣受拉面上的裂紋總長不大于試樣寬度的15％，且單個裂紋長度不大于3mm。

 

　　2.2.5 接頭硬度不大于350HV。

 

　　2.2.6 宏觀斷面酸蝕

 

　　接頭焊縫及熱影響區表面不應有肉眼可見的裂紋、未熔合等缺陷，單道焊縫的成型系數為 1.2～2.0。

 

　　2.3 影響厚板

 

　　Q345qE焊接性能的因素鋼材的焊接性能主要取決于它的化學成分以及厚度。Q345qE屬于低合金高強度橋梁用結構鋼，由于厚板焊接，其焊接性能主要受以下項目的影響。

 

　　在埋弧焊焊接過程中， 焊接材料的選擇主要考慮到是否與焊接金屬的強度、韌性和塑性相匹配，焊材與主材之間的焊接性能是否良好， 因此焊接材料選擇應考慮下列因素。

 

　　2.3.1 焊縫的性能：低合金高強度鋼焊接時，一般應選用與母材強度相當的焊接材料， 必須綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及強度。 由于主材為 Q345qE 鋼，對焊縫的低溫沖擊韌性要求嚴格，所以在選擇焊接材料時，根據其力學性能，按照等強性、具有一定的彎曲性能和有良好焊接性的原則，結合國內焊接材料及同類鋼板焊接的成果，初定埋弧焊焊絲為H08MnA，焊劑為HJ431。

 

　　2.3.2 工藝條件的影響：

 

　　2.3.2.1 坡口和接頭形式的影響，采用同一焊接材料焊接同一鋼種時，如果坡口形式不同，則焊縫機械性能各異 。根據GB/T986-1998《埋弧焊焊接縫坡口的基本形式與尺寸》，δ32鋼板對接焊縫坡口角度范圍為50°～80°，考慮焊接材料的經濟適用性和焊接熱變形因素， 確定坡口角度為55°～60°。

 

　　2.3.2.2 對于厚板焊接，由于厚板的冷裂傾向較大，第一層打底焊縫最容易產生裂紋，因此在選擇焊接材料時，應選用強度稍低，塑性、韌性良好的含氫量盡可能低的焊材，以提高抗裂性能。 因此打底焊縫采用 ER50-6 堿性低氫焊條，可有效減少焊縫的裂紋產生。

 

　　2.3.3對比確定焊接材料:

 

　　2.3.3.1 埋弧焊接時，H08MnA焊絲主要應用于不開坡口的對接焊縫，不開坡口焊縫中母材的熔合比較大，將會有部分元素從母材溶入焊縫，此時采用合金成分較低的焊絲即可滿足焊縫力學性能要求；焊接開坡口的對接焊縫時，因母材的熔合比相對較小，使得焊縫強度偏低，因此針對此項工程就必須選擇含合金成分較高的H10Mn2焊絲。

 

　　2.3.3.2 由于焊縫接頭需要其能承受零下40℃的低溫沖擊，具有較高的強度、韌性以及承受機車車輛的載荷和沖擊的能力，且具備良好的抗疲勞性、一定的低溫韌性和耐大氣腐蝕性。 相比 HJ431 熔煉焊劑，SJ101 燒結焊劑的堿度調節范圍更廣，更有利于獲得高韌性焊縫。

 

　　2.3.3.3 通過以上分析，結合實際焊接工藝評定《西建科(檢)字第GXH11061402號》結果，在 Q345qE 的 δ32 厚板X型對接焊縫施工中，打底焊縫采用 ER50-6 二保焊絲；埋弧焊采用H10Mn2焊 絲，SJ101焊劑，均符合GB/T12470-2003的規定要求。

 

　　3 Q345qE鋼厚板焊接變形控制

 

　　3.1焊接工藝措施

 

　　焊接變形主要是由材料、結構及焊接工藝因素決定的。一般情況下，施焊過程中的變形主要是焊縫收縮變形和局部受熱引起的應力集中，對接構件可以通過在焊接前加長構件尺寸，施焊完成后整體加工端頭的方法獲得理想尺寸精度。但對于 80m 鋼-混凝土組合桁梁廠內制作，由于箱型腹桿長度達到 10.821m，不方便采取施焊完成后再經機械加工方式制取端頭制作工藝，因此對厚板焊接收縮量必須有完全準確的把控。對δ32mm厚板對接焊縫的收縮變形控制中，我們通過做焊接試件，屢次試驗后，分析判斷得出經驗數據，最終采取預留焊接收縮量（將腹桿中部尺寸 6280mm 加大至6285mm），并采用正、反面交替多層焊接（正、反共焊 6道次，合理選擇焊接工藝參數，采取小電流多道焊工藝，并嚴格控制熱輸入量和焊道層間溫度）等措施，有效保證了構件的焊后尺寸精度。

 

　　3.2 焊接工藝參數選擇

 

　　在焊接過程中，適當控制焊接電流、電壓、焊接速度、焊接道數及合理選用焊絲、焊劑，是確保焊縫成型美觀及焊接質量的關鍵要素。在此次腹桿δ32mm厚板對接焊縫中。

 

　　3.3檢測結果

 

　　對焊接接頭力學檢測，各項指標諸如接頭拉伸、側彎、低溫沖擊、接頭硬度和宏觀斷面酸蝕等，檢測結果均符合設計要求。對焊接接頭熔敷金屬力學性能檢測，檢測結果符合設計要求。結合檢測結果，證明針對 80m 鋼-混凝土組合桁梁的厚板對接選用的焊接工藝參數是正確的，制定的各項措施得到了實踐驗證。

 

　　4 結語

 

　　在橋梁專用結構鋼厚板的焊接過程中， 必須充分考慮到焊縫與母材之間的適應性， 通過對母材性能的充分了解和對坡口的適當選擇，合理選用相應焊材，合理選擇焊接參數，就能使其滿足各項性能要求。 在實際施工過程中，根據工程實際，通過采用各類反變形措施控制尺寸精度，保證后期的裝配施工。通過對80m鋼-混凝土組合桁梁的Q345qE鋼厚板對接焊縫研究及工藝評定試驗，我們不斷優化工藝，在該項工程中廣泛應用，最終圓滿完成任務。 在該項工程共計512道對接焊縫的施工中，一次性探傷成功率達到96.1%。

 

　　參考文獻：

 

　　［1］中國機械工程學會.焊接手冊 （第 2 卷 ）［M］.北京 ：機械工業出版社，1995.

 

　　［2］程世玉.如何提高 Q345qE 鋼埋弧焊焊縫機械性能 ［J］.科學之友，2011（4）：44-46.

 

　　［3］ GB/T714-2008，橋梁用結構鋼［S］.

 

　　［4］ GB/T986-1998，埋弧焊焊接縫坡口的基本形式與尺寸［S］.