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].