桥梁钢结构焊接技术交流课件

1、桥梁钢结构焊接技术交流大纲周昭伟（2009、11、26 武汉） 一、桥梁钢结构的焊接特点1、现代铁路桥梁的特点 栓焊结构代替了铆接结构 用全焊结构的接点代替了铆接结构和铆焊联合结构接点。 载荷增大，须采用高强钢及大厚度钢材，最大板厚达到56mm，对钢材质量有更高的要求。 列车速度从80公里/小时提高到120、250、350公里/小时，承受苛刻的动载负荷，要求钢材及其焊接接头有良好的抗疲劳性能。 许多桥梁要在全天候高寒环境中运行，要求钢材及其焊接接头有良好的低温韧性和低温抗脆断性能。 桥梁建造质量要求达到万无一失。2、现代铁路桥梁的焊接特点 对焊接质量的要求更高，保证焊接接头有足够的强度，还应有

2、良好的低温韧性（-40）和抗疲劳性能。 要求掌握各种厚板及大厚板焊接技术和各种接头型式的焊接技术。 要求采用现代的优质焊接材料。 要求采用优、高效的焊接方法。 要求有先进、科学、严格的焊接质量保证体系。 要求有先进的检测和探伤技术。焊接性的具体内容 工艺焊接性。包括： 热焊接性焊接过程对焊接热影响区组 织性能及产生缺陷的影响。 冶金焊接性冶金反应对焊缝性能和产 生缺陷的影响。 使用焊接性 焊接接头或整体结构满足各种使用性能的程度，包括： 力学性能、低温韧性、抗脆断性能、抗疲劳性能、抗腐蚀性能、耐磨性能等。影响焊接性的因素 钢材因素化学成分、冶炼轧制状态、热处理条件、组织状态、力学性能等。 设计

3、因数焊接结构和焊接接头形式、接口端面的过渡、焊缝的布置、焊缝应力集中与多向应力状态等。2、钢材焊接性的分析与试验评定 对于新钢材、新结构、新工艺方法在正式使用施工之前，都要经过焊接性分析与试验，以评定其工艺焊接性及使用焊接性是否能达到要求，作为制订焊接工艺的依据。 3、工艺焊接性试验方法、工艺焊接性的间接预测法 钢的碳当量公式（Ceq）。 钢的焊接冷裂纹敏感指数（Pcm） 钢的焊接热影响区最高硬度法（HAZ HVmax），一般应 HVmax350（依据钢材种类或强度级别而异）。、焊接裂纹试验方法 焊接热裂纹试验方法（评定热裂纹的敏感性） T型接头试验法 可调拘束热裂纹试验法 焊接冷裂纹敏感性试

4、验法（确防止冷裂纹的最低预热温度 斜Y型坡口焊接裂纹试验法（铁研法） 插销试验法 焊接接头抗脆断性能试验 型缺口冲击试验，测定脆性转变温度 能量准则Akv降低到20J（15ft-lb）或40J（30 ft-lb）为脆性转变温度。 断口准则断口上的晶粒端面达到50时为脆性转变温度。 形变特征准则断裂后其缺口根部相对收缩量达到3.8时的温度取为脆性转变温度。落锤试验法，采用动载荷简支弯曲法测定材料无塑性脆性转变温度，简称NDT试验。宽板拉伸试验法（Wells）（根据标距510mm内产生0.5应变值的温度作为材料的最低使用温度5、焊接材料的合理选择 焊缝强度合理匹配（等强匹配：焊缝强度基材强度，但不

5、高于过多）。 焊缝、熔合线、热影响区的冲击韧性高于指定温度下的冲击韧性。 焊材的工艺性能良好（焊缝成形好、无气孔、无夹渣）。 焊材的抗裂性好。 焊缝其他性能指标均能达到要求。6、焊接工艺参数的合理选择 通过焊接工艺评定试验选定焊接工艺参数 焊接工艺参数基本内容： 焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、预热温度、层间温度、后热温度、焊后热处理温度（保温时间）、保护气体纯度与流量、焊条焊剂烘干温度与时间等。三、桥梁焊接技术几个主要问题的讨论 1、关于基材的全面性能指标与质量的控制问题 桥梁钢按屈服极限分级，如 Q345q（A、B、C、D、E） Q370q（A、B、C、D、E） Q420q （A、

6、B、C、D、E） 以前旧钢号是以主要化学成分和含碳量组成，如16Mnq，15MnVNq，14MnNbq等，化学成分的因素明显。 现行钢号未反映化学成分，特别是微量合金元素如钒、铌、钛，出现异常，应关注这些元素的存在和影响。 近年来随着我国冶金工业的技术进步，采取各种先进的冶炼、轧制和热处理技术，使钢材的关键成分得到控制，降低，杂质，如C、S、P、O2含量很低，微观夹杂物含量亦很低，钢材的韧、塑性水平提高很多，钢材的焊接性水平有极大提高，给焊接质量的稳定性提供了基本保证。 夹杂物含量与分布、钢材的各向异性，特别是大厚板的厚度方向（Z向）性能，仍然是当前生产中常遇到的问题。 大厚板（如44-56m

7、m厚）因夹杂物含量与分布不均匀引起分层组织，容易引起焊接接头的层状撕裂（常出现在箱形梁的棱角接头、开双面坡口T型接头的翼板、开双面坡口的十字接头、插糟焊缝中）。 上述重要焊缝周围区域的年无损检测极为重要，不可忽视。 E级钢及Z向钢的出现，情况大为改观。 桥梁用钢有些是热处理后供货（如正火供货），生产时如果工艺不当（如超温），会出现塑性、韧性降低，整形时断裂，亦不可忽视。 严防正火超温引起的性能下降。 超强控制有时出现困难的原因及调节措施： T型接头单道焊缝的强度容易偏高，因为T型接头三向散热。 焊接材料与基材化学成分搭配不合适，焊接材料化学成分应考虑更多，应更多了解国内、外焊接材料系列品种。 调整坡口形式与尺寸调节焊缝强度 调整焊接规范（线能量、预热温度，层间温度等）来调节焊缝强度。 3、预热、层间温度严格控制的必要性 热的作用是降低冷却速度（降低t8/5）、降焊接内应力、减少马氏体的形成，主要防止出现冷裂纹（延迟裂纹、层状撕裂），提高接头的年韧性。 点焊冷却速度快、焊接应力大、焊缝厚度薄，容易开列裂，应严格保证点固焊的预热温度，焊缝长度和适当厚度，不可忽