铸钢与桥梁用结构钢焊接工法

铸钢与桥梁用结构钢焊接工法前言近年来,随着我国各类钢桥建造数量的不断增多,为适应地质条件、周围环境及美观设计的需要出现了各种异型的钢桥,同时对桥梁的结构用钢提出了更高的要求，如何保证不同钢材之间的焊接质量成为了一个新的技术难题。本工法以XX市XX城XX桥工程为载体，对铸钢与桥梁用结构钢的焊接工艺结合工程实践进行总结，可为同类型桥梁的设计和施工提供参考。XX市XX桥采用了世界上独一无二的“彩针型”独塔斜拉桥形式,桥塔与墩柱铰接、主梁与墩柱固结。主塔全长120米，共分三段，下塔和中塔为受力结构，上塔为装饰结构，下塔采用铸钢结构，材质为GS-20Mn5，中塔柱为Q345qd的三根厚壁圆管结构。铸钢与桥梁用结构钢的焊接在国内桥梁建设中尚没有可以借鉴的工艺，因此，为保证下塔柱铸钢件与中塔柱Q345qd的桥梁结构钢之间的焊接质量，进行了大量的焊接试验和焊接工艺的研究工作，确定了焊接工艺的主要工艺措施和预热温度，根据焊接工艺评定的检测结果，采用合理的接头设计和焊接焊接方法及焊接材料，并严格按照工艺要求，控制各项工艺参数，补偿收缩变形，减小焊接残余应力，通过合理的焊后热处理，通过各种试验和现场检测表明，焊接接头的强度满足施工要求和安全，获得了较为成功的焊接效果。《XX桥彩针型主塔及主墩施工技术研究报告》经XX市建设和交通委员会的鉴定，课题研究成果达到国际先进水平，其中认定在本工程中较好解决了铸钢与桥梁用结构钢的焊接技术难题。2工法特点2.1铸钢与桥梁结构用钢在桥梁建设中的焊接，在国内桥梁建设中首次采用，通过大量试验研究，形成一套合理的焊接工艺。2.2焊接难度大，要求高。铸钢下塔柱和钢管中塔柱均为主塔主要受力结构，且为高空中焊接作业，本工艺成功的解决了焊接的这一难题，确保了焊接质量。3适用范围本工法主要适用于铸钢件与桥梁结构钢之间的焊接，本工法中的焊接工艺对于铸钢与其它同等强度的钢材之间的焊接工艺具有借鉴和参照意义。4工艺原理对铸钢和桥梁结构钢两种不同材料的母材成分、化学性能、焊接性进行分析，选择合适的焊材和焊剂，根据结构特点、受力情况及现场施工操作性等状况确定合理的焊接坡口形式，并制作相应的焊接试件，进行试验分析，以此来确定两种材质焊接的最佳电流和电压，形成一套合理的焊接工艺。5施工工艺流程及操作要点5.1焊丝焊剂的选择针对母材成分、化学性能、焊接性及结构特点分析，选用焊接质量稳定、电弧热集中、焊后工件变形小、抗锈能力强的、抗裂性能好的焊丝焊剂。根据对母材的化学成分和力学分析结构形式，并结合焊接的特点，焊接时对于可采用自动焊接的部分采用的焊丝型号为φ4mmH08Mn2E，焊剂选用SJ101，采用埋弧自动焊接形式进行；对于采用自动焊不能完成时，选用J507Ni焊条进行手工焊接。在焊接前，首先制定焊接工艺指导书，并制作相应的焊接试件，检测合格后，根据焊接工艺指导书确定的具体焊接工艺参数进行施焊。5.2坡口形式撇考虑到桥塔受计力形式和钢管揪焊接的特点以劝及钢管与铸钢简件的焊接，并竟考虑到现场的菌操作性和施工使进度要求，综腔合各板材的厚闲度，同时为了茎便于各种设备鱼在焊接过程中撞能操作顺畅，绍在钢管内外两篮侧屯开筛K紧型坡口，反面丽清根双面焊接泳，如下图的坡庄口形式堤（烈t刊1洪为钢管黎，夸t区2累为铸钢）象。图5-1通查章这种亿坡糖口形式在按照序焊接工艺评定不指导书焊接完猪成后，送去作测各项检测绿和试验卫，各项结果满岸足技术施工要呜求。耕5.3厅准晋焊前准备束5令.3.1哨坡口清理杰将坡口及其边松缘福50m壁m加范围内除去水遮、油、锈等污户物，直至露出据金属光泽。临5平.3.2育焊前预热忆为改善焊接构辉件的焊接工艺吗性能，防止焊馋接区域金属的党温度梯度过大金，降低焊缝的遵冷却速度，减朱小焊接残余应蕉力，利于焊缝际中氢的析出，这减少裂纹的产渡生，焊前应对投焊接区域进行月预热，但是预僚热温度不宜过幕高，否则会降津低焊接街头的证韧性。间根据母材材质祖的不同，预热逮温度设定为：传铸钢件焊接将处眉250仗~派30汽0辉℃者，钢管的及内猜部加劲肋锈处速200浮~牌25裳0赵℃宣。殿预热采用丙锦烷黄—饰氧气火焰加热胸。在钢管内部棋焊道两侧各谨200mm艰范围内采用那耐高壳温艇,难保温隔热效果要好拆的硅酸铝保温唯棉进行保温。狂在焊道两侧距伸坡口边缘摧120mm涉范围内加热，火要求将整个焊表缝区域热透，俱加热完成后，毫对已加热且未座能及时焊接部敏位进行保温。倒保温范围为焊川缝中心每侧窑250mm萝双面保温。伟如下图窝2双所示：图5-2死5直.3.3辟焊缝收缩补偿龄在焊件结构的优适当位置进行硬加热，使它产傅生于焊缝收缩泊方向相反的伸届长变形。在焊吼缝冷却时，加忠热区的收缩方崇向与焊缝的收犬缩方向相同，你抵消了部分在不焊接过程中产锦生的收缩变形谊，从而达到减通小内应力的目怎的。为此，我额们选择在焊缝蜡周围的钢板上衣，铸钢与钢管红的连接处是沿猾圆周方向上取浇若干位置加热网，在钢管与钢军管之间连接处沾选取沿径向取嫂若干位置加热歇，如下图所示舱。加热区域的胁尺寸置为宁250著~派300mm筹，宽为邪120mm轿，加热温度与誉预热温度相同皆。貌图粒5-颂3增问铸钢与钢管加廊热区域甲5.塌4玉敬艰焊接方法年5雀.英4纳.1墙小热输入施焊才为了不使焊缝览过热，提高焊愿缝的抗裂能力怖，采用小热量俭输入的焊接方贡法。容具体措施为：攀低电压、小电炉流、高速焊接破；采用短段、挎短弧焊接；焊茧枪不摆动或者版摆动幅度较小友，以获得较窄杀的焊道；焊缝业的熔深要浅。限焊层厚度要求胆尽量薄。围5耕.芳4补.2村逐步对称退焊王和分段多层焊们法昼将焊缝中的涉帝及的圆形焊道难分层多段进行馆焊接，每段长闹度约连为侨300规~农400mm肚，多层施焊，费每层焊道都采太用逐步对称退卷焊（如图丝5-充4各），以利于焊储接应力的逐步触释放。你图徐5-坡4认漠退焊焊接顺序捆示意图域5盯.烘4榜.3绢焊缝锤击佣在焊接过程中祸，在热状态下友，采用带有小迎圆弧面的小锤男锤击焊缝金属充表面，使得焊腊缝得以延展，工以减小焊缝残越余收缩应力。稻锤击应均匀适旷度，避免过分茄锤击产生裂纹州。温度低耽于娱10缘0肠℃颗时，禁止锤击裳。涨5淘.圈5欧鸣焊接工艺参数观根据上述的焊须接方法和措施摘要求，控制焊迅接热输入，主泰要焊接工艺参宇数控制如下表袜：今表免5非-1龄厨埋弧自动焊施祸焊工艺参数谎焊配丝换φ备4mm火焊剂伸电流著（没A乳）纵焊速天（抄m/误h猴）暑备注端极性孩层温妇H08Mn2苹E遭SJ101户650±10筋21±1首首道蚂直流反接拘＞味10昌0胸℃豆670±10蛛21±1堆其余言表矿5祖-2腊素手工焊送焊接工艺参数体焊赶条趁）灿电流慧（铁A剑）页电压饰（护V织）屡层温乓J507Ni滚1尤3殊0霞±10爆2呜0稍~艇26耻＞兆10揉0兆℃塑5.6锅础焊后处理依曲杨焊缝表面处理笔为了避免焊缝壮表面出现应力远集中现象，焊杯缝表面应圆滑锦过渡，不得出胀现咬边及弧坑份等缺陷，并在烘焊后对焊缝表辫面进行打磨。贴米焊后加热很焊后加热的目严的是促使焊接邀接头中的氢溢港出，防止产生霉延迟裂纹，加攻热温度与预热丸温度相同。恒随温保断持肃1骤h门。持宇焊后保温稳为了保证焊件街焊后的冷却速视度，防止产生瞎裂纹，焊后加喜热完成之后，缘采用丢50mm奏后的硅酸铝保土温棉对焊道区筝域进行保温。此5济.殿7物片鹊劳动力组织刺本工法采用的驶劳动力组织如印下表所示：湾表洲5蜡-3怒鹅劳动力组织计叶划表月序号永工种扬人数票备注区1膛管理人员荡2师现场管理及协咸调葵2粉电焊工替10销焊接、矫正污3骤电工希2滤现场用电管理磨4姜测量工蜡2和网格拱燕标高控制重5内技术员坡1盾方案制作、现南场指导降6退现场指挥掘1紧现场调度指挥喇7仗起重工貌1延网格拱滑的起吊结试拼装育6青辛堵材料量与设备聪6.1嘴劣颈主要材料锤菌衫纸钢材：阅铸钢符材质为辞GS-20俩Mn杂5致、洒桥梁用钢宝材质堪为开Q345q揉D范的钢扑管管6.祥1.布2垂买慨焊接材料：埋该弧焊接采用功φ移4mm后H08Mn诞2E汇焊丝陪,仗忆焊拐剂滥SJ101申；伸手工焊接焊脏条必J507Ni伙。践陕6.2受批屋机具设备概刮岂本工程所使用丝的机具设备如海下表所列：担表碍6糕-1僵疯主要机具设备舱表寻设备或机械名鹿称姐规格型号排单位念数量己用途约埋弧自动焊机增台彻2印焊接浆手工电弧焊机惩台鞠6句焊接军烘干机听台邮3铃烘干焊材理龙门吊车佳75仗t/债18m哲台研1不吊装境超声波探伤仪问PXUT-2南11B缘台娘1蛾焊缝检测颂磁粉探伤仪传MT-3礼台自1棚焊缝检测匆经纬仪步TDJ2E样台具1怀测量定位禾全站仪雹徕固卡双TC1201钳台珠1破测量定位拦7唯.1堂跨吧工程质量控制锋标准戏吨浸本工程所有钢遣板经过检测，宜检测结果应绒满足《低合金辰高强结构钢》再（锐GB/T15势91-9抄4哄）块和烦《焊接结构用企低合金铸钢茂》密DIN17适182蓝的相关规定。衔7菊.晕1.2蝶供秒焊接完成后，醉对其结构，形屯式进行检验，立均符合《钢结欢构工程施工质庸量验收规范》纤（溪GB5020虽5-200稍1假）群的相关规定。铜表局7烧-1慈鼻削炭一、二级焊缝用质量等级及缺胶陷分级沾焊缝质量等级误一级谢二级拐内部缺陷锡超声波探伤抢评定等级节Ⅱ凯Ⅲ候检验等级润B毅级络B眨级夫探伤比例外100%础20%孝内部缺陷巾射线探伤请评定等级遣Ⅱ腐Ⅲ泪检验等级夫A口B网级干A坡B垃级纱探伤比例坝100%烈20%吨注：探伤比例票的计数方法应扬按以下原则确杨定：侄（炉1订）对工厂制作世焊缝、应按每触条焊缝计算百贺分比、且探伤译长度应不小溉于享200m露m悦，当焊缝长度职不缩足楚200m毕m是时，应对整条骤焊缝进行探伤希；晴（召2核）对现场安装协焊缝，应按同血一类型、同一喝施焊条件的焊午缝条数计算百演分比，探伤长梁度应不小柔于湖200m陆m惹，并应不小概于顷1建条焊缝。毙7裹.滩2努淹质量港保证措施负帮港严格位按赴ISO900托1挣：奏200芒0塌质量管理体系么进行，建立健公全质量保证组峰织体系，实行销全过程质量控皇制以确保工程脂质量。凑绸络严格执行质量邮管理制度，认梅真按有关规范碌和设计图纸施座工。兴7.2.刘3价猴焊接工作的质磨量控制赖1.畅焊接应按焊接市工艺评定报告如的参数和编制煤的钢结构加工蹦工艺进行施焊例。潮2.葛对焊缝首先进患行外观检查，羞然后再按照相躁关规范要求进则行相关的探伤睡检查。系7.2.览4肢标严格按照检验链试验计划进行艺各种检验和试勿验。形8垮写悄安全措施画8蜘.1退拴谜搞好安全技术扇交底，并做好滑记录，针对鼠铸钢和桥梁用辜结构钢焊接工童艺的插特点，向操作碎人员提出每一日步操作的安全授技术要求。霞8壳.2唐所有现场人员开必须佩戴安全珠帽，高空作业潜人员必须佩戴嫌安全带。患8散.和3旨晚梨加强对现场各殊种车辆的指挥竖协调。折8垃.市4籍拥衫遇到大风、大镰雨等不利施工柏的天气时，要简停止操作，待笼天气好转时继摔续施工。奶9跳隐环保措施地9尼.泥1浮示网焊接方法选择赴时，焊接条件扯允许的前提下护优先选用自动赤化程度高的焊轻接方法进行焊准接；选用低尘圈低毒性焊接材侵料，以降低电虽焊烟尘的浓度孕和毒性；改善锯焊工的作业条贵件，减少电焊贿烟尘污染批。刷9票.砌2燕桥蝇选择合理的切裹割、矫正设备仪，控制加工制绑作过程的噪声仁到合理的范围宿。话9且.妈3麦识对作业人员配我备必需的个人宏防护用品，同劳时进行必要的礼职业安全卫生所知识教育，提昂高其职业卫生司意识，降低职耍业病发病率。锤1纤0插旱效益分析帜利用渡本工法进行介XX劝市塘XX奶城寇XX斤桥工程中钢演塔困铸钢下塔柱和洞中塔柱钢塔的塑焊接。讽XX醋桥主塔结构新肺颖，结构刚度公较大，焊接空负间狭小，焊接呼难度大，采用惊本工法中的工烘艺较好的解决锈了铸钢件与桥恳梁结构钢的焊牛接难题，确保粥了焊接质量。降同时本工法的扫工艺也弥补了匙国内桥梁建设偿中铸钢件与桥任梁结构钢焊接瑞连接的空白，迈对同类工程的箱施工孩都具有借鉴和酿指导意义，具筝有明显的社会乔效益。呼1傍1借太应用实例闸XX双市或XX属城办XX寿桥工程魔。至11.1瞒通工程概况饱XX抚桥工程唇采用了两视个柔“闷彩针拒形傲”熟独塔斜拉桥跨牲越独流减河两障侧的深槽架，全长聪129劳6西米希，主跨最大跨麦径为逗13退8纳米肉，主塔总高度蹲为字12首0藏米摩，与水平面停成志78抱°辞，共季分盾3咏段，下塔柱为堪铸钢结构，长循1党7助米学，中塔柱高乎7专2骤米霞，由三根外径摇为蓝1200mm宿厚度为端50mm姑的钢截管组成，上塔禽柱高沿3设1映米悲，为无缝钢管济拼接而成的装静饰性结构。下拒塔柱铸钢件的智材质为湿GS-20M温n酒5劲的买铸钢喝，中塔柱御材质轮为悄Q345