CN115283800A - 一种双金属高强度复合桥梁钢x型接头的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，先在两块复合钢板的对接处双面加工坡口，并将焊道设计为包括第1道的打底层、第2～5道的填充层、第6道的过渡层、第7～8道的盖面层，采用实心焊丝富氩气体保护焊先进行第1道焊道焊接；采用药芯焊丝进行第2～3道焊道的焊接；将两块复合钢板翻转，采用药芯焊丝进行第4～5道焊道的焊接；采用不锈钢药芯焊丝进行过渡层焊接；之后采用不锈钢药芯焊丝进行盖面层焊接。本发明方法操作简便，焊缝熔合良好，无裂纹、气孔、夹杂、夹渣等焊接缺陷，焊缝外观成型良好，焊缝过渡匀顺，接头焊缝力学性能符合标准要求，有优良的低温冲击韧性，复合层焊缝抗腐蚀性能良好。

Description

一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法
技术领域
本发明创造属于桥梁焊接工艺技术领域，尤其是涉及一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法。
背景技术
铁路桥梁钢桥面结构在使用过程中防腐非常重要，随着对钢桥高可靠性和低使用维护成本、长寿命等要求的不断提高，传统重涂装体系防腐寿命已经不能够满足桥梁设计使用年限。为提高铁路桥面整体耐腐蚀能力，不锈钢-桥梁钢双金属复合钢板开始逐渐在铁路桥梁桥面板结构得到应用。铁路桥面在服役过程中，列车荷载的作用下，产生垂直于桥轴方向的竖向挠曲变形，在横隔板弧形切口周边焊缝产生较大面内弯曲应力和剪应力，此处焊缝容会产生疲劳裂纹。现有技术中，桥面块体制作时，通常都是采用“正装”制作工艺，桥面板纵向对接焊缝通常为V型坡口，采用单面焊双面成型技术，标准要求复合钢板对接焊缝先焊接基层，再焊接过渡层，最后焊接复合层。若是直接采用桥面块体“倒装”制作工艺，就无法按照标准焊接程序进行施焊，若无法按照标准程序进行焊接，也可以先焊接复合层，再焊过渡层，最后焊基层，但是在这种情况下，若先焊接复合层，最后焊接基层，基层桥梁钢焊接材料必须采用与过渡层相同的奥氏体不锈钢焊接材料，如此会降低复合桥面板对接焊缝力学性能，同时还会增加不锈钢焊丝用量，材料制作成本高。鉴于以上原因，如何从焊接材料的选择、焊接坡口的设计及焊接工艺参数的调整等各方面控制来保证焊缝接头力学性能符合标准要求，同时能够大幅度降低施工成本，已成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，步骤如下：
S1、在两块复合钢板的对接处双面加工坡口，坡口双面整体呈X型坡口，坡口角度为38°～48°；X型坡口的上部坡口深度大于下部坡口深度；需要指出的是，焊接前需将机加工后的X型坡口两侧30mm范围内打磨清洁，露出金属光泽；
所述复合钢板包括Q500qE材质的基层和316L材质的复合界面层；所述基层包括质量百分比如下的组分：C：≤0.11％，Si：≤0.55％，Mn：1.00％～1.60％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Cu：≤0.30％，Ni：≤0.30％，Cr：≤0.50％，Mo：≤0.30％，余量为Fe；所述复合界面层包括质量百分比如下的组分：C：≤0.03％，Si：≤0.75％，Mn：≤2.0％，S：≤0.030％，P：≤0.045％，Ni：10.0％～14.0％，Mo：2.0％～3.0％，Cr：16.0％～18.0％，余量为Fe；
S2、采用码板进行组装，X型坡口最小宽度位置的间隙控制在6～8mm，并在复合界面层一侧设置有陶瓷衬垫，需要指出的是，X型坡口最小宽度位置处在复合界面层处，坡口最窄位置处于复合界面层；
S3、采用气体保护焊在基层和复合界面层进行焊道焊接；
所述焊道包括第1道的打底层、第2～5道的填充层、第6道的过渡层、第7～8道的盖面层；所述打底层、填充层均位于基层内；所述过渡层位于基层与复合界面层相复合处；所述盖面层位于复合界面层内；焊接时，采用实心焊丝富氩气体保护焊先进行第1道焊道焊接；实心焊丝采用ER69-G，直径为1.2mm，所述实心焊丝包括质量百分比如下的组分：C：≤0.12％，Si：0.4％～0.9％，Mn：1.5％～2.0％，S：≤0.015％，P：≤0.020％，Ni：0.5％～1.5％，余量为Fe；
S4、用药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第2～3道焊道的焊接；
S5、当第1～3道焊道焊接好后，将两块复合钢板翻转，使得上下坡口颠倒，然后打磨第4～5道焊道并去除陶瓷衬垫，继续采用上述药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第4～5道焊道的焊接；
所述药芯焊丝采用T624T1-1C1A-GXU，直径为1.2mm；所述药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：≤0.1％，Si：≤0.8％，Mn：1.0％～1.8％，S：≤0.015％，P：≤0.020％，Ni：0.8％～2.0％，余量为Fe；
S6、采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行过渡层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS309L-FC11，直径为1.2mm；所述不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：≤0.04％，Si：≤1.0％，Mn：0.5％～2.5％，S：≤0.015％，P：≤0.030％，Ni：12.0％～14.0％，Cr：22.0％～25.0％，Mo：≤0.75％，Cu：≤0.75％，余量为Fe；
S7、采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行盖面层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS316L-FC11，直径为1.2mm；所述不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：≤0.04％，Si：≤1.0％，Mn：0.5％～2.5％，S：≤0.015％，P：≤0.030％，Ni：11.0％～14.0％，Cr：17.0％～20.0％，Mo：2.0％～3.0％，Cu：≤0.75％，余量为Fe。
进一步，所述打底层焊接时，保护气体为体积比80％Ar和体积比20％CO2，气流量20～25L/min，焊接电流140～150A，焊接电压16～18V，焊速160～170mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
进一步，所述填充层焊接时，气体CO2气流量15～20L/min，焊接电流250～270A，焊接电压27～29V，焊速280～320mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
进一步，所述过渡层焊接时，气体CO2气流量15～20L/min，焊接电流210～230A，焊接电压25～27V，焊速270～330mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
进一步，盖面层焊接时，气体CO2气流量15～20L/min，焊接电流230～250A，焊接电压25～27V，焊速270～330mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
进一步，所述打底层的厚度为3mm。
进一步，填充层焊接时为多层多道焊接，控制层间温度不高于150℃；填充层的第5道焊道与所述复合界面层之间的距离为1～2mm。
进一步，所述过渡层的厚度为2～3mm。
进一步，所述基层的厚度为16mm。
进一步，所述复合界面层的厚度为3mm。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明方法操作简便，焊缝熔合良好，无裂纹、气孔、夹杂、夹渣等焊接缺陷，焊缝外观成型良好，焊缝过渡匀顺。打底层采用抗裂型好、力学性能匹配的实心焊丝ER69-G富氩气体保护焊焊接能减少合金元素的烧损，保证焊缝力学性能；填充层采用焊接工艺性能好、力学性能匹配的药芯焊丝T624T1-1C1A-GXU二氧化碳气体保护焊焊接；过渡层采用高Cr和高Ni药芯焊丝TS309L-FC11焊接，可降低合金元素的稀释和减少热影响区；盖面层采用与复合界面层316L化学成分相近的药芯焊丝TS316L-FC11焊接，可保证焊缝盖面层具有良好的耐腐蚀性能，盖面层焊接采用小线能量，单层多道，降低焊缝金属稀释，获得较窄的焊缝及较浅的熔深，通过焊接材料的选择，使得焊缝各项力学性能满足标准和设计要求。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造接头坡口处的结构示意图；
图2为本发明创造接头焊道熔覆的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，如图1至图2所示，步骤如下：
S1、在两块复合钢板的对接处双面加工坡口，坡口双面整体呈X型坡口，坡口角度为38°～48°；X型坡口的上部坡口深度为11mm，下部坡口深度为8mm；将机加工后的X型坡口两侧30mm范围内打磨清洁，露出金属光泽；
所述复合钢板包括Q500qE材质的基层和316L材质的复合界面层；其中，所述基层包括质量百分比如下的组分：C：≤0.11％，Si：≤0.55％，Mn：1.00％～1.60％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Cu：≤0.30％，Ni：≤0.30％，Cr：≤0.50％，Mo：≤0.30％，余量为Fe；
所述复合界面层包括质量百分比如下的组分：C：≤0.03％，Si：≤0.75％，Mn：≤2.0％，S：≤0.030％，P：≤0.045％，Ni：10.0％～14.0％，Mo：2.0％～3.0％，Cr：16.0％～18.0％，余量为Fe；
S2、采用码板进行组装，X型坡口最小位置的间隙控制在6～8mm，并在复合界面层一侧设置有陶瓷衬垫；
S3、采用气体保护焊在基层和复合界面层进行焊道焊接；
所述焊道包括第1道的打底层、第2～5道的填充层、第6道的过渡层、第7～8道的盖面层，如图2所示，焊道处1-8为上述各层的序号标记，比如，序号4代表填充层，序号6代表过渡层，序号8代表盖面层。所述打底层、填充层均位于基层内；所述过渡层位于基层与复合界面层相复合处；所述盖面层位于复合界面层内。
焊接时，采用实心焊丝富氩气体保护焊先进行第1道焊道焊接；实心焊丝采用ER69-G，直径为1.2mm，所述实心焊丝包括质量百分比如下的组分：C：≤0.12％，Si：0.4％～0.9％，Mn：1.5％～2.0％，S：≤0.015％，P：≤0.020％，Ni：0.5％～1.5％，余量为Fe；打底层焊接时，保护气体为体积比80％Ar和体积比20％CO2，气流量20～25L/min，焊接电流140～150A，焊接电压16～18V，焊速160～170mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；
S4、用药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第2～3道焊道的焊接；
S5、当第1～3道焊道焊接好后，将两块复合钢板翻转，使得上下坡口颠倒，然后打磨第4～5道焊道并去除陶瓷衬垫，继续采用上述药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第4～5道焊道的焊接；
所述药芯焊丝采用T624T1-1C1A-GXU，直径为1.2mm；所述药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：≤0.1％，Si：≤0.8％，Mn：1.0％～1.8％，S：≤0.015％，P：≤0.020％，Ni：0.8％～2.0％，余量为Fe；填充层焊接时为多层多道焊接，控制层间温度不高于150℃，气体CO2气流量15～20L/min，焊接电流250～270A，焊接电压27～29V，焊速280～320mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；焊接结束后，所述填充层的第5道焊道与复合界面层之间的距离为1～2mm；
S6、采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行过渡层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS309L-FC11，直径为1.2mm；所述不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：≤0.04％，Si：≤1.0％，Mn：0.5％～2.5％，S：≤0.015％，P：≤0.030％，Ni：12.0％～14.0％，Cr：22.0％～25.0％，Mo：≤0.75％，Cu：≤0.75％，余量为Fe；过渡层焊接时，气体CO2气流量15～20L/min，焊接电流210～230A，焊接电压25～27V，焊速270～330mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；
S7、采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行盖面层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS316L-FC11，直径为1.2mm；所述不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：≤0.04％，Si：≤1.0％，Mn：0.5％～2.5％，S：≤0.015％，P：≤0.030％，Ni：11.0％～14.0％，Cr：17.0％～20.0％，Mo：2.0％～3.0％，Cu：≤0.75％，余量为Fe；盖面层焊接时，气体CO2气流量15～20L/min，焊接电流230～250A，焊接电压25～27V，焊速270～330mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
具体实施例一至三中，本发明采用的Q500qE和316L双金属高强度复合桥梁钢化学成分(％)见表1；所述Q500qE和316L双金属高强度复合桥梁钢力学性能见表2；
表1 Q500qE和316L双金属高强度复合桥梁钢化学成分
Figure BDA0003824702480000091
表2 Q500qE和316L双金属高强度复合桥梁钢母材力学性能
Figure BDA0003824702480000092
在具体实施例一至三中，所述双金属高强度复合桥梁钢的基层厚度为16mm，复合界面层厚度为3mm；试验钢板的尺寸为19mmx200x800，焊缝坡口型式如图1所示，打底层焊接材料为ER69-G(Φ1.2)，保护气体为80％Ar和20％CO2；填充层焊接材料为T624T1-1C1A-GXU(Φ1.2)，保护气体为CO2；过渡层焊接材料为TS309L-FC11(Φ1.2)，保护气体为CO2；复合盖面层焊接材料为TS316L-FC11(Φ1.2)，保护气体为CO2；电源直流反接，焊接设备为购买自松下电器的KRⅡ500型焊机；焊接顺序依次为：坡口加工及清洁、组装(间隙6-8mm)、底层焊接(单层单道)、填充层焊接(多层多道)、过渡层焊接(单层单道)，复合盖面层焊接(单层多道)，焊道熔敷示意图如图2所示。
实施例一
在两块复合钢板的对接处双面加工坡口，坡口双面整体呈X型坡口，坡口角度为48°；X型坡口的上部坡口深度为11mm，下部坡口深度为8mm；将机加工后的X型坡口两侧30mm范围内打磨清洁，露出金属光泽；所述复合钢板包括Q500qE材质的基层和316L材质的复合界面层；
采用码板进行组装，X型坡口最小位置的间隙控制在8mm，并在复合界面层一侧设置陶瓷衬垫；
采用气体保护焊在基层和复合界面层进行焊道焊接；所述焊道包括第1道的打底层、第2～5道的填充层、第6道的过渡层、第7～8道的盖面层；所述打底层、填充层均位于基层内；所述过渡层位于基层与复合界面层相复合处；所述盖面层位于复合界面层内；焊接时，采用实心焊丝富氩气体保护焊先进行第1道焊道焊接；实心焊丝采用ER69-G，直径为1.2mm，所述实心焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.10％，Si：0.4％，Mn：1.5％，S：0.012％，P：0.015％，Ni：0.5％，余量为Fe；打底层焊接时，保护气体为体积比80％Ar和体积比20％CO2，气流量25L/min，焊接电流150A，焊接电压18V，焊速170mm/min，电源直流反接，干伸长18mm，焊接后的打底层厚度为3mm；
采用药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第2～3道焊道的焊接；
当第1～3道焊道焊接好后，将两块复合钢板翻转，使得上下坡口颠倒过来，然后打磨第4～5道焊道并去除陶瓷衬垫，继续采用上述药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第4～5道焊道的焊接；
所述药芯焊丝采用T624T1-1C1A-GXU，直径为1.2mm；所述药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.08％，Si：0.7％，Mn：1.5％，S：0.012％，P：0.010％，Ni：1.0％，余量为Fe；填充层焊接时为多层多道焊接，控制层间温度不高于150℃，气体CO2气流量20L/min，焊接电流270A，焊接电压29V，焊速320mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；焊接至所述填充层的第5道焊道与复合界面层之间的距离为2mm结束，超过处用角磨机打磨；
采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行过渡层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS309L-FC11，直径为1.2mm；所述不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.03％，Si：0.80％，Mn：2％，S：0.012％，P：0.020％，Ni：12.0％，Cr：23.0％，Mo：0.55％，Cu：0.65％，余量为Fe；过渡层焊接时，气体CO2气流量20L/min，焊接电流230A，焊接电压27V，焊速330mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；焊接后的过渡层厚度为3mm；
采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行盖面层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS316L-FC11，直径为1.2mm；所述不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.02％，Si：0.9％，Mn：2.0％，S：0.011％，P：0.025％，Ni：12.0％，Cr：18.0％，Mo：2.5％，Cu：0.70％，余量为Fe；盖面层焊接时，气体CO2气流量20L/min，焊接电流250A，焊接电压27V，焊速330mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
实施例二
在两块复合钢板的对接处双面加工坡口，坡口双面整体呈X型坡口，坡口角度为40°；X型坡口的上部坡口深度为11mm，下部坡口深度为8mm；即，先焊接的一侧为上。需要说明的是，将机加工后的X型坡口两侧30mm范围内打磨清洁，露出金属光泽；所述复合钢板包括Q500qE材质的基层和316L材质的复合界面层；
采用码板进行组装，X型坡口最小位置的间隙控制在7mm，并在复合界面层一侧设置有陶瓷衬垫；
采用气体保护焊在基层和复合界面层进行焊道焊接；
所述焊道包括第1道的打底层、第2～5道的填充层、第6道的过渡层、第7～8道的盖面层；所述打底层、填充层均位于基层内；所述过渡层位于基层与复合界面层相复合处；所述盖面层位于复合界面层内；焊接时，采用实心焊丝富氩气体保护焊先进行第1道焊道焊接；实心焊丝采用ER69-G，直径为1.2mm，所述实心焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.12％，Si：0.9％，Mn：2.0％，S：0.015％，P：0.020％，Ni：1.5％，余量为Fe；打底层焊接时，保护气体为体积比80％Ar和体积比20％CO2，气流量22L/min，焊接电流145A，焊接电压17V，焊速165mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；
采用药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第2～3道焊道的焊接；
当第1～3道焊道焊接好后，将两块复合钢板翻转，使得上下坡口颠倒过来，然后打磨第4～5道焊道并去除陶瓷衬垫，继续采用上述药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第4～5道焊道的焊接；
所述药芯焊丝采用T624T1-1C1A-GXU，直径为1.2mm；所述药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.1％，Si：0.8％，Mn：1.8％，S：0.015％，P：0.020％，Ni：2.0％，余量为Fe；填充层焊接时为多层多道焊接，控制层间温度不高于150℃，气体CO2气流量18L/min，焊接电流260A，焊接电压28V，焊速300mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；焊接至所述填充层的第5道焊道与复合界面层之间的距离为1mm结束，超过处用角磨机打磨；
采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行过渡层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS309L-FC11，直径为1.2mm；所述不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.04％，Si：1.0％，Mn：2.5％，S：0.015％，P：0.030％，Ni：14.0％，Cr：25.0％，Mo：0.75％，Cu：0.75％，余量为Fe；过渡层焊接时，气体CO2气流量18L/min，焊接电流220A，焊接电压26V，焊速300mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；焊接后的过渡层厚度为2mm；
采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行盖面层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS316L-FC11，直径为1.2mm；所述不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.04％，Si：1.0％，Mn：2.5％，S：0.015％，P：0.030％，Ni：4.0％，Cr：20.0％，Mo：3.0％，Cu：0.75％，余量为Fe；盖面层焊接时，气体CO2气流量18L/min，焊接电流220A，焊接电压26V，焊速300mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
实施例三
在两块复合钢板的对接处双面加工坡口，坡口双面整体呈X型坡口，坡口角度为38°；X型坡口的上部坡口深度为11mm，下部坡口深度为8mm；将机加工后的X型坡口两侧30mm范围内打磨清洁，露出金属光泽；所述复合钢板包括Q500qE材质的基层和316L材质的复合界面层；
采用码板进行组装，X型坡口最小位置的间隙控制在6mm，并在复合界面层一侧设置有陶瓷衬垫；
采用气体保护焊在基层和复合界面层进行焊道焊接；
所述焊道包括第1道的打底层、第2～5道的填充层、第6道的过渡层、第7～8道的盖面层，如图2所示，焊道处1-8为上述各层的序号标记；所述打底层、填充层均位于基层内；所述过渡层位于基层与复合界面层相复合处；所述盖面层位于复合界面层内；焊接时，采用实心焊丝富氩气体保护焊先进行第1道焊道焊接；实心焊丝采用ER69-G，直径为1.2mm，所述实心焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.11％，Si：0.4％，Mn：1.5％，S：0.011％，P：0.010％，Ni：0.5％，余量为Fe；打底层焊接时，保护气体为体积比80％Ar和体积比20％CO2，气流量20L/min，焊接电流140A，焊接电压16V，焊速160mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；
采用药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第2～3道焊道的焊接；
当第1～3道焊道焊接好后，将两块复合钢板翻转，使得上下坡口颠倒，然后打磨第4～5道焊道并去除陶瓷衬垫，继续采用上述药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行第4～5道焊道的焊接；
所述药芯焊丝采用T624T1-1C1A-GXU，直径为1.2mm；所述药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.05％，Si：0.5％，Mn：1.0％，S：0.012％，P：0.010％，Ni：0.8％，余量为Fe；填充层焊接时为多层多道焊接，控制层间温度不高于150℃，气体CO2气流量15L/min，焊接电流250A，焊接电压27V，焊速280mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；焊接结束后，所述填充层的第5道焊道与复合界面层之间的距离为1mm，超过处用角磨机打磨；
采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行过渡层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS309L-FC11，直径为1.2mm；不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.02％，Si：0.5％，Mn：0.5％％，S：0.010％，P：0.020％，Ni：12.0％，Cr：22.0％，Mo：0.55％，Cu：0.55％，余量为Fe；过渡层焊接时，气体CO2气流量15L/min，焊接电流210A，焊接电压25V，焊速270mm/min，电源直流反接，干伸长18mm；
采用不锈钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊进行盖面层焊接；所述不锈钢药芯焊丝采用TS316L-FC11，直径为1.2mm；所述不锈钢药芯焊丝包括质量百分比如下的组分：C：0.02％，Si：0.70％，Mn：0.5％，S：0.012％，P：0.015％，Ni：11.0％，Cr：17.0％，Mo：2.0％，Cu：0.65％，余量为Fe；盖面层焊接时，气体CO2气流量15L/min，焊接电流230A，焊接电压25V，焊速270mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
本发明实施例一至三的力学性能如表3所示：
表3焊接试板力学性能
Figure BDA0003824702480000161
对本发明的复合板焊接接头进行晶间腐蚀试验，硫酸-硫酸铜溶液试验16小时后，弯曲未出现裂纹，说明焊接接头复合界面层具有良好的抗晶间腐蚀能力。
为提高隔板、U肋及桥面板之间焊缝抗疲劳性能，本发明方法提出采用桥面块体“倒装”的制作工艺，即先安装桥面板再安装横隔板、U肋的施工步骤，针对Q500qE和316L双金属高强度复合桥面板“倒装”工艺，设计成X型坡口型式，且深度上大下小，选择合理焊接程序，符合GB/T 13148-2008不锈钢复合钢板焊接技术的要求。采用本发明所述焊接材料和焊接工艺参数进行对双金属高强度复合钢板进行焊接，焊缝外观质量均满足Q/CR 9211-2015中第4.9.12的要求，成型良好；焊缝内部质量满足Q/CR 9211-2015中Ⅰ级焊缝要求。焊接接头抗拉强度、屈服强度及断后伸长率均大于基层母材标准值(GB/T 714-2015)，接头弯曲未出现裂纹，接头焊缝及热影响区-40℃夏比冲击功均≥54J，具有较富裕的低温冲击储备，焊接接头三区最高硬度HV10≤380，焊后复合层金属具有良好的抗腐蚀能力。
综上，本发明针对复合桥铁路块体“倒装”制作工艺，设计不锈钢-桥梁钢双金属复合钢板对接焊缝X坡口型式，降低因桥面板单面焊焊接量较大引起的焊接变形的问题，双金属高强度复合桥梁钢X型接头，符合不锈钢复合钢板焊接标准要求，且大幅度减少不锈钢药芯焊丝使用量，降低生产成本，焊接Q500qE和316L双金属高强度复合桥梁钢对接焊缝，接头焊缝力学性能符合标准要求，有优良的低温冲击韧性，且复合层焊缝抗腐蚀性能良好。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1、在两块复合钢板的对接处双面加工坡口，复合钢板包括Q500qE材质的基层和316L材质的复合界面层；上述坡口双面整体呈X型结构，坡口角度为38°～48°，且X型坡口的上部坡口深度大于，下部坡口深度；
S2、将X型坡口最小宽度位置的间隙控制在6～8mm，并在复合界面层一侧设置陶瓷衬垫；
S3、将焊道设计为包括第1道的打底层、第2～5道的填充层、第6道的过渡层、第7～8道的盖面层；所述打底层、填充层均位于基层内；所述过渡层位于基层与复合界面层相复合处；所述盖面层位于复合界面层内；焊接时，采用实心焊丝富氩气体保护焊先进行第1道焊道焊接；
S4、采用药芯焊丝进行第2～3道焊道的焊接；
S5、将两块复合钢板翻转，使得上下坡口颠倒，然后打磨第4～5道焊道并去除陶瓷衬垫，继续采用与步骤S4中相同材料的药芯焊丝进行第4～5道焊道的焊接；
S6、采用不锈钢药芯焊丝进行过渡层焊接；
S7、采用不锈钢药芯焊丝进行盖面层焊接。
2.根据权利要求1所述的一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，其特征在于：打底层焊接时，保护气体为体积比80％Ar和体积比20％CO2，气流量20～25L/min，焊接电流140～150A，焊接电压16～18V，焊速160～170mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，其特征在于：所述打底层的厚度为3mm。
4.根据权利要求1所述的一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，其特征在于：填充层焊接时，气体CO2气流量15～20L/min，焊接电流250～270A，焊接电压27～29V，焊速280～320mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
5.根据权利要求1所述的一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，其特征在于：过渡层焊接时，气体CO2气流量15～20L/min，焊接电流210～230A，焊接电压25～27V，焊速270～330mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
6.根据权利要求1或5所述的一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，其特征在于：所述过渡层的厚度为2～3mm。
7.根据权利要求1所述的一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，其特征在于：盖面层焊接时，气体CO2气流量15～20L/min，焊接电流230～250A，焊接电压25～27V，焊速270～330mm/min，电源直流反接，干伸长18mm。
8.根据权利要求1所述的一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，其特征在于：所述复合界面层的厚度为3mm。
9.根据权利要求1所述的一种双金属高强度复合桥梁钢X型接头的焊接方法，其特征在于：所述基层的厚度为16mm。
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