CN102275026A - 钢桥面板u肋焊接工艺 - Google Patents

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黄巍
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Abstract

本发明涉及一种钢桥面板U肋焊接工艺，包括以下步骤。首先，将U肋两端放置在钢桥面板的焊接位置。其次，使用气保焊焊头在前对焊接位置进行气保焊，且同时使用埋弧焊焊头在后对焊接位置进行埋弧自动焊盖面。因此在U肋板厚达到12mm的前提下，实现了焊缝熔透率80％-100％的目的。

Description

钢桥面板U肋焊接工艺
技术领域
本发明涉及钢桥制造中的焊接工艺，尤其是涉及钢桥面板与U肋的焊接工艺。
背景技术
当今世界上的大型桥梁出现越来越多用钢材作为主要建造材料的桥梁。钢桥具有强度高、刚度大的优点，相对于混凝土桥可减小梁高和自重。在制造上钢桥一般采用工厂制造，工地拼接，具有施工周期短，加工方便且不受季节影响的优点。
在制造上，钢桥的焊接，尤其是钢桥大型钢桥面板与U肋焊接一直是钢桥生产的重点。如何既保证焊缝质量、焊接效率又能保证焊缝的熔透率是U肋焊接的关键。
目前钢桥面板U肋主要采用的是药芯焊丝气体保护焊的方法。但是这种方法只能应对比较薄的U肋板(厚度一般为6-7mm)，无法应对U肋板厚度增加的趋势。并且熔深也只能达到60％-70％。
另外，为保证熔深和焊缝成型，目前常采用的焊接位置为船型平角焊。这种焊接为止不能实现一根U肋两边同时焊接的目标，焊接效率大大降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种焊缝质量高、焊接效率高，又能保证焊缝的熔透率的钢桥面板U肋焊接工艺。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种钢桥面板U肋焊接工艺，包括以下步骤。首先，将U肋两端放置在钢桥面板的焊接位置。其次，使用气保焊焊头在前对焊接位置进行气保焊，且同时使用埋弧焊焊头在后对焊接位置进行埋弧自动焊盖面。
在上述的钢桥面板U肋焊接工艺中，所述气保焊使用的实芯焊丝为AWSA5.18 ER70S-6，所述实芯焊丝的直径为1.4mm。气保焊焊接电流为338.2-391.6A，焊接电压为29.5-32.7V，焊接速度为495.6-605.8mm/min。在气保焊过程中，实芯焊丝伸出长度为20mm。并且，气保焊的混合气体体积组分为：80％Ar，15％CO2，5％O2，且气体流率为20～25L/min，以提高焊缝的熔透率。
在上述的钢桥面板U肋焊接工艺中，埋弧焊的埋弧焊丝为AWS A5.17EH14，所述埋弧焊丝直径为1.4mm，且埋弧焊剂为AWS A5.17 F7A4。埋弧焊焊接电流为623.3-761.7A，焊接电压为23.8-27.4V，焊接速度为476.0-644.0mm/min。并且在埋弧焊过程中，埋弧焊丝伸出长度为28-30mm。
在上述的钢桥面板U肋焊接工艺中，焊接位置为横焊位置，且使用多头焊机同时完成至少一根U肋两端焊接位置的焊接，以提高焊接效率。
在上述的钢桥面板U肋焊接工艺中，U肋的坡口设计可为：装配间隙R＝0～0.5mm；钝边尺寸f＝1.8±0.4mm；坡口角度α＝43.2°±1°。这有助于实现更大的熔深。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有如下显著优点：
1、采用实芯焊丝气保焊打底，埋弧自动焊盖面的焊接工艺，在U肋板厚达到12mm的前提下，实现了焊缝熔透率80％-100％的目的。
2、将焊接位置改变为横焊位置，将气保焊与埋弧焊集中在同一台主机上，同时实现至少一根U肋一次性焊完的高效焊接。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1A示出钢桥面板与U肋的焊接示意图。
图1B示出图1A的局部A放大示意图。
图2A示出本发明一实施例的使用多头焊机进行钢桥面板U肋焊接的一个侧面示意图。
图2B示出本发明一实施例的使用多头焊机进行钢桥面板U肋焊接的另一个侧面示意图。
图3示出本发明一实施例的U肋坡口设计示意图。
具体实施方式
图1A示出钢桥面板与U肋的焊接示意图。如图1所示，将U肋11的两端放置在钢桥面板12的焊接位置以等待焊接。本实施例所应用的U肋板厚度可为12mm或以上，底板厚度可为14-30mm，U肋板与底板夹角可106°。典型地，焊接要求为焊缝熔透率应当超过80％。此外，工件材质为ASTM A709M345。
在本发明的实施例中，根据AWS D1.5要求，进行所选焊接材料的焊接工艺评定试验及力学性能试验确定所需焊材力学性能，由此确定合适的焊接工艺。概要地说，焊接工艺采用实芯焊丝混合气体打底，埋弧自动焊盖面的方式。通过宏观金相试验可以发现，实芯焊丝气保焊比药芯焊丝气体保护焊具有更深的焊缝熔深要求。下面描述这种焊接工艺的详细过程。
图2A-2B示出本发明一实施例的使用多头焊机进行钢桥面板U肋焊接的示意图。参照图2A所示，根据本发明的焊接工艺，将气保焊与埋弧焊集中在同一台门式多头焊机上。其中，参照图2B所示，在同一焊接位置，同时使用气保焊和埋弧焊，其中气保焊焊头在前，埋弧焊焊头在后。例如对于图2A中的焊接位置H而言，是以气保焊焊头21在前对焊接位置进行气保焊，在此同时，以埋弧焊焊头31在后对焊接位置进行埋弧自动焊盖面，完成焊接。在此，前、后的位置是以焊接方向(图中所示箭头)为参考。
在一实施例中，气保焊使用的实芯焊丝为AWS A5.18 ER70S-6。实芯焊丝的直径选用Ф1.4mm。埋弧焊丝为AWS A5.17 EH14。埋弧焊丝直径选用Ф1.4mm。埋弧焊剂为AWS A5.17 F7A4。
在一实施例中，焊接过程中实芯焊丝伸出长度为20mm，埋弧焊丝伸出长度为28-30mm。
在一实施例中，实芯焊丝气保焊焊接电流可为338.2-391.6A，焊接电压可为29.5-32.7V，焊接速度为495.6-605.8mm/min。
在一实施例中，气保焊过程中的混合气体的组分(体积)为：80％氩气(Ar)，15％二氧化碳(CO2)，5％氧气(O2)。气体流率为20～25L/min。由此，在焊接过程中保证气保焊熔滴过渡为射流过渡，以提高焊缝的熔透率。
在一实施例中，埋弧焊焊接电流可为623.3-761.7A，焊接电压可为23.8-27.4V，焊接速度可为476.0-644.0mm/min。
与已知技术不同的是，为了提高焊接效率，本发明的一实施例将焊接位置由传统的船型平角焊选为横焊位置。继续参照图2A-2B所示，同一焊机上具有多个气保焊焊头21-26，以及多个埋弧焊焊头(图2B中仅示出1个埋弧焊焊头31)，由此可以同时完成3根U肋的焊接。
除了上述焊接参数外，通过修改坡口细节并多次进行焊接试验和金相试验发现保证最大熔深率所要求的最佳焊接参数和坡口细节的结合。
图3示出本发明一实施例的U肋坡口设计示意图。参照图3所示，本实施例中U肋坡口设计为装配间隙R＝0～0.5mm，钝边尺寸f＝1.8±0.4mm，坡口角度：
α＝43.2°±1°。
通过上述焊接工艺可以完成U肋焊接高效、高质、熔深率达到80％的目的。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种钢桥面板U肋焊接工艺，包括：
将U肋两端放置在钢桥面板的焊接位置；
使用气保焊焊头在前对焊接位置进行气保焊，且同时使用埋弧焊焊头在后对焊接位置进行埋弧自动焊盖面。
2.如权利要求1所述的钢桥面板U肋焊接工艺，其特征在于，所述气保焊使用的实芯焊丝为AWS A5.18 ER70S-6，所述实芯焊丝的直径为1.4mm。
3.如权利要求2所述的钢桥面板U肋焊接工艺，其特征在于，在所述气保焊过程中，实芯焊丝伸出长度为20mm。
4.如权利要求1或2所述的钢桥面板U肋焊接工艺，其特征在于，所述气保焊焊接电流为338.2-391.6A，焊接电压为29.5-32.7V，焊接速度为495.6-605.8mm/min。
5.如权利要求1所述的钢桥面板U肋焊接工艺，其特征在于，所述气保焊的混合气体体积组分为：80％Ar，15％CO2，5％O2，且气体流率为20～25L/min。
6.如权利要求1所述的钢桥面板U肋焊接工艺，其特征在于，所述埋弧焊的埋弧焊丝为AWS A5.17 EH14，所述埋弧焊丝直径为1.4mm，且埋弧焊剂为AWS A5.17 F7A4。
7.如权利要求5所述的钢桥面板U肋焊接工艺，其特征在于，在所述埋弧焊过程中，埋弧焊丝伸出长度为28-30mm。
8.如权利要求1或5所述的钢桥面板U肋焊接工艺，其特征在于，所述埋弧焊焊接电流为623.3-761.7A，焊接电压为23.8-27.4V，焊接速度为476.0-644.0mm/min。
9.如权利要求1所述的钢桥面板U肋焊接工艺，其特征在于，所述焊接位置为横焊位置，且使用多头焊机同时完成至少一根U肋两端焊接位置的焊接。
10.如权利要求1所述的钢桥面板U肋焊接工艺，其特征在于，所述U肋的坡口设计为：
装配间隙R＝0～0.5mm；
钝边尺寸f＝1.8±0.4mm；
坡口角度α＝43.2°±1°。
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