CN108817617A - 一种Q500qE高强度桥梁钢角接头的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种Q500qE高强度桥梁钢角接头的焊接方法，在肋板两侧开部分熔透双面对称坡口，坡口角度48°，然后将肋板垂直组装定位在底板上；焊接时先采用ER60Q实心焊丝、CO2气体保护焊工艺横位同步对称焊接两道，将肋板垂直固定在底板上；然后再采用H60Q埋弧焊丝+SJ105q埋弧焊剂以及埋弧自动焊工艺船位分两侧依次填充、盖面焊接，且船位角度45°。本发明采用横位气保焊与船位埋弧焊复合的焊接方法，焊前无需预热，焊后无需变形矫正，焊接外部成型美观，焊缝内部性能可靠、焊缝质量稳定、焊接变形小，生产效率高。适用于高强度大厚板桥梁钢板单元的焊接。

Description

一种Q500qE高强度桥梁钢角接头的焊接方法
技术领域
本发明涉及一种Q500qE高强度桥梁钢角接头的焊接方法，属于钢桥梁制造领域。
背景技术
随着交通基础设施的快速发展，焊接钢桥以自重轻、寿命长、节能环保等独特优势，在桥梁建设中得到广泛应用，并且展现出向大跨度、高强度级发展的趋势。已有Q500qE高强度桥梁钢角接头的焊接方法存在焊前需预热、焊后需保温，且焊后板单元变形大，加劲肋垂直度需矫正，但高强度钢冷矫正困难、而热矫正影响使用的疲劳寿命。
发明内容
本发明的目的在于提出一种Q500qE高强度桥梁钢角接头的焊接方法，焊前无需预热、焊后无需保温，且焊后板单元变形小，加劲肋垂直度高无需矫正，解决了高强度钢冷矫正困难、热矫正影响使用疲劳寿命的难题。
本发明的技术解决方案为：一种Q500qE高强度桥梁钢角接头的焊接方法，方法包括以下步骤：
(1)焊接母材：底板厚度为40～58mm，肋板厚度为36～44mm；所述底板和肋板均为Q500qE高强度桥梁钢，其纵、横向抗拉强度为659～730MPa，纵、横向屈服强度为528～573MPa，延伸率为20.5％～26％，低温冲击(-40℃)232～300J，剪切断面率(-40℃)90％～100％；
(2)焊接方法：在肋板两侧开部分熔透双面对称坡口，坡口角度48°，然后将肋板垂直组装定位在底板上；焊接时先采用ER60Q实心焊丝、CO2气体保护焊工艺横位同步对称焊接两道，将肋板垂直固定在底板上；然后再采用H60Q埋弧焊丝+SJ105q埋弧焊剂以及埋弧自动焊工艺船位分两侧依次填充、盖面焊接，且船位角度45°。
所述CO2气体保护焊的焊接工艺为焊接电流在230～250A、焊接电压27～29V、焊接速度310～330mm/min、焊接线能量11～15kJ/cm；所述埋弧自动焊的焊接工艺为焊接电流在600～630A、焊接电压28～30V、焊接速度380～410mm/min、焊接线能量24～30kJ/cm，且层间温度控制在175℃以下。
所述ER60Q实心焊丝的化学成份为C：0.050％、Mn：1.40％、Si：0.40％、S：0.006％、P：0.012％、Ni：0.885％，焊丝直径1.2mm，保护气体采用纯度≥99.5％的CO2；所述H60Q埋弧焊丝的直径为4.0mm。
所述二氧化碳气保焊丝ER60Q熔敷试验抗拉强度为664MPa，屈服强度为604MPa，延伸率为20.5％，低温冲击(-40℃)平均145J；所述埋弧焊丝H60Q+埋弧焊剂SJ105q熔敷试验抗拉强度为634MPa，屈服强度为545MPa，延伸率为25％，低温冲击(-40℃)平均108J。
本发明的优点在于：
(1)本发明采用二氧化碳气保焊与埋弧焊相结合的焊接方法，很好的解决了加劲肋的焊接变形，尤其是焊后加劲肋的垂直度得以保证，无需进行冷矫或热矫。
(2)本发明采用的二氧化碳气保焊焊材强度高并具有优良高韧性，较以往的富氩气体保护焊焊接质量更容易保证，焊接过程中焊接缺陷大大降低。
(3)本发明采用的二氧化碳气体较以往采用的富氩气体成本大大降低。
(4)本发明采用的埋弧焊焊材强度高且具有优良的韧性，采用自动焊船位焊接焊接效率高、焊缝成型美观。
(5)本发明具有优良的工艺性能，且操作简便、高效、节能，适用于高强度大厚板桥梁钢板单元的焊接。
附图说明
图1是本发明加劲肋坡口设计图；
图2是本发明气保焊横位对称焊焊道示意图；
图3是本发明埋弧焊船位焊焊道示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、2、3和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
1)焊接母材：底板厚度为40～58mm，肋板(加劲肋)厚度为36～44mm；所述底板和肋板均为Q500qE高强度桥梁钢，其纵、横向抗拉强度为659～730MPa，纵、横向屈服强度为528～573MPa，延伸率为20.5％～26％，低温冲击(-40℃)232～300J，剪切断面率(-40℃)90％～100％；
2)焊接坡口：在肋板两侧开部分熔透双面对称坡口，坡口角度48°。已有部分熔透焊缝双面坡口角度为45°或50°，采用45°坡口焊接时容易出现焊透的现象，即在焊根产生未熔合。采用50°坡口，因板较厚坡口面宽较大，焊接量较大焊后变形大。本发明通过试验发现，采用二保焊横位焊接时坡口角度48°最宜。
3)焊接方法：将肋板垂直组装定位在底板上，组装间隙控制在1mm以下；焊接时先采用ER60Q实心焊丝、CO2气体保护焊工艺横位同步对称焊接两道，将肋板垂直固定在底板上；然后再采用H60Q埋弧焊丝+SJ105q埋弧焊剂以及埋弧自动焊工艺船位分两侧依次填充、盖面焊接，且船位角度45°。
所述CO2气体保护焊的焊接工艺为焊接电流在230～250A、焊接电压27～29V、焊接速度310～330mm/min、焊接线能量11～15kJ/cm；所述埋弧自动焊的焊接工艺为焊接电流在600～630A、焊接电压28～30V、焊接速度380～410mm/min、焊接线能量24～30kJ/cm，且层间温度控制在175℃以下。
所述ER60Q实心焊丝的化学成份为C：0.050％、Mn：1.40％、Si：0.40％、S：0.006％、P：0.012％、Ni：0.885％；焊丝直径1.2mm，保护气体采用纯度≥99.5％的CO2；所述H60Q埋弧焊丝的直径为4.0mm。
本发明采用气保焊与埋弧焊组合焊接的方法，采用气保焊横位对称同步焊接两道，可保证加劲肋的垂直度，同时在后续船位焊接过程中起到刚性约束的效果；填充、盖面采用埋弧自动焊可保证焊缝内部质量的稳定性，同时生产效率大大提高，且焊缝成型美观，船位埋弧焊接焊缝外观成内凹型弧面匀顺过渡，大大降低焊缝应力集中，能更好的保证焊缝的抗疲劳性能。本发明组合焊接方法焊后板单元变形小，加劲肋垂直度高无需矫正，解决了高强度钢冷矫正困难、热矫正影响使用疲劳寿命的难题。
所述二氧化碳气保焊丝ER60Q熔敷试验抗拉强度为664MPa，屈服强度为604MPa，延伸率为20.5％，低温冲击(-40℃)平均145J；所述埋弧焊丝H60Q+埋弧焊剂SJ105q熔敷试验抗拉强度为634MPa，屈服强度为545MPa，延伸率为25％，低温冲击(-40℃)平均108J。
本发明二氧化碳气体保护焊采用实心焊丝ER60Q。已有高强钢匹配的气保焊实心焊丝为保证熔敷金属的力学性能均需采用富氩气体保护(80％Ar+20％CO2)，本发明气保焊丝采用二氧化碳气体保护，相比较大大降低成本；且采用富氩气体保护焊焊接焊缝内部容易产生焊接缺陷，二氧化碳气保焊较之效果更好。
高强度钢焊接常规采用高匹配焊丝焊接，如埋弧焊采用H65Q焊丝+SJ105q焊剂焊接，熔敷金属强度较高，使用在坡口角接焊缝焊后强度提高较大，远远超过设计强度，导致韧强比下降，不利于大跨度钢桥对主要受力结构的疲劳要求。本发明埋弧焊采用H60Q焊丝+SJ105q焊剂焊接，熔敷金属强度适宜尤其是在坡口角接焊后，焊缝抗拉强度为687MPa，屈服强度为573MPa，断后伸长率25.5％，低温冲击(-40℃)平均117J，焊缝强度略微提高，韧强比达到0.20以上，具有较好的抗疲劳性能。
本发明采用横位气保焊与船位埋弧焊复合的焊接方法，确保高强度桥梁钢大厚板板单元的焊接质量及焊接效率。焊前无需预热，焊后无需变形矫正，该方法具有优良的焊接工艺性能，焊接外部成型美观，焊缝内部性能可靠、焊缝质量稳定、焊接变形小，生产效率高等优点。其操作简便、高效、节能，适用于高强度大厚板桥梁钢板单元的焊接。我国沪通长江大桥336米大跨度拱桥采用Q500qE高强度桥梁钢，本发明提出的焊接方法满足了沪通长江大桥336m钢拱桥的焊接工艺制造要求，焊接接头低温韧性具有较富裕的储备，接头焊缝及热影响区-40℃低温冲击功在88～154J，满足该桥焊接接头-40℃低温冲击KV2≥54J的要求。

Claims (4)

1.一种Q500qE高强度桥梁钢角接头的焊接方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)焊接母材：底板厚度为40～58mm，肋板厚度为36～44mm；所述底板和肋板均为Q500qE高强度桥梁钢，其纵、横向抗拉强度为659～730MPa，纵、横向屈服强度为528～573MPa，延伸率为20.5％～26％，低温冲击(-40℃)232～300J，剪切断面率(-40℃)90％～100％；
(2)焊接方法：在肋板两侧开部分熔透双面对称坡口，坡口角度48°，然后将肋板垂直组装定位在底板上；焊接时先采用ER60Q实心焊丝、CO2气体保护焊工艺横位同步对称焊接两道，将肋板垂直固定在底板上；然后再采用H60Q埋弧焊丝+SJ105q埋弧焊剂以及埋弧自动焊工艺船位分两侧依次填充、盖面焊接，且船位角度45°。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述CO2气体保护焊的焊接工艺为焊接电流在230～250A、焊接电压27～29V、焊接速度310～330mm/min、焊接线能量11～15kJ/cm；所述埋弧自动焊的焊接工艺为焊接电流在600～630A、焊接电压28～30V、焊接速度380～410mm/min、焊接线能量24～30kJ/cm，且层间温度控制在175℃以下。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述ER60Q实心焊丝的化学成份为C：0.050％、Mn：1.40％、Si：0.40％、S：0.006％、P：0.012％、Ni：0.885％，焊丝直径1.2mm，保护气体采用纯度≥99.5％的CO2；所述H60Q埋弧焊丝的直径为4.0mm。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述二氧化碳气保焊丝ER60Q熔敷试验抗拉强度为664MPa，屈服强度为604MPa，延伸率为20.5％，低温冲击(-40℃)平均145J；所述埋弧焊丝H60Q+埋弧焊剂SJ105q熔敷试验抗拉强度为634MPa，屈服强度为545MPa，延伸率为25％，低温冲击(-40℃)平均108J。
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