CN112222580A - 一种热轧u肋双面焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热轧U肋双面焊接方法，方法包括如下步骤：打磨U肋的待焊接区域，使U肋的待焊接区域呈平面；打磨桥面板的待焊接区域，使打磨桥面板的待焊接区域呈平面；将U肋倒置放在桥面板上，使U肋的待焊接区域与桥面板的待焊接区域表面相贴；在U肋的外侧焊接定位焊缝；焊接U肋内侧，采用细丝埋弧焊工艺在平位位置进行焊接形成内侧焊缝；焊接U肋外侧，采用双丝双弧埋弧焊工艺在船形位进行焊接形成外侧焊缝；焊接完成后对所有焊缝进行探伤检测。本发明在U肋在不开焊接坡口或开较小焊接坡口的状态下，均能实现对U肋的稳定焊接，且焊缝平整。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构桥梁制造技术领域，特别涉及一种热轧U肋双面焊接方法。
背景技术
正交异性钢桥面板因结构重量轻，施工周期短，在大垮径桥梁中得到广泛应用。但从已建桥梁运营状态的表现来看，早期建成的桥梁陆续出现结构性疲劳开裂，抗疲劳性能令人堪忧，
武船重型工程股份有限公司提出并应用了正交异性钢桥面板U肋双面焊接技术，利用专用焊接设备在U肋内侧进行角焊缝的焊接，U肋内焊技术将U肋与桥面板之间的连接焊缝由单侧角焊缝改变为双侧角焊缝形式，大幅降低焊根处及桥面板焊趾处的拉应力值，从而避免从焊缝焊根处萌生的疲劳裂纹问题，同时改善桥面板焊趾处疲劳性能。该技术在使用过程中，出现了新的问题。
现有技术U肋双面焊技术，采用单丝埋弧焊工艺，对于常规8mmU肋，选用合理的焊接工艺参数，可使焊缝达到全熔透要求。但对于端部厚度10mm以上的变截面热轧U肋，一方面单丝埋弧焊的焊缝熔深不够大，难以在不进行焊接清根条件下，实现全熔透焊接要求，另一方面焊缝截面尺寸较大，特别是对于端部厚度16mm的变截面热轧U肋，外侧需开较深的焊接坡口，焊接3～4道，采用填满坡口，焊接效率极低，焊接变形量也很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种的热轧U肋双面焊接方法，以解决上述背景技术提出的问题。
为了实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种热轧U肋双面焊接方法，所述方法包括如下步骤：
打磨所述U肋的待焊接区域，使所述U肋的待焊接区域呈平面；
打磨桥面板的待焊接区域，使所述打磨桥面板的待焊接区域呈平面；
将所述U肋倒置放在所述桥面板上，使所述U肋的待焊接区域与所述桥面板的待焊接区域表面相贴；
在所述U肋的外侧焊接定位焊缝；
焊接所述U肋内侧，采用细丝埋弧焊工艺在平位位置进行焊接形成内侧焊缝；
焊接所述U肋外侧，采用双丝双弧埋弧焊工艺在船形位进行焊接形成外侧焊缝；
焊接完成后对所有焊缝进行探伤检测。
优选地，打磨所述桥面板的待焊接区域时，同步打磨所述桥面板的待焊接区域两侧，打磨范围为所述桥面板两侧20～30mm的区域。
优选地，在所述U肋外侧焊接定位焊缝时，焊脚尺寸为3～4mm，焊缝长度为30～40mm，焊缝间距为400～500mm。
优选地，焊接所述U肋内侧时，采用U肋内焊专机，所述U肋内焊专机将埋弧焊丝对准所述U肋与所述桥面板交接处内侧的根部并进行焊接，焊道熔深为3～5mm，所述埋弧焊丝的直径为1.6～2.0mm。
优选地，所述细丝埋弧焊的控制焊接电流为400～450A，焊接电压为34～38V，焊接速度为380～430mm/min。
优选地，焊接所述U肋外侧时，双丝包括前丝和后丝，所述前丝和所述后丝的直径均为3.2～5.0mm。
优选地，所述前丝与所述后丝之间垂直于焊枪移动方向的间距为3mm，所述前丝与所述后丝之间沿焊枪移动方向的间距为22mm，采用门式多头自动焊机，将所述前丝对准所述U肋与所述桥面板交接处外侧的根部，焊道熔深为9～15mm，将所述U肋焊接在待焊桥面板上。
优选地，所述前丝采用直流电源，控制焊接电流为750～980A，焊接电压为34～39V，焊接速度为650～700mm/min；所述后丝采用交流电源，控制焊接电流为550～770A，焊接电压为34～36V，焊接速度为650～700mm/min。
优选地，对所述焊缝进行探伤检测后，若有焊缝检测不合格，则进行返修焊接。
优选地，采用气体保护焊工艺。
本发明的有益效果：
(1)对于待焊接区域的厚度为10至16mm之间的变截面热轧U肋，常用厚度为10mm、12mm和14mm，可免开制焊接坡口，焊接效率高，且达到全熔透要求；对于待焊接区域的厚度不小于16mm的变截面热轧U肋，常用厚度为16mm，可开制较小尺寸的焊接坡口，焊接效率高，且达到全熔透要求；
(2对于待焊接区域的厚度较厚的变截面热轧U肋，可采用5mm以上的坡口钝边，杜绝了采用小钝边焊接时内焊易烧穿问题，避免了该类焊接缺陷；降低了对于装配间隙控制要求，同时也减少了焊材耗量，降低成本；
(3)变截面热轧U肋外侧焊缝采用双丝双弧埋弧焊工艺，可实现外焊单道成形，且焊接速度可达650mm/min以上，相对于采用传统的单丝埋弧焊多道焊接，焊接工效高。此外U肋外侧的焊接单道焊成形，有效避免了采用多道焊接方式，避免了多道焊接带来的焊渣清理困难的问题，缩短了整个焊接流程的时间，提高了施工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1的焊接结构示意图；
图2为本发明实施例2的焊接结构示意图。
图中标记：1-桥面板、2-端部厚度16mm变截面热轧U肋、3-内侧焊缝、4-外侧焊缝、5-端部厚度12mm变截面热轧U肋。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，然而这不应当被理解为将本发明限制为特定的实施例，仅用于解释和理解：
申请人在工作中发现，近年来，钢桥梁的正交异性钢桥面板构造中开始设计适用热轧变截面U肋，以进一步提高抗疲劳性能，该类型U肋的端部板厚达12～16mm，如深中通道钢箱梁项目拟采用端部板厚为12mm的热轧变截面U肋，厦门第二东通道钢箱梁项目采用端部板厚为16mm的热轧变截面U肋，且均要求全熔透焊接。对于板厚10mm以上的U肋，采用气保焊或单丝埋弧焊工艺进行焊接，一方面存在熔深不足，难以实现熔透焊接，另一方面，需多层多道焊，焊接工效极低，制造成本成倍增加。
本申请，在U肋在不开焊接坡口或开较小焊机坡口的状态下，均能实现对较厚U肋的稳定焊接，此时对于中厚的U肋，U肋的待焊接区域无需加工坡口，能减少加工步骤；对于有较大厚度的U肋，坡口开口较小，能减轻加工难度，有利于提高焊接的效率。具体的，中厚的U肋厚度为10～14mm，较大厚度的U肋厚度为16mm。
将3～6根U肋倒置于桥面板1上，采用装配机上进行U肋与桥面板1的组装。采用气体保护焊工艺，在U肋外侧焊接定位焊缝，定位焊焊脚尺寸3～4mm，焊缝长30～40mm，间距400～500mm。然后将U肋板单元焊件置于平位胎架上，采用U肋内焊专机，采用细丝埋弧焊工艺进行U肋内侧焊缝3的焊接，焊丝直径1.6～2.0mm，焊接一道焊缝，熔深为3～5mm。之后适当修磨定位焊，U肋焊件置于船位胎架上，进行U肋外侧角焊缝的焊接，采用双丝双弧埋弧焊工艺，焊丝直径3.2～5.0mm，焊接一道焊缝，熔深为9～14mm，这种工艺条件下，经双面焊接后，10mm厚U肋焊缝可实现全熔透。
U肋内侧采用单细丝埋弧焊，有利于保证窄小空间内焊丝输送的稳定性，避免焊丝熔断，提供内角焊的良好的焊缝成形，且具有一定的焊缝熔深。U肋外侧采用双丝双弧埋弧焊工艺，提供了较高的焊缝熔深及熔敷效率，这样既实现了高效化焊接，同时满足焊缝的熔深质量要求，且焊缝外观成形良好，有利于保证U肋焊接接头的抗疲劳性能。
以上焊接过程均采用气体保护焊工艺，保护气体可采用氦气、氮气、二氧化碳、氩气，或者这几种气体的混合气体。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种热轧U肋双面焊接方法，焊接端部厚度12mm变截面热轧U肋5，步骤如下：
(1)打磨U肋的待焊接区域，将U肋的待焊接区域的铁锈、油污、油漆、氧化层等打磨清理干净，直至U肋的待焊接区域呈平面，以便于焊接。
(2)打磨桥面板1的待焊接区域及其两侧20～30mm范围，将桥面板1的待焊接区域的铁锈、油污、油漆、氧化层等打磨清理干净，直至桥面板1的待焊接区域呈平面，以满足后续步骤。
(3)将U肋倒置放在桥面板1上，使U肋的待焊接区域与桥面板1的待焊接区域表面贴合，U肋的待焊接区域无需加工坡口。
(4)在U肋外侧焊接定位焊缝，定位焊缝焊脚尺寸3～4mm，焊缝长30～40mm，间距400～500mm。
由于U肋的待焊接区域与桥面板1的待焊接区域相接处均呈平面，待焊接区域的受热产生变形较小，则定位焊缝的间距间隔较大，也能保持U肋的待焊接区域与桥面板1的待焊接区域之间的固定，使焊接工作顺利地进行，减少了工作量，提升了焊接效率。
(5)焊接U肋内侧，将U肋板单元焊件置于平位胎架上，采用U肋内焊专机，采用细丝埋弧焊工艺在平位位置进行焊接形成内侧焊缝3。调整焊枪角度与指向位置，使直径为1.6～2.0mm的埋弧焊丝对准U肋与桥面板1交接内侧的根部，启动控制开关进行焊接，直至U肋全部焊接在待焊桥面板1上，一道成形，焊道熔深3～5mm；细丝埋弧焊控制焊接电流为400～450A，焊接电压为34～38V，焊接速度为380～430mm/min。
(6)焊接U肋外侧，采用门式多头自动焊机进行U肋外侧角焊缝的焊接，采用双丝双弧埋弧焊工艺在船形位进行焊接形成外侧焊缝4。调整焊枪角度与指向位置，将前丝对准U肋与桥面板1交接外侧的根部，启动控制开关进行焊接，直至U肋全部焊接在待焊桥面板1上，一道成形，焊道熔深9～11mm。
前丝与后丝的直径均为3.2mm。
双丝双弧埋弧焊，前丝与后丝之间垂直于焊枪移动方向的间距为3mm，前丝与后丝之间沿焊枪移动方向的间距为22mm。
前丝采用直流电源，控制焊接电流为750～800A，焊接电压为34～36V，焊接速度为650～700mm/min；后丝采用交流电源，控制焊接电流为550～600A，焊接电压为34～36V，焊接速度为650～700mm/min。
(7)焊接完成后对所有焊缝进行探伤检测，若焊缝检测不合格，则进行返修焊接。
实施例2
如图2所示，本实施例提供了一种热轧U肋双面焊接方法，焊接端部厚度16mm变截面热轧U肋2，步骤如下：
(1)打磨U肋的待焊接区域，将U肋的待焊接区域的铁锈、油污、油漆、氧化层等打磨清理干净，直至U肋的待焊接区域呈平面。该步骤与实施例1的步骤(1)一致。
(2)打磨桥面板1的待焊接区域及其两侧20～30mm范围，将桥面板1的待焊接区域的铁锈、油污、油漆、氧化层等打磨清理干净，直至桥面板1的待焊接区域呈平面。该步骤与实施例1的步骤(2)一致。
(3)在U肋的待焊接区域外侧开制焊接坡口，坡口钝边为5～7mm，坡口角度45～50°；将U肋倒置放在桥面板1上，使U肋的待焊接区域与桥面板1的待焊接区域表面贴合。
(4)在U肋外侧焊接定位焊缝，定位焊缝焊脚尺寸3～4mm，焊缝长30～40mm，间距400～500mm。该步骤与实施例1的步骤(4)一致。
(5)焊接U肋内侧，将U肋板单元焊件置于平位胎架上，采用U肋内焊专机，采用细丝埋弧焊工艺在平位位置进行焊接形成内侧焊缝3。调整焊枪角度与指向位置，使直径为1.6～2.0mm的埋弧焊丝对准U肋与桥面板1交接内侧的根部，启动控制开关进行焊接，直至U肋全部焊接在待焊桥面板1上，一道成形，焊道熔深3～5mm；细丝埋弧焊控制焊接电流为400～450A，焊接电压为34～38V，焊接速度为380～430mm/min。
(6)焊接U肋外侧，采用门式多头自动焊机进行U肋外侧角焊缝的焊接，采用双丝双弧埋弧焊工艺在船形位进行焊接形成外侧焊缝4。调整焊枪角度与指向位置，将前丝对准U肋与桥面板1交接外侧的根部，启动控制开关进行焊接，直至U肋全部焊接在待焊桥面板1上，一道成形，焊道熔深11～13mm；
前丝与后丝的直径均为4mm。
双丝双弧埋弧焊，前丝与后丝之间垂直于焊枪移动方向的间距为4mm，前丝与后丝之间沿焊枪移动方向的间距为25mm。
本实施采用的前丝与后丝的直径大于实施例1中前丝与后丝的直径，前丝和后丝单位长度的体积也相应增大，则相应地拓宽前丝与后丝垂直于焊枪移动方向的间距，并拓宽前丝与后丝之间沿焊枪移动方向的间距为25mm，以保证焊缝的平整度。
前丝采用直流电源，控制焊接电流为880～930A，焊接电压为37～39V，焊接速度为650～700mm/min；后丝采用交流电源，控制焊接电流为680～720A，焊接电压为34～36V，焊接速度为650～700mm/min。
(7)焊接完成后对所有焊缝进行探伤检测，若焊缝检测不合格，则进行返修焊接。该步骤与实施例1的步骤(7)一致。
实施例3
本实施例提供了一种热轧U肋双面焊接方法，本实施例与实施例2一致，仅针对步骤(6)做出改变。
(6)前丝采用直流电源，控制焊接电流为910A，焊接电压为38.2V，焊接速度为680mm/min，后丝焊接电流为690A，焊接电压为34.7V，焊接速度为680mm/min。
实施例4
本实施例提供了一种热轧U肋双面焊接方法，本实施例与实施例2一致，仅针对步骤(6)做出改变。
(6)焊接U肋外侧，采用门式多头自动焊机进行U肋外侧角焊缝的焊接，采用双丝双弧埋弧焊工艺在船形位进行焊接形成外侧焊缝4。调整焊枪角度与指向位置，将前丝对准U肋与桥面板1交接外侧的根部，启动控制开关进行焊接，直至U肋全部焊接在待焊桥面板1上，一道成形，焊道熔深13～15mm；
前丝与后丝的直径均为5mm。
双丝双弧埋弧焊，前丝与后丝之间垂直于焊枪移动方向的间距为5mm，前丝与后丝之间沿焊枪移动方向的间距为27mm。
前丝采用直流电源，控制焊接电流为930～980A，焊接电压为37～39V，焊接速度为650～700mm/min；后丝采用交流电源，控制焊接电流为720～770A，焊接电压为34～36V，焊接速度为650～700mm/min。
显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
打磨所述U肋的待焊接区域，使所述U肋的待焊接区域呈平面；
打磨桥面板的待焊接区域，使所述打磨桥面板的待焊接区域呈平面；
将所述U肋倒置放在所述桥面板上，使所述U肋的待焊接区域与所述桥面板的待焊接区域表面相贴；
在所述U肋的外侧焊接定位焊缝；
焊接所述U肋内侧，采用细丝埋弧焊工艺在平位位置进行焊接形成内侧焊缝；
焊接所述U肋外侧，采用双丝双弧埋弧焊工艺在船形位进行焊接形成外侧焊缝；
焊接完成后对所有焊缝进行探伤检测。
2.根据权利要求1所述的热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：打磨所述桥面板的待焊接区域时，同步打磨所述桥面板的待焊接区域两侧，打磨范围为所述桥面板两侧20～30mm的区域。
3.根据权利要求1所述的热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：在所述U肋外侧焊接定位焊缝时，焊脚尺寸为3～4mm，焊缝长度为30～40mm，焊缝间距为400～500mm。
4.根据权利要求1所述的热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：焊接所述U肋内侧时，采用U肋内焊专机，所述U肋内焊专机将埋弧焊丝对准所述U肋与所述桥面板交接处内侧的根部并进行焊接，焊道熔深为3～5mm，所述埋弧焊丝的直径为1.6～2.0mm。
5.根据权利要求4所述的热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：所述细丝埋弧焊的控制焊接电流为400～450A，焊接电压为34～38V，焊接速度为380～430mm/min。
6.根据权利要求1所述的热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：焊接所述U肋外侧时，双丝包括前丝和后丝，所述前丝和所述后丝的直径均为3.2～5.0mm。
7.根据权利要求6所述的热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：所述前丝与所述后丝之间垂直于焊枪移动方向的间距为3～4mm，所述前丝与所述后丝之间沿焊枪移动方向的间距为22～25mm，采用门式多头自动焊机，将所述前丝对准所述U肋与所述桥面板交接处外侧的根部，焊道熔深为9～15mm，将所述U肋焊接在待焊桥面板上。
8.根据权利要求7所述的热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：所述前丝采用直流电源，控制焊接电流为750～980A，焊接电压为34～39V，焊接速度为650～700mm/min；所述后丝采用交流电源，控制焊接电流为550～770A，焊接电压为34～36V，焊接速度为650～700mm/min。
9.根据权利要求1所述的热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：对所述焊缝进行探伤检测后，若有焊缝检测不合格，则进行返修焊接。
10.根据权利要求1所述的热轧U肋双面焊接方法，其特征在于：采用气体保护焊工艺。
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