CN114101860A - 钢桥高强度厚板结构焊缝防裂焊接方法 - Google Patents

钢桥高强度厚板结构焊缝防裂焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强度厚板结构焊缝防裂焊接方法，对接接头选择X型坡口或角接接头选择K型坡口，实现对称或交替焊接；或对接接头选择V型或角接接头选择单侧V型坡口，实现单面焊双面成型焊接；焊接材料使用氢含量为H5及以下的超低氢；焊前对焊接接头清洁、焊缝两侧至少150mm范围内预热设定温度后保持恒温至焊接结束；坡口打底焊道应选择熔敷金属塑性良好的实心焊丝CO2气保护焊；当对接接头采用V型或角接接头采用单侧V型坡口单面焊双面成型焊接工艺时，焊接位置为平位焊的；坡口填充及盖面时应采用多层多道焊接工艺，CO2气保护焊单道熔敷金属填充截面积不大于45mm2，埋弧焊单道熔敷金属填充截面积不大于65mm2，焊缝成型系数Φ=焊缝宽度B/焊缝深度H=1.3～2.0。

Description

钢桥高强度厚板结构焊缝防裂焊接方法
技术领域
本发明涉及一种高强度厚板结构焊缝防裂焊接方法，属于桥梁钢结构制造的厚板结构焊接技术领域。
背景技术
随着我国钢桥朝着大跨重载方向发展，特别是公铁合建大桥，为保证高速列车运行安全，越来越多的钢桥采用高强度厚钢板接结构这一较为先进的设计理念。为满足钢桥大跨度重载设计要求，420MPa、500MPa及690MPa级高强度钢的规模性使用，大大增加了结构的制造难度。随着钢材强度级别的提高，钢材碳当量增加，裂纹敏感性增强，钢材可焊性下降，桥梁结构生产制造过程中焊缝防裂难度高；同时厚板结构焊接接头拘束度大，焊接接头散热快等种种因素都对焊缝防裂提出了不小的考验。因此制定高强度厚板结构焊缝防裂焊接方法是解决桥梁结构安全的关键性技术。
发明内容
设计目的：针对背景技术存在的问题，设计一种既能对避免焊缝裂纹，又能够确保钢材可焊性的高强度厚板结构焊缝防裂焊接方法。
设计方案：为了实现上述设计目的。本发明以下技术方案来解决可焊性和避免焊缝裂纹现象的发生：
1.焊接操作空间充足及焊接位置等条件满足的情况下，对接接头选择X型坡口或角接接头选择K型坡口，可实现对称或交替焊接；当条件不满足时，对接接头选择V型或角接接头选择单侧V型坡口，可实现单面焊双面成型焊接；
2.焊接材料使用氢含量为H5及以下的超低氢或低氢焊接材料且选择的焊接材料屈服强度不超过钢材实际屈服强度的1.25倍；
3.焊前对焊接接头彻底清洁并在焊缝两侧至少150mm范围内进行预热，预热采用宽度300mm，加热功率15KW/m的电磁感应加热带紧贴钢板，确保焊接接头钢板在板厚方向上热透，预热检查采用在钢板两面测温方法，温差应不大于5摄氏度。预热温度达到设定温度后保持恒温至焊接结束，使用加热器缓慢降温功能，设定加热器降温曲线并使用防火石棉布覆盖保温，使焊接接头冷却时间至少2倍于自然冷却时间；
4.当焊接接头坡口型式采用X型或K型的，焊接方法为药芯焊丝CO2气保护焊或埋弧自动焊时，坡口打底焊道应选择熔敷金属塑性良好的实心焊丝CO2气保护焊，严禁直接使用药芯焊丝CO2气保护焊或埋弧自动焊；
5.当对接接头采用V型或角接接头采用单侧V型坡口单面焊双面成型焊接工艺时，焊接位置为平位焊的，焊接方法采用熔敷金属塑性良好的实心焊丝CO本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
1.焊接操作空间充足及焊接位置等条件满足的情况下，对接接头选择X型坡口或角接接头选择K型坡口，可实现对称或交替焊接；当条件不满足时，对接接头选择V型或角接接头选择单侧V型坡口，可实现单面焊双面成型焊接；
2.焊接材料使用氢含量为H5及以下的超低氢或低氢焊接材料且选择的焊接材料屈服强度不超过钢材实际屈服强度的1.25倍；
3.焊前对焊接接头彻底清洁并在焊缝两侧至少150mm范围内进行预热，选择合理的预热方法保证焊接接头钢板在板厚方向上热透，预热检查采用在钢板两面测温方法，温差应不大于5摄氏度。预热温度达到设定温度（钢级420MPa以下预热设定80℃，钢级500MPa时预热设定100℃，钢级690MPa时预热设定150℃）后保持恒温30分钟开始焊接至焊接结束并采用上述措施缓慢冷却。
4.当焊接接头坡口型式采用X型或K型的，焊接方法为药芯焊丝CO2气保护焊或埋弧自动焊时，坡口打底焊道应选择熔敷金属塑性良好的实心焊丝CO2气保护焊，严禁直接使用药芯焊丝CO2气保护焊或埋弧自动焊；
5.当对接接头采用V型或角接接头采用单侧V型坡口单面焊双面成型焊接工艺时，焊接位置为平位焊的，焊接方法采用熔敷金属塑性良好的实心焊丝（与药芯焊丝相比，实心焊丝熔敷金属断后伸长率平均高出10-20%），CO2气保护焊或打底焊缝采用熔敷金属塑性良好的实心焊丝CO2气保护焊，严禁直接使用药芯焊丝CO2气保护焊；
6.坡口填充及盖面时应采用多层多道焊接工艺，CO2气保护焊单道熔敷金属填充截面积不大于45mm2，埋弧焊单道熔敷金属填充截面积不大于65mm2，焊缝成型系数Φ=焊缝宽度B/焊缝深度H=1.3～2.0。
气保护焊或打底焊缝采用熔敷金属塑性良好的实心焊丝CO2气保护焊，严禁直接使用药芯焊丝CO2气保护焊。
本发明与背景技术相比，本发明技术对于钢级≥420MPa的高强钢厚板结构，按照上述方案可将焊接接头出现焊接裂纹的概率降至最低，最大程度的保证焊接质量，进而保证桥梁结构安全。
钢级≥420MPa高强钢焊缝裂纹率对比
Figure RE-241833DEST_PATH_IMAGE002
。
附图说明
图1是对接接头X型坡口及打底焊道示意图；
图2是对接接头V型坡口及打底焊道示意图；
图3是角接接头K型坡口及打底焊道示意图；
图4是角接接头单侧V型坡口及打底焊道示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1-6。一种钢桥高强度厚板结构焊缝防裂焊接方法，使用钢材材质为Q690qE，屈服轻度690MPa。
实施案例1：30mm厚腹板车间内接料焊接。
步骤一：考虑焊接空间及焊接位置，对接坡口选择如图1；
步骤二：焊接材料选择屈服强度720～750MPa的实心焊丝ER70-G φ1.2及埋弧焊丝WQ-6 φ4.0；
步骤三：焊接前彻底清除对接焊缝周围杂质及污物，采用加热装置对焊接区域150mm范围内进行预热，钢板上下表面温差5摄氏度以内即可焊接。
步骤四：考虑X型坡口第一道焊缝不满足焊缝成型系数的要求，大概率出现焊缝裂纹，因此采用实心焊丝ER70-Gφ1.2打底焊一道，如图1；
步骤五：打底焊后使用埋弧焊丝WQ-6 φ4.0多层多道焊接，如3；
步骤六：焊接完成后使用防火棉覆盖焊缝及两侧300mm范围，让焊缝缓慢冷却至室温。
实施案例2：钢梁工地环口对接。
步骤一：为避免钢梁工地环口对接选择X型坡口会造成仰位焊接，不利于焊接质量保证及焊接效率低下等问题，钢梁环口顶板、底板对接坡口选择如图2，可实现平位焊；
步骤二：焊接材料选择屈服强度720～750MPa的实心焊丝ER70-G φ1.2及药芯焊丝91H φ1.2；
步骤三：焊接前彻底清除对接焊缝周围杂质及污物，采用加热效率高的电磁感应加热设备对焊接区域150mm范围内进行预热，钢板上下表面温差5摄氏度以内即可焊接。
步骤四：考虑V型坡口药芯焊丝平位单面焊易产生裂纹，因此选择实心焊丝ER70-Gφ1.2打底焊一道，如图2；
步骤五：打底焊后使用药芯焊丝91H φ1.2多层多道焊接，如4；
步骤六：焊接完成后，设置加热设备降温曲线，让焊缝缓慢冷却至室温。
需要理解到是：上述实施例虽然对本发明设计思路的作了详细的文字描述，但是这些文字的描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种钢桥高强度厚板结构焊缝防裂焊接方法，其特征是：
1）焊接操作空间充足及焊接位置等条件满足的情况下，对接接头选择X型坡口或角接接头选择K型坡口，可实现对称或交替焊接；当条件不满足时，对接接头选择V型或角接接头选择单侧V型坡口，可实现单面焊双面成型焊接；
2）焊接材料使用氢含量为H5及以下的超低氢或低氢焊接材料且焊接材料屈服强度不超过钢材实际屈服强度的1.25倍。
2.3）焊前对焊接接头彻底清洁并在焊缝两侧至少150mm范围内进行预热，选择合理的预热方法保证焊接接头钢板在板厚方向上热透，预热检查采用在钢板两面测温方法，温差应不大于5摄氏度，预热温度达到设定温度后保持恒温至焊接结束，采取适当措施使焊接接头冷却时间至少2倍于自然冷却时间；
4）当焊接接头坡口型式采用X型或K型的，焊接方法为药芯焊丝CO2气保护焊或埋弧自动焊时，坡口打底焊道应选择熔敷金属塑性良好的实心焊丝CO2气保护焊，严禁直接使用药芯焊丝CO2气保护焊或埋弧自动焊；
5）当对接接头采用V型或角接接头采用单侧V型坡口单面焊双面成型焊接工艺时，焊接位置为平位焊的，焊接方法采用熔敷金属塑性良好的实心焊丝CO2气保护焊或打底焊缝采用熔敷金属塑性良好的实心焊丝CO2气保护焊，严禁直接使用药芯焊丝CO2气保护焊；
6）坡口填充及盖面时应采用多层多道焊接工艺，CO2气保护焊单道熔敷金属填充截面积不大于45mm2，埋弧焊单道熔敷金属填充截面积不大于65mm2，焊缝成型系数Φ=焊缝宽度B/焊缝深度H=1.3～2.0。
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