CN116079200A - 一种桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其包括以下步骤：1)组装焊接工件；2)选择焊丝并调整焊丝参数和位置；3)焊前焊接接头不预热且将道间温度控制在100℃以内；4)采用小热输入焊接打底；5)对待焊焊缝依次采用单丝SAW焊接、双丝SAW填充和盖面焊接。本发明构思合理，使焊接热输入比常规热输入(25～35kJ/cm)提高2‑3倍，焊接效率比常规焊接提高2倍以上，焊接效率高、能耗低、成本低，且焊接接头的力学性能满足现行标准规范要求。
Description
技术领域
本发明属于桥梁钢结构焊接技术领域，涉及一种桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法。
背景技术
现代大跨度、重载钢结构桥梁，普遍使用中厚钢板(板厚32～80mm)，制造过程中焊接作业量大、质量性能要求高。国内针对钢结构桥梁的埋弧焊，迄今仍采用传统的单丝埋弧焊(SAW)焊接方法，其焊接热输入较低(25～35kJ/cm)，与国外大热输入(≥70kJ/cm)埋弧焊的先进制造相比，效率低、能耗大、成本高，质量性能欠稳定。造成我国桥梁大热输入焊技术落后的主要原因,一是钢材和配套焊材不耐受大热输入焊接，当热输入较大时易产生粗大脆性组织而降低焊接接头的力学性能，尤其是低温韧性。二是没有相应的大热输入焊接工艺技术。
发明内容
针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种构思合理，使焊接热输入比常规热输入(25～35kJ/cm)提高2-3倍，焊接效率比常规焊接提高2倍以上，焊接效率高、能耗低、成本低，且焊接接头的力学性能满足现行标准规范要求的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法。
本发明的技术方案如下：
上述的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其包括以下步骤：
1)组装焊接工件；
2)选择焊丝并调整焊丝参数和位置；
3)焊前焊接接头不预热且将道间温度控制在100℃以内；
4)采用小热输入焊接打底；
5)对待焊焊缝依次采用单丝SAW焊接、双丝SAW填充和盖面焊接。
所述桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其中：所述步骤1)是在坡口角度为45°和间隙为8mm的工件的背面贴陶质衬垫。
所述桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其中：所述步骤(2)采用双丝埋弧焊且焊接热输入为75kJ/cm。
所述桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其中：所述双丝埋弧焊包括前丝(1)和后丝(2)；所述前丝(1)采用直流；所述后丝(2)采用交流。
所述桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其中：所述前丝(1)焊接电流比所述后丝(2)大50A；所述后丝(2)电压比所述前丝(1)电压大3-5V。
所述桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其中：所述前丝(1)和所述后丝(2)的纵向间距为15-20mm，横向间距为10-12mm。
所述桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其中：所述步骤4)的小热输入可采用气保焊。
所述桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其中：所述步骤4)的小热输入还可采用单丝SAW埋弧焊。
所述桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其中，所述步骤5)的焊接过程为：先采用气保焊焊接待两个待焊接头的第①～②道焊缝，再用单丝SAW焊接第③～④道焊缝，其余填充和盖面焊道⑤～⑧道全部采用双丝SAW焊接，双丝SAW的线能量为75kJ/cm。
有益效果：
本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法构思合理，工序简单，采用Q420qE钢板和配套焊丝、焊剂，通过开发桥梁钢结构的大热输入双丝埋弧焊接工艺技术，使焊接热输入比常规热输入(25～35kJ/cm)提高2-3倍，使桥梁钢结构的埋弧焊效率提高2倍以上；采用本发明获得的对接、T型角接等桥梁钢结构典型焊接接头的力学性能均满足现行标准规范，其中焊缝和热影响区-40℃低温冲击功均达到47J以上，且焊缝和热影响区没有出现异常组织。
附图说明
图1为本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法中双丝埋弧焊的焊丝电参数和位置示意图；
图2为本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法组装的焊接工件的结构示意图；
图3为本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法的步骤(5)的焊接过程示意图；
图4为采用本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法获得的焊接接头宏观形貌图；
图5为采用本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法获得的焊接接头的焊缝微观组织图；
图6为采用本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法获得的焊接接头的热影响区微观组织图。
具体实施方式
如图1至3所示，本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，包括以下步骤：
1)组装焊接工件；
在坡口角度为45°和间隙为8mm的工件的背面贴陶质衬垫,如图2所示。
2)调整焊丝参数和位置；
焊丝采用双丝埋弧焊且焊接热输入为75kJ/cm；双丝埋弧焊包括前丝1和后丝2；前丝1采用直流，后丝2采用交流，前丝1焊接电流比后丝2大50A，以利焊接电弧和熔池稳定；后丝2电压比前丝1电压大3-5V，以利后丝盖面宽度比前丝宽，提高焊缝表面质量；前丝1和后丝2的纵向间距15-20mm，横向间距10-12mm，以利于形成宽熔池，提高焊缝成型系数，提高焊接生产效率；
3)焊接前不预热且道间温度控制在100℃以内；
大热输入焊接，主要考虑焊后冷却速度比较缓慢，焊接接头在500℃-800℃温度区间停留时间长，易造成焊缝和热影响区晶粒粗大、产生脆性组织、降低接头的强度和低温韧性。因此，在采用大热输入条件下，应尽可能提高温度梯度，以提高冷却速度和，减少高温停留时间。提高温度梯度有两种办法，即降低焊前接头温度和控制道间温度；其中，降低焊前接头的温度，就是能不预热则不预热。经过斜Y型坡口裂纹试验，大热输入埋弧焊在室温条件下(即不预热)裂纹率为“0”，所以大热输入埋弧焊焊前完全没有必要预热。控制道间温度，就是焊接道间的温度越低越好，考虑到道间温度冷却时间过长，不利于生产效率，道间温度控制在100℃以内即可。
4)采用单丝SAW或气体保护焊等小热输入焊接打底。
因为钢板可以采取多种强韧化方式来保证其力学性能，如晶粒细化、添加多种元素促成贝氏体强化等，而焊缝主要靠晶粒细化方式。大热输入焊接时，由于热输入大，则熔深大、熔于熔池中的钢板母材数量多，造成熔于熔池中的母材钢板的合金元素就多，可能造成焊缝强度增强而韧性下降，所以应尽可能减小焊接熔合比。采用小线能量气保焊或单丝埋弧焊焊接打底，可以有效减小焊接熔合比，保证焊接接头的力学性能。
5)对待焊焊缝依次采用单丝SAW焊接、双丝SAW填充和盖面焊接；
打底后由于坡口宽度尚不够双丝SAW焊接，因此再采用单丝SAW焊接，然后再用双丝SAW进行填充和盖面焊接；具体焊接过程为：如图3所示，先采用气保焊焊接第①～②道，再用单丝SAW焊接第③～④道，其余填充和盖面焊道⑤～⑧道全部采用双丝SAW焊接，双丝SAW的线能量为75kJ/cm。
如图4所示，采用本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法获得的焊接接头宏观形貌，焊缝成型好，未发现未熔合、夹渣、气孔、裂纹等缺陷的存在。
如图5所示，采用本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法获得的焊接接头的焊缝微观组织为针状铁素体和低碳贝氏体，未发现淬硬马氏体组织。
如图6所示，采用本发明桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法获得的焊接接头的热影响区微观组织全部是贝氏体组织，未发现马氏体组织且晶粒未过分粗化。
本发明构思合理，使焊接热输入比常规热输入(25～35kJ/cm)提高2-3倍，焊接效率比常规焊接提高2倍以上，焊接效率高、能耗低、成本低，且焊接接头的力学性能满足现行标准规范要求。
Claims (9)
1.一种桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)组装焊接工件；
2)选择焊丝并调整焊丝参数和位置；
3)焊前焊接接头不预热且将道间温度控制在100℃以内；
4)采用小热输入焊接打底；
5)对待焊焊缝依次采用单丝SAW焊接、双丝SAW填充和盖面焊接。
2.如权利要求1所述的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其特征在于：所述步骤1)具体是在坡口角度为45°和间隙为8mm的工件的背面贴陶质衬垫。
3.如权利要求1所述的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其特征在于：所述步骤2)的焊丝采用双丝埋弧焊且焊接热输入为75kJ/cm。
4.如权利要求3所述的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其特征在于：所述双丝埋弧焊包括前丝(1)和后丝(2)；所述前丝(1)采用直流；所述后丝2)采用交流。
5.如权利要求4所述的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其特征在于：所述前丝(1)焊接电流比所述后丝(2)大50A；所述后丝(2)电压比所述前丝(1)电压大3-5V。
6.如权利要求4所述的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其特征在于：所述前丝(1)和所述后丝(2)的纵向间距为15-20mm，横向间距为10-12mm。
7.如权利要求1所述的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其特征在于：所述步骤4)的小热输入可采用气保焊。
8.如权利要求1所述的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其特征在于：所述步骤4)的小热输入还可采用单丝SAW埋弧焊。
9.如权利要求1所述的桥梁钢结构双丝埋弧焊大热输入焊接方法，其特征在于，所述步骤5)的焊接过程为：先采用气保焊焊接待两个待焊接头的第①～②道焊缝，再用单丝SAW焊接第③～④道焊缝，其余填充和盖面焊道⑤～⑧道全部采用双丝SAW焊接，双丝SAW的线能量为75kJ/cm。
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