CN1283410C - 桥梁钢结构现场焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁钢结构现场焊接工艺，所述工艺包括选择一定的焊接参数以及控制现场焊接顺序的方法、防止焊接裂纹产生的方法、焊缝返修的方法和特厚钢板的施焊方法，其中所述特厚钢板的施焊方法包括，坡口型式选用不对称U型坡口，小坡口在外侧，坡口深度为板厚的1/3，严格控制组对间隙，在焊缝全长上及全厚度上均控制预热温度在150℃～170℃之间。采用本发明能够有效控制焊接变形，防止了桥梁钢结构裂纹性缺陷的产生，所述特厚钢板的施焊方法有效减少了焊接中填充金属的量，从而减少焊接应力，保证焊接质量。所述桥梁钢结构现场焊接工艺在上海市卢浦大桥施工中得以成功应用，各项检测显示焊接质量优良，保证了大桥整体工程的质量。

Description

桥梁钢结构现场焊接工艺

                              技术领域

本发明涉及一种电弧焊接工艺，特别是涉及一种桥梁钢结构现场焊接工艺。

                              背景技术

上海市卢浦大桥是空间提篮中承式拱梁组合体系的全焊钢拱桥，由134段箱型拱肋、49块桥面系梁、16根立柱、16根K撑斜撑、横梁组成，主桥钢结构总量达到35000多吨，现场焊口286个，焊缝总长度31380m，其中全熔透焊缝21382m，桥梁钢结构现场焊接工艺对卢浦大桥的整体工程质量至关重要。大桥钢结构现场焊接的难点在于，1.拱桥主要受力结构的钢拱肋是一个三维的空间结构，各个施焊节段都有差别，制定统一的现场焊接工艺难度高；2.大桥钢结构的现场焊接在黄浦江江面上操作，施焊位置高，不少部位操作空间小，受空气湿度、风、雨等自然条件限制多；3.施工周期短，如主跨拱肋每一节段计划吊装总周期仅7天，在7天的周期内必须完成拱上吊机移位、吊装、焊接、临时索等步骤，而单个焊接作业就包括定位焊、预热、内侧环缝焊、无损检测、加劲板焊接、检测等多道工序。同时，桥梁钢结构现场焊接工艺必须考虑现场焊接顺序及焊接变形问题、有效防止焊接裂纹的措施、要对焊接材料进行筛选、防止“氢致”裂纹的产生、可以控制预热温度、具有防风、防雨措施、对焊缝成型打磨做出相应规定，需要特别考虑拱梁接合部特厚钢板的焊接工艺。然而，现有的普通钢结构焊接工艺不够全面，对上述问题没有明确的技术措施，对桥梁钢结构现场焊接工艺的指导性较差。例如：中国专利申请号94114847.5，公开号1103341，名称为“安装现场焊接大型圆盘式水轮发电机转子支架的工艺方法”公开了一种圆盘式水轮发电机转子支架焊接工艺方法，具体涉及大型圆盘式水轮发电机转子支架在安装现场的焊接工艺方法。在安装现场采用CO#-[2]气体保护焊，制定了一套完整的焊接步骤、顺序、方式，并很好地把握了焊接各参数的关系，解决了直径10米以上，扇形外环件钢板厚度在30毫米以上的大型圆盘式水轮发电机转子支架在安装现场进行焊接的问题，上海市卢浦大桥钢结构现场焊接的一个难点问题是特厚钢板的焊接，但由于工地节段与连接件的焊缝及环向横向焊、全焊透焊缝不能采用CO₂全体保护焊，该方法无法适用；中国专利申请号99126856.3，公开号1256987，名称为“燕尾坡口焊接工艺”，公开了一种燕尾坡口焊接工艺，主要采用切除氧化层→焊接→打扣加固→焊接→磨平等工序完成燕尾坡口的焊接，采用此技术修复后的产品(渣罐、渣包、渣盆)能超过新产品的使用寿命，即再有损坏，也不会从修复部位损坏，且修复费用只有原产品价值的20％，修复率达到98％以上，该方法主要用来修补钢结构缺陷，但不适应桥梁钢结构现场大规模焊接的需要；中国专利申请号97108823.3，公开号1188032，名称为“直长型连续焊条焊接管道I型坡口焊接工艺”公开了一种焊接工艺，采用直长型连续焊条，I型坡口焊接厚度7-12mm，直径Φ114-Φ1620mm的管道，采用连弧法单面焊双面成型，仅需在管道仰焊部位开制小角度坡口。可提高焊接生产率，降低焊接成本，减轻工人劳动强度，该方法适用于管道工程的焊接，同样不适应桥梁钢结构现场大规模焊接对焊接强度和质量要求非常高的场合；中国专利申请号94110183.5，公开号1110206，名称为“一种减少金属热裂纹的焊接工艺”，公开了一种减少金属热裂纹的焊接工艺方法，在对金属焊接的同时，对溶池后部的热脆温度区的金属进行急速冷却，如在该区域使用热管导热，或向该区域吹液氮等，使得金属焊接热裂纹倾向降低。然而，桥梁钢结构现场焊接条件复杂受环境制约大，多数情况不具备相应的导热条件，因而需要在现场焊接工艺中另外寻找降低金属热裂纹的新方法。

                              发明内容

本发明的目的在于克服现有焊接工艺针对桥梁钢结构现场焊接存在的不足，提供一种选择适当的焊接顺序、施焊参数，焊接质量高、能够对特厚钢板进行焊接的桥梁钢结构现场焊接工艺。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案：一种桥梁钢结构现场焊接工艺，包括选择一定的焊接参数、狭小空间的施焊方法以及控制现场焊接顺序的方法、防止焊接裂纹产生的方法、焊接返修的方法和特厚钢板的施焊方法，其特征在于：所述控制现场焊接顺序的方法包括在每个接口组对称于大桥轴线的上下游安排相同的焊工人数，整个接口各条空间位置的焊缝对称于构件自身轴线，从中心向两端逆向分段推进，同时起焊、同步结束，并一律先焊内坡口后焊外坡口，先焊有较大收缩的接头，后焊有较小收缩的接头，先焊对接焊缝，再焊嵌补段焊缝和其他腹板或筋板坡口焊缝，最后焊所有贴角焊缝；所述防止焊接裂纹产生的方法包括采用Ni含量在0.5％～1.20％的焊条，控制焊缝熔敷金属扩散氢含量不大于2.5ml/100g，在大气湿度超过80％时停止施焊，对厚度超过30mm的钢板施焊之前进行预热；所述焊接返修的方法包括通过无损检测方法确定焊缝内部超标缺陷缺陷位置、深度，用碳弧气刨清除缺陷，每次刨去3mm熔敷金属，单面刨槽深度不超过焊缝尺寸的65％，对于裂纹性质的缺陷，用酸蚀、渗透检测、磁粉检测确定裂纹的范围，将裂纹本身和其两端各50mm的完好焊缝或母材一起清除，然后用砂轮打磨至露出金属光泽；所述特厚钢板的施焊方法包括，坡口型式选用不对称U型坡口，小坡口在外侧，坡口深度设定为板厚的1/3，严格控制组对间隙，在焊缝全长上及全厚度上均控制预热温度在150℃～170℃之间，焊接时先焊内侧大坡口侧，仰焊位置，焊到板厚的2/3时停焊，留下25mm～30mm厚度不焊，转到外侧碳刨清后，将外侧的小坡口焊满，然后转到内侧，焊完余下部分；所述狭小空间的施焊方法包括在施焊位设置排烟装置，采用大口径软管通到施焊面上用抽风机将烟气抽出拱肋，再用大型鼓风机将新鲜空气直接输送到焊工焊接面罩上；所述焊接参数符合焊条电弧焊SMAW规范，桥面系梁顶板盖面焊缝焊接参数符合埋弧自动焊SAW规范。

所述控制现场焊接顺序的方法包括在板厚大于50mm时，内坡口不一次焊满，焊至1/2～3/5板厚时转到外坡口清根，打磨到露出金属光泽，始焊外坡口，最后把内坡口填满，更次轮焊，施焊过程的中断和再次焊接前母材保持一定的预热温度，并在每个焊接口设置联接板固定焊口。

所述防止焊接裂纹产生的方法包括在拱肋、立柱焊口周围搭设活动的防风、防雨棚，在焊口上侧用角形铝条及发泡剂筑挡水墙。

本发明的有益效果在于，所述桥梁钢结构现场焊接工艺采取的施焊顺序有效控制了焊接变形，保证了大桥的三维精度，最终保证了大桥的精准合龙，所述防止焊接裂纹产生的方法有效防止了桥梁钢结构裂纹性缺陷的产生，所述焊缝返修方法对于射线检测需要返修的部位均一次返修成功，所述特厚钢板的施焊方法可以减少焊接中1/3的填充金属量，有效减少了焊接应力，保证了焊接质量。所述桥梁钢结构现场焊接工艺在上海市卢浦大桥施工中得以成功应用，各项检测结果显示焊接质量优良，保证了大桥整体工程的质量。

                           附图说明

图1是100mm特厚钢板坡口形式及焊接顺序示意图；

图2是O#段焊接坡口形式示意图；

图3是焊工分布图。

                          具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细描述：一种桥梁钢结构现场焊接工艺，包括选择一定的焊接工艺参数以及控制现场焊接顺序的方法、防止焊接裂纹产生的方法、焊接返修的方法和特厚钢板的施焊方法，所述控制现场焊接顺序的方法包括在每个接口组对称于大桥轴线的上游3、下游4安排相同的焊工人数，如图3焊工分布图所示，整个接口各条空间位置的焊缝对称于构件自身轴线，从中心向两端逆向分段推进，同时起焊、同步结束，并一律先焊内坡口后焊外坡口，先焊有较大收缩的接头，后焊有较小收缩的接头，先焊对接焊缝，再焊嵌补段焊缝和其他腹板或筋板坡口焊缝，最后焊所有贴角焊缝；所述防止焊接裂纹产生的方法包括采用Ni含量在0.5％～1.20％的焊条，控制焊缝熔敷金属扩散氢含量不大于2.5ml/100g，在大气湿度超过80％时停止施焊，对厚度超过30mm的钢板施焊之前进行预热；所述焊接返修的方法包括对于焊缝外观缺陷的返修，通过打磨、铲凿清理或砂轮打磨、圆滑过度，对于焊缝内部超标缺陷的返修通过无损检测方法确定缺陷位置、深度，再用碳弧气刨清除缺陷，每次刨去约3mm熔敷金属，单面刨槽深度不得超过焊缝尺寸的65％，对于裂纹性质的缺陷用酸蚀、渗透检测、磁粉检测确定裂纹的范围，清除缺陷时将裂纹本身和其两端各50mm的完好焊缝或母材一起清除，然后用砂轮打磨至露除金属光泽；所述100mm特厚钢板的施焊方法包括，坡口型式选用不对称U型坡口，小坡口在外侧，坡口深度为板厚的1/3，严格控制组对间隙，在焊缝全长上及全厚度上均控制预热温度在150℃～170℃之间，焊接顺序措施先焊内侧大坡口侧，仰焊位置，焊到板厚的2/3时停焊，留下25mm～30mm厚度不焊，转到外侧碳刨清后，将外侧的小坡口侧焊满，然后转到内侧，将余下部分焊完，共焊了29层69道，如图1 100mm特厚钢板坡口形式及焊接顺序示意图所示。所述控制现场焊接顺序的方法包括在板厚大于50mm时，内坡口不一次焊满，而是焊至1/2～3/5板厚，再转到外坡口清根，打磨到露出金属光泽，始焊外坡口，焊好后，最后把内坡口填满，更次轮焊，施焊过程的中断和再次焊接前母材保持一定的预热温度，在每个焊接口设置联接板，先把焊口固定，再进行对口的定位焊。所述防止焊接裂纹产生的方法包括在拱肋、立柱等焊口搭设活动的防风、防雨棚，在拱肋焊口上侧用角形铝条及发泡剂筑成挡水墙。所述狭小空间的施焊方法包括在施焊位置设置排烟装载，用大口径软管通到施焊面上用抽风机将烟气抽出拱肋，再用大型鼓风机将新鲜空气直接输送到焊工焊接。所述焊接工艺参数符合焊条电弧焊SMAW规范，桥面系梁顶板盖面焊缝焊接工艺参数符合埋弧自动焊SAW规范。

上海市卢浦大桥主桥钢结构主材为可焊接细晶粒正火S355N结构钢，这种钢材冷却速度若过快会产生淬硬倾向，冲击韧性降低，若冷却速度过慢，则晶粒变粗，破坏了细晶粒结构，同样会使冲击韧性下降。因此，焊接工艺参数选择不当，焊缝韧性不足，大桥在长期交变载荷影响下，会引起脆裂，对大桥的安全使用非常不利。为保证焊接质量，防止灾难性事故的发生，鉴于现场施焊空间的复杂性，黄浦江面上风速较大、湿度较高，确定主要采用焊条电弧焊SMAW方法，桥面系梁项板盖面层采用埋弧自动焊SAW方法。为确定焊条电弧焊，埋弧自动焊方法焊接S355N钢材的最佳焊接工艺参数，除了参考钢材制造厂及拱肋、系梁制造厂的焊接试验外，本发明根据大桥的现场各种焊接位置及不同钢板厚度，采用S355N钢板及相匹配的焊接材料共进行了16项焊接工艺评定，其中，用20mm钢板，3G位置做了最大线能量试验，用40mm钢板，1G位置做了最小线能量试验。经过拉伸、弯曲、冲击等学性能试验以及宏观金相、硬度试验等，均符合规范要求。在焊接工艺评定的基础上，分析大桥的各种位置、不同厚度钢板的焊接工艺参数，编制焊接工艺规程WPS共57份指导现场286只焊口施焊，焊接结果良好，焊接工艺参数见表1，焊缝无损检测结果见表2，产品试板力学性能检测结果见表3。

表1.焊接工艺参数表

板厚(mm)	接头	焊接方法	填充金属		电流(A)	电压(V)	焊接速度(cm/min)	预热温度(℃)	线能量(KJ/cm)
										焊条	直径
			S355Nδ＝20	对接3G								SMAW	SHJ507Ni	φ3.2	110～130	20～22	7.0～9.0	——	16～19
φ4	140～160	22～24			6.0～8.0	——	25～30
								S355Nδ＝40	对接1G	SMAW	SHJ507Ni			φ4	140～170	22～24	11.0～13.0	110～130	17～20
φ5	200～220	24～26	15.0～22.0	110～130	17～20
						对接4G	SMAW					SHJ507Ni	φ3.2	100～120	20～22	7.0～9.0	110～130	16～20
φ4	130～160	20～22	5.0～7.0	110～130	27～29
									φ5	200～220	24～26		15.0～22.0	110～130	17～20
S355Nδ＝13	对接1G	SMAW+SAW	SHJ507Ni	φ3.2	90～130											20～24	4.2～4.5	——	29～30
						φ4	160～180	20～24	9.0～11.0	——	22～25
				H10Mn2G	φ4							500～650	34～38	45～60	——	18～26

注：电流极性均为DCEP

表2.现场焊口无损检测表

	RT检测			UT检测			MT检测
										拍片数量	不合格数量	一次合格率	检测长m	不合格长度m	一次合格率	检测长m	不合格长度m	一次合格率
	三角区	6030	84	98.6	15602.7	168.71	98.92	45783.3	1.8										99.99
主跨拱										1460	3	99.79	3497	3.72	99.89	9452.5	0	100
	主跨系梁	784	3	99.6	2282.95	2.505	99.9	5607.95	0										100
合计										8274	90	98.9	21381.6	172.94	99.79	6114339	1.8	99.99

注：最终合格率均为100％，全熔透对接焊缝抽25％进行射线检测RT检测，不合格部位均一次返修成功，全熔透对接焊缝及全熔透角焊缝作100％超声检测UT检测，所有焊缝作100％磁粉检测MT检测。

表3.产品试板力学性能检测结果表

注：各部位仅抽查一例，产品试板力学性能实验按照TB10202-98《铁路钢桥制造规范》进行。经上述检测表明，焊接参数的选择是合理的，是能够保证卢浦大桥主桥钢结构现场焊接质量。

现场焊接工艺的研究：1.施焊顺序研究与焊接变形控制，由于拱、梁呈抛物线变化，在现场组焊过程中，必须保证其三维坐标，也即吊装、调整好三维坐标后，焊接过程中必须控制好焊接变形以保证其坐标。因为拱肋截面面积达到5m×6m～5m×9m、长度达到10m～15M，如焊口产生不均匀收缩，对拱肋的三维坐标将产生不利影响并且很难矫正，因此，必须确定适合于大截面对接口的焊接顺序，以有效地控制焊接变形。减少焊接产生的附加应力、焊缝残余应力及边缘材料局部应力，消除或减少构件不规则变形，必须保证对接口的组对精度，如间隙、错边、板平面度等采取有效的方法，能快速有效的将其调整到规范之内，如某些拱肋需要在2.5小时之内调整完毕。采用的焊接顺序如下：对称于桥轴线施焊，即两条拱肋布置相同数量焊工同步施焊，如图1所示在上游3和下游4各布置10个焊工同时施焊，有利于大桥的总体轴线控制；每只拱肋对接口，采用对称分布焊工，做到同步施焊使焊缝均匀收缩，控制焊接变形，改善接头变力状况；分段退焊法，使焊缝焊接应力峰值分散，从一个较大值分散成几处较小值，减少峰值，改善焊缝应力分布，减小焊接变形；先焊内侧大坡口，然后外侧经碳刨清根后，再进行焊接，使内外侧施加的热量平衡，收缩基本相同，以控制焊接变形，由于环缝的收缩较大，因此先焊环缝，后焊嵌补段，再焊角焊缝以有利于控制焊接变形；在拱肋对接口设置4条对合线，测量焊缝收缩数据，一旦发生不均匀收缩，则采取措施予以纠正。为能有效地调整对接口间隙、错边、板平面度，上述焊接顺序的确定借鉴了大型球罐的组对方法，即在对接口四周两侧焊带孔的定位小方块，用专用龙门夹具组对，以较快的调整间隙和错边，在内侧施焊时，龙门码还不予拆除，从而有效地防止焊接变形。经采取上述措施，实施结果良好，有效地控制了大桥大截面钢构件的焊接变形，根据焊口对合线测量数据，拱肋、系梁等对接口不均匀收缩控制在1.5mm以内，主跨拱肋焊接前后y向偏差见表4。

表4.主跨拱肋焊前焊后的y向偏差表

	ZS8	ZS9	ZS10	ZS11	ZS12	ZS13	ZS14	ZS15	ZS16	ZS17	ZS18	ZS19	ZS20
														上游	13	3	-1	1	3	2	7	2	8	3	4	2	7
下游	11	0	-2	1	14	5	9	3	9	1	1	2	2
															ZN8	ZN9	ZN10	ZN11	ZN12	ZN13	ZN14	ZN15	ZN16	ZN17	ZN18	ZN19	ZN20
上游	4	-8	14	6	0	10	20	2	2	2	2	3	10
														下游	-3	-1	5	3	25	15	5	2	10	2	11	20	0

2.防止焊接裂纹措施，由于大桥承受动荷载，在现场焊缝中一旦发生裂纹，将影响大桥的安全使用。针对S355N结构钢的特点，除制定WPS外，采取如下措施防止裂纹的产生：控制焊接材料，采用的焊丝、焊条均有与S355N结构钢相匹配的强度，又有较好的韧性；防止“氢致”裂纹，严格控制焊缝熔敷金属扩散氢含量不大于2.5ml/100g；严格焊材保管、烘焙、发放、回收制度；控制施焊环境，雨天或大气湿度超过80％停止施焊；严格控制预热温度，厚度超过30mm的钢板一律需要进行预热，加热温度随板厚度变化而增加，不需要预热的钢板用火焰去潮气处理；定位焊及焊缝返修的预热温度比施焊时的预热温度高30℃～50℃，碳弧气泡的预热温度与施焊要求相同；采取防风、防雨措施，在焊口周围搭设防风、防雨棚，经过近两年来的施焊，现场对接焊缝经射线检测，没有发现微裂纹。3.焊接工艺保证措施，包括焊工资质控制，所有上岗焊工要求持有有效的锅炉压力容器证书再经S355N桥梁钢的焊接理论知识和实际操作培训，然后按AWSD1.5-96的规定进行实际操作，全部合格者发给操作证，方可上岗施焊；焊接机具及计算器具控制，卢浦大桥使用的焊机、电源等全面检查合格后方能投入使用，机上的电流、电压表均在开焊前进行了标定；开焊令控制，现场焊接须在收到监理签发的开焊令后方可开焊，即经检查焊接工艺评定，焊工资质，焊接设备，安全用电，对口间隙，错边，构件的三维坐标等十项内容，均符合要求且经过有关人员签字，最后监理认可后，才能开始焊接，严格的焊前检查，保证了焊接到顺利进行；焊接过程控制：主要是针对预热温度、层间温度、线能量控制、焊接顺序控制、焊接环境的控制；产品试板控制，产品试板材质与母材相同，坡口形式和厚度与施焊焊缝相同，布置在焊缝延长端，用施焊焊缝相同的工艺进行焊接，产品试板焊缝经外观检查合格后，做力学性能试验，由焊接施工员控制；无损检测控制，无损检测人员资质控制，除原有无损检测资质证书外，再通过大桥公司的培训考核合格者发给上岗证书，方可从事大桥的无损检测工作，由无损检测工程师控制检测质量与评定质量，严格按WPSD1.5-96标准检测，保证焊缝的内在质量；高处作业控制，卢浦大桥现场焊口的高度情况属二级、三级、特级高处作业，为保证高处作业情况下，焊接工艺能正确执行，为保证焊接质量和施工安全，特编制了卢浦大桥施工安全措施。4.焊缝返修工艺控制包括：焊缝外观缺陷的返修，常见外观缺陷指焊瘤、凹陷、弧坑、咬边、焊缝尺寸不足等，通过打磨、铲凿方法清理，但不得在邻近焊缝或母材上造成缺口或槽痕，对于咬边，在不影响母材最小设计厚度时采用砂轮打磨、圆滑过度的办法，若需要焊补的缺陷则应按照产品的WPS要求施焊；焊缝内部超标缺陷的返修，无损检测方法确定缺陷位置、深度，再用碳弧气刨清除缺陷，每次刨去约3mm熔敷金属，单面刨槽深度不得超过焊缝尺寸的65％，对于裂纹性质的缺陷，需用酸蚀、PT、MT或其他可靠方法确定裂纹的范围，清除缺陷时应将裂纹本身和其两端各50mm的完好焊缝或母材一起清除，然后用砂轮打磨至露出金属光泽，属于裂纹性质的返修，需在查明原因后制定返修方案，报有关单位审定，后指定焊工返修以确定一次返修成功，同一部位返修不得超过两次；有修补前的碳弧气刨预热温度不得低于65℃或按WPS规定的预热温度；返修焊缝的预热温度和层间温度控制：板厚不大于40mm时，160℃，否则200℃；返修焊缝的外观检验和无损检测要求与产品焊缝相同。5.特殊部位焊接工艺，近拱座0#段拱肋焊接工艺，主墩拱座分为砼拱座和钢拱座二大构件，砼拱座位于主墩承台上，有主墩系梁相连，并附着有风撑和斜撑脚座，钢拱座则位于砼拱座之上，拱座上支承连接有众多杆件，分别有主跨钢拱肋、岸跨钢拱肋、钢大立柱、斜撑立柱、河跨和岸跨风撑，因此拱座为大桥各种受力构件的交汇点，受力极其复杂，各构件内力在拱座内化解平衡，组成合力向承台传递，由于拱座需承受上述众多构件的内力，故拱座体形巨大，顺桥向长22m～24m，横桥向宽12m～15m，最厚处7.48m，内部构造也极为复杂，0#段拱肋截面5m×9m，顶板32mm，底板50mm，焊在起拱板1上，起拱板1厚度65mm是全溶透角焊缝，焊前需预热到130℃～150℃，由于起拱板背面2布满钢筋无法布置电热板，正面位置很窄，布置电热板较困难，加上江边风大、散热快，预热温度很难达到，后采用大功率电热板，再用石棉布保温，才达到了120℃～140℃的预热温度，如图20#段焊接坡口形式示意图所示，0#段有135块长短不一的加筋板，将拱肋箱体分割成许多狭小空间，且拱肋板内侧焊了许多栓钉，0#段是拱梁抛物线的起点，焊工只能爬进去倒躺着施焊，由于0#段一端是起拱板呈半封闭状态，烟气无法排出，需要采用排烟装置及送风鼓风机，将烟气排出，而将新鲜空气送到焊接面罩上，使焊工能吸到新鲜空气，但箱体内温度仍很高，焊工每焊5根焊条就要换人施焊，焊接工艺采用小直径焊条，上坡焊，采取这些措施后，8只0#段施焊完毕，焊缝经外观检验、超声检测、磁粉检测全部合格；拱梁结合部特厚钢板的焊接工艺，三角区河跨拱肋之间的对接口顶板厚度为100mm，为保证焊接质量及防止焊接变形，除严格控制预热温度、层间温度及线能量外，在焊接工艺方面，采取先焊内侧大坡口侧(仰焊位置)，焊到板厚的2/3时停焊，留下25～30mm，外侧碳刨清根，将外侧小坡口侧(平焊位置)焊满，然后再焊内侧的余留部分(仰焊位置)，共焊29层69道，如图1所示，焊缝经无损检测，一次合格；主拱合龙段焊接，主拱合龙段即21#段，长度6.8m，采用一端焊接，另一端用高强螺栓连接，其中与黄浦江浦东20#拱肋采用高强螺栓连接，与浦西20#拱肋焊接，风撑与拱肋焊接，合龙段焊接是主跨拱肋最关键的一个焊口，也是拱肋最后一个焊口，在整个焊接过程中，栓结段必须与已安装的20#段拱肋中间保持合适的间隙，但影响合拢间隙的因素有温度、湿度、光照、临时塔变形等多个因素，而且由于拱肋长度随温度变化而变化，如控制不好，则焊缝应力过大，在焊接过程中焊缝就会开裂，导致焊接失败，因此除严格按照上述焊接工艺外还采取了如下措施：无强力组装，对接口在自由状态下组装，不使焊口产生附加应力，在坐标轴线与组对间隙发生矛盾时，首先保证坐标轴线，对超过5mm的间隙采取堆焊措施，为保证定位焊成功，每只焊口焊16块联结板加强，在适当的温度下，迅速将对接口固定，然后再定位焊，在正式焊接之前，在轴线偏移的反向先行起焊，以减小轴线的偏移量，在施焊过程中用游标卡尺测量对合线距离以精确测量焊接收缩量，焊接过程中，上下游焊口做到同步、合理安排焊工，以最快速度将大环缝施焊完毕。上述桥梁钢结构焊接工艺措施是有效的，实测不均匀收缩量只有1mm，施焊时间也得以缩短，如大环缝实际焊接时间为30h左右比设计要求的48h缩短了18h，射线拍片38张，一次合格率100％，产品试板和特性试验各项数据均合格。

本发明确定的焊接参数是合理的，按确定的参数施焊，焊缝质量良好。本发明焊接顺序的选择有效的控制了大截面箱形钢拱肋、系梁等的焊接变形，减少了焊接应力，对特殊部位特厚钢板的焊接攻克了国内桥梁钢结构焊接的难关，很好的控制了焊缝质量。

Claims (3)

1.一种桥梁钢结构现场焊接工艺，包括选择一定的焊接参数、狭小空间的施焊方法以及控制现场焊接顺序的方法、防止焊接裂纹产生的方法、焊接返修的方法和特厚钢板的施焊方法，其特征在于：

所述控制现场焊接顺序的方法包括在每个接口组对称于大桥轴线的上游(3)、下游(4)安排相同的焊工人数，整个接口各条空间位置的焊缝对称于构件自身轴线，从中心向两端逆向分段推进，同时起焊、同步结束，并一律先焊内坡口后焊外坡口，先焊有较大收缩的接头，后焊有较小收缩的接头，先焊对接焊缝，再焊嵌补段焊缝和其他腹板或筋板坡口焊缝，最后焊所有贴角焊缝；

所述防止焊接裂纹产生的方法包括采用Ni含量在0.5％～1.20％的焊条，控制焊缝熔敷金属扩散氢含量不大于2.5ml/100g，在大气湿度超过80％时停止施焊，对厚度超过30mm钢板施焊之前进行预热；

所述焊接返修的方法包括通过无损检测方法确定焊缝内部超标缺陷缺陷位置、深度，用碳弧气刨清除缺陷，每次刨去3mm熔敷金属，单面刨槽深度不超过焊缝尺寸的65％，对于裂纹性质的缺陷，用酸蚀、渗透检测、磁粉检测确定裂纹的范围，将裂纹本身和其两端各50mm的完好焊缝或母材一起清除，然后用砂轮打磨至露出金属光泽；

所述特厚钢板的施焊方法包括，坡口型式选用不对称U型坡口，小坡口在外侧，坡口深度设定为板厚的1/3，严格控制组对间隙，在焊缝全长上及全厚度上均控制预热温度在150℃～170℃之间，焊接时先内侧大坡口侧，仰焊位置，焊到板厚的2/3时停焊，留下25mm～30mm厚度不焊，转到外侧碳刨清后，将外侧的小坡口焊满，然后转到内侧，焊完余下部分；

所述狭小空间的施焊方法包括在施焊位设置排烟装置，采用大口径软管通到施焊面上用抽风机将烟气抽出拱肋，再用大型鼓风机将新鲜空气直接输送到焊工焊接面罩上；

所述焊接参数符合焊条电弧焊SMAW规范，桥面系梁顶板盖面焊缝焊接参数符合埋弧自动焊SAW规范。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁钢结构现场焊接工艺，其特征在于所述控制现场焊接顺序的方法包括在板厚大于50mm时，内坡口不一次焊满，焊至1/2～3/5板厚时转到外坡口清根，打磨到露出金属光泽，始焊外坡口，最后把内坡口填满，更次轮焊，施焊过程的中断和再次焊接前母材保持一定的预热温度，并在每个焊接口设置联接板固定焊口。

3.根据权利要求1所述一种桥梁钢结构现场焊接工艺，其特征在于所述防止焊接裂纹产生的方法包括在拱肋、立柱焊口周围搭设活动的防风、防雨棚，在焊口上侧用角形铝条及发泡剂筑挡水墙。

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