摘要:现阶段,道桥施工钢结构及其焊接技术是我国交通事业发展的主要内容。因此,技术人员应充分了解道桥施工钢结构与焊接技术的主要特点及内容等,从而获得良好的施工效果。随着国家“十三五”规划中“加快推进国家交通网建设战略”实施,以及“一带一路”基础设施建设的大力投入,我国公路桥梁和高速铁路建设得以迅速发展,也推动了钢结构桥梁建设领域的飞速发展。近年来,我国钢结构道桥建设在满足功能性要求的同时,向高速、多车道、重载、大跨度、结构美观新颖、全焊方向发展,并创造了多项世界第一,钢结构道桥建造技术已经处于世界领先水平。据统计,我国钢桥年产量已达70万t,钢结构桥梁形式不断增多,如大跨度斜拉桥、悬索桥及桁梁桥等。并由单一的公路桥、铁路桥发展到公路铁路两用钢结构桥梁及双层铁路钢结构桥梁。钢结构桥梁制造企业也由原先的几家发展到20多家。焊接技术作为钢结构桥梁制造中的一项关键技术,经过持续不断的研究和实践,以及新的科学技术不断注入,使我国钢结构桥梁焊接技术有了较深厚的创新。
关键词:道桥施工;钢结构;焊接技术
1道桥施工钢结构焊接技术发展现状
1.1道桥施工钢结构焊接工艺发展现状
目前,我国道桥施工钢结构主要焊接方法有焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、埋弧焊、双细丝埋弧焊、螺柱焊等,对于易实现自动化焊接的板单元制造,在配合专用组装胎架、反变形胎架的基础上,已经实现了自动化焊接、机器人焊接及其他高效焊接。自动化焊接技术尤其在港珠澳大桥梁段制造中应用最多,如U肋组装和机器人定位系统(图1)、U形肋机器人焊接系统(图2)、隔板机器人焊接系统(图3)、小型焊接机器人(图4)等等。以上几种焊接方法,根据桥梁钢结构类型不同,所采用的焊接方法及所占比例也不尽相同。桁梁、桁拱、板梁结构的对接缝、工型角接缝、棱角缝一般采用埋弧焊接方法。板单元间对接缝也可采用双细丝埋弧焊接。加劲肋、隔板单元等熔透角焊缝主要采用二氧化碳气体保护焊焊接,焊条电弧焊则主要用于定位焊或焊缝的返修。专用焊接机器人基本用于特定部件的焊接。原则上,在保证焊接质量的基础上,选用焊接效率高、焊接位置适应性好和自动化水平较高的焊接方法,使用比例见表1。

表1路桥制造焊接方法选择

1.2道桥施工钢结构焊接技术特点
(1)焊条电弧焊设备简单,使用灵活方便,经常用于定位焊、焊缝返修;(2)二氧化碳保护焊可实现全位置焊接、焊接效率高、热输入小、焊接变形小、焊缝质量可靠;(3)埋弧焊焊接质量高、劳动强度低、熔敷效率高、但无法实现全位置焊接;(4)机器人焊接具有自动化程度高,生产效率高,劳动强度低,焊缝成形美观,一次可实现多条焊缝焊接。
2道桥施工钢结构工程焊接管控措施分析
2.1充分掌握工艺流程
要确保焊接质量必须要从严格工艺流程着手,确保各项工作合乎工艺规范和技术要求。第一,严格管理,确保焊接工作各个环节和程序在正确规范流程下进行,加强指导和监督;第二,要加强对业务工作人员的培训,尤其是加强对工艺流程和工艺关键环节的培训,确保每一个业务人员能够熟练掌握工艺要求和工艺流程;第三,加强当面指导,尤其是在没有工艺指导书的情况下,焊接工作要在专业业务人员的指导下进行,以最大程度保证焊接工作严格按照正确的工艺和工序要求,保证焊接工作合规性。
2.2施焊方法及工作标准
由于道桥施工结构件都很大,所以在焊接过程中会使用到各种位置焊接,各种位置焊接的工作及其标准。(1)平焊:最多采用的焊接方法,如果装配间隙过大,焊接时焊条可适当横向进行摆动,但幅度不要太大,不要超出焊接区域。对于厚板坡口须进行多层多道对接焊缝的时,需要注重焊条角度、焊条摆动方式及焊条的摆动幅度等问题。(2)立焊与横焊:立焊熔深较大时,要对熔宽加以控制,改善焊缝外观的美感,通常采用上立焊进行操作,再辅以三角形摆动,上立焊焊条与工件相对位置角度为5°~10°间,对于薄板结构焊接,由于熔深较小,采用下立焊法。焊条不做横向摆动。横焊:多采用左右运条手法,焊条做直线运动,需要时做小幅度的摆动,焊条与工件垂线相对位置5°~10°间。(3)仰焊:用小规范进行焊接,薄板结构多采用小幅度往复摆动,中厚板,可适当横向摆动,摆动时在接缝或坡口两侧稍作停留,用以防止液态金属受重力作用而下淌。(4)焊接顺序:先焊接结构中的对接焊缝,然后焊接角焊缝;对交差焊缝,焊完所有的横缝后再进行纵缝焊接;焊缝长度大于1m时,用逆向分段的方法进行焊接,从焊缝的中间向焊缝两端进行焊接。对于要求两面焊的对接接头,先焊面的焊缝熔深必须要大于工件厚度的一半以上,另一面进行焊接前须对焊缝根部进行清理,清除熔渣、焊瘤、未焊透等,并用角向磨光机进行打磨,直至焊接区域露出金属光泽,方可进行焊接。
2.3施工技术控制及材料质量控制
首先,控制钢结构定位强度,减小变形力。在这个方面可以利用丁字接头法、十字接头法等方法,控制定位强度,以此可以实现焊接填充物缩减以后的变形力减小,保持较小幅度的结构变形;其次,在道桥施工钢结构焊接质量控制过程中,要做好对焊丝、焊剂、焊条等材料的保护与合理利用,确保它们不受潮、不变形,且质检达标。
2.4焊接检查与施工监督
焊接工序是道桥施工钢结构生产制造过程中至关重要的一部分,在传统焊接作业过程中,往往存在焊接缺陷、残余应力、控制不到位等问题,进而引发局部缺陷问题。因此,为避免上述问题的产生,在后续道桥施工钢结构焊接过程中,要从设备、技术与材料等诸多方面来做好质量控制工作。确保焊接设备性能良好、稳定及焊接材料的合格是焊接工作进行前的不可缺少必要工作准备。在焊接施工过程中,专业工作人员应全程参与,积极指导现场作业,督促焊接人员严格按照焊接工艺指导书和流程图来操作,加强对施工的有效监督;除此之外,加强焊接现场的管理也是很重要的一个方面,焊接现场管理主要是确保焊接工作按照既定方案和工艺流程进行,如果发现存在焊接质量问题,要第一时间上报,并配合制定行之有效的对策加以解决。
2.5焊接变形控制
道桥施工钢结构工程焊接中,焊接变形控制需要操作人员在熟悉操作工艺,明确工程项目实际焊接质量标准基础上实施操作处理。首先,操作人员控制焊接缝隙接触的面积,只要保证焊接质量即可,不可过度焊接。而且在焊接的过程中,控制焊缝出现的数量,尽量做到越少越好。焊接操作中,焊缝最大限度保持对称,这样能够为变形控制工作奠定基础。其次,工作人员可以使用逆向回焊法进行焊接处理,这样能够促使焊接过程中的热量回笼,避免出现不良膨胀现象。最后,工作人员可以通过反变形法焊接处理,可以在焊接进行之前针对钢结构需要焊接的部分通过预拱的方式处理,这样能够在一定程度上抵消收缩力。此外,操作人员可以通过给道桥施工钢结构施加一定量的反向力实现平衡收缩力。具体而言,就是将同等焊接的部分结合在一起之后,冷却之后,再进行相应的处理,这样能够有效预防出现变形的现象。工作人员在焊接中,控制焊接的顺序,在焊接工作完成后,及时消除收缩应力也是非常必要的。只要以上工作到位,能够有效控制焊接过程中出现的变形现象。
2.6焊接残余应力控制
实际施工操作人员在焊接残余应力管控工作进行中,首先,控制焊接缝隙尺寸,将尺寸控制在最小范围内,这样才能够最大限度提升焊接质量。其次,控制焊接缝隙的拘束度。在焊接拘束度明确基础上,做好前期技术交底工作,整个技术操作要严格按照制度规范所规定的施工操作顺序完成。最后,由于道桥施工钢结构焊接出现的残余应力很大程度上是其本身的刚度过强造成的。因此,在场工作人员可以通过降低钢结构焊接的刚度,为钢结构创造自由收缩的条件,控制参与应力出现。
3结语:综上所述,道桥施工钢结构施工难度较高,在施工过程中,不仅要考虑到施工工艺、方法的落实以及改善,同时还要考虑到周边环境对钢结构施工的影响。多数道桥施工钢结构桥梁的构件重量较大、体积较大,所以施工风险、施工难度均比较高,因此广大从业者要认识到,在正式开始施工前,务必要进行全面的勘查、分析,提前找出影响施工的问题,并采取措施解决,同时严格控制焊接质量,如此才可保证工程按期、按质完成。
参考文献:
[1]刘杰,宋晓帆.道桥施工钢结构与焊接技术的优化应用[J].建材与装饰,2018(32):274-275.
[2]张洪飞.浅议道桥施工钢结构与焊接技术[J].江西建材,2015(09):180.
[3]李绪森,熊慧中.浅谈道桥施工钢结构及其焊接技术[J].黑龙江科技信息,2013(19):170.