钢结构桥梁焊接方法分析

发表时间:2020/9/17   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:张彦飞
[导读] 摘要:当前很多大型桥梁都采用的是钢结构主体,此类桥梁建造中涉及到大量的焊接施工部分,因此焊接施工技术的应用和质量控制,对于钢结构桥梁整体质量结构安全都有着重要的影响。
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        摘要:当前很多大型桥梁都采用的是钢结构主体,此类桥梁建造中涉及到大量的焊接施工部分,因此焊接施工技术的应用和质量控制,对于钢结构桥梁整体质量结构安全都有着重要的影响。实际工程中,应合理制定焊接工艺,明确焊接施工的具体要求,做好焊接控制,特别要重视剪力钉焊接,最后按照施工要求妥善处理焊缝磨修及缺陷修补,以确保钢结构桥梁焊接施工的质量符合要求。
        关键词:钢结构;桥梁;焊接;施工技术
        1工程概况
        以某钢结构大桥工程为例,设计起点桩号为K0+000,设计终点桩号K0+680。项目全长680m,设计时速60kg/h,双向六车道。桥位与下游沿江路跨运河大桥距离为1km,与上游九沙路跨运河桥距离620m。索塔主体结构总高度为67m,采取钢筋混凝土箱型截面。
        2制定焊接工艺
        在项目施工当中,钢结构桥梁涉及到很多焊接施工部分,结合项目实际情况,制定具体的焊接工艺。该主桥钢梁焊接开始前,分别评定工厂焊接及宫底焊接工艺,确保焊接工艺评定试验条件,能够对应钢梁构件生产条件要求,同时,使用和实际结构相同的材料及焊材。根据钢路钢桥制造规范的相关规定,开展焊接评定试验,同时对规范中对于焊接接头性能要求加以执行。按照规定程序批准试验报告,投标人按照焊接工艺评定试验报告,对各种接头焊接工艺指导书进行编写。监理工程师审核批准焊接工艺指导书后,焊接人员按照焊接工艺指导书的内容,组织开展焊接施工。
        3明确焊接施工要求
        焊接施工中,对相应的焊接施工要求加以明确。除了桥位工地连接焊缝之外,其余全部焊接作业,在车间内完成。桥位焊接作业,在临时施工棚内完成。焊接环境保证湿度在80%以下,焊接母材温度不能低于5℃。如果条件不符,必须采取加热工艺措施,监理工程师批准后方可焊接。焊接材料需要满足焊接工艺评定标准,检验合格后才能使用。焊缝表面彻底清除油、锈等,焊剂当中避免混入杂物、熔渣。将喷嘴上的飞溅物及时清除,保证干燥器工作状态良好,焊接材料事先复验合格。焊接现场根据具体要求,在展台上摆放已经密封、焊接外观质量良好、每种焊接位置、焊接方法等实物试件,焊接现场挂牌,对焊接工艺规范及要求加以明确。证实焊接前或预热前后,都要对定位焊是否有裂纹进行检查,确认不存在裂纹后方可焊接。焊接期间随时做好清理,前道焊层上焊接焊层之前,应清理干净焊缝表面飞溅及熔渣。完工焊缝需将熔渣清理干净,清除干净木材附近飞溅,焊接检验前焊缝及附近不可油漆。
        4做好焊接施工技术控制
        焊接施工技术控制中,确保焊接工艺合理,在满足设计要求及焊工可操作性的基础上,尽可能将开坡口角度缩小,降低焊接角变形。焊接严格采用现场WPS执行,严格根据控制工艺执行焊接过程。运用对称焊工艺,在对称焊缝采取对称焊的方式,将焊接变形抵消,非对称焊缝需要先将焊缝少的一侧焊接,然后焊接焊缝多的一侧。做好刚性固定,确保面板错边量,使用卡马或胎具等强制措施,利用外力固定被焊工件,缩小焊接变形,主要可采取局部增加刚性法、胎具固定法。大型或复杂结构焊件,先组装后焊接,使用点焊或分段定位焊件,然后焊接,对第一道焊接的焊枪前进方向对接边受热变形加以控制,确保接头组装精度。打底焊采用跳弧焊越过卡马板,实现连弧焊接。卡马板预热后热和正式焊缝具有相同的要求,打底焊之后,接触卡马板,预留根茬2-3mm,采取磨平处理,注意避免损伤母材,不能对马板野蛮拆卸,拆除位置要进行MT检查。


        5剪力钉焊接施工技术
        焊接要求钢梁圆柱头焊钉焊接的焊工,必须具有焊工资格证书,具备圆柱头焊钉焊接资格。焊接前对焊接设备及仪表进行检查。焊接中必须严格遵循焊钉焊接工艺规程,不能随意更改参数。每日每台班生产前或更换焊接条件时,都需要按照焊接工艺试焊焊钉2个,并采取外观及30°弯角试验,合格后才能正式开工。焊钉焊接前需要清除钢板待焊区域和周围20-30mm范围内的底漆、氧化皮、油污、铁锈,打磨干净并露出金属光泽。焊接顺序从被焊构建长度方向中心,向两侧展开,接地导线应当与被焊结构对称。焊钉被焊后,将焊钉周围护圈敲掉,焊钉底角保证360°周边挤出焊脚。挤出焊脚沿焊钉轴线方向,平均高度在4.4mm以上,最小高度在3.3mm以上。焊钉采用瓷环保护焊接,使用专用螺柱焊机,利用直流正极性接法焊接。正品部分焊钉,不能应用螺柱焊的情况下,使用开坡口CO2气体保护焊,焊钉直径Φ20。焊钉补焊采取CO2气体保护焊或焊条电弧焊,气体保护焊焊接材料使用药芯焊丝E501T-1,焊条电弧焊焊接材料使用E5012焊条,焊接设备使用直流反极性接法。瓷环需要在200℃下焙烘,保温时间2h;焊条需要在350℃下焙烘,保温时间2h,保存温度100-150℃。焊钉焊接根据规定WPS进行,如果补焊的情况,需要相应处理。
        6焊缝磨修及缺陷修补
        每部分的焊接完成后,使用气割切掉两端的引、熄弧板或产品试板,同时将切口磨平,避免对母材造成损伤。焊脚尺寸、焊波、余高等超出规定上限的焊缝,或1mm以下超差咬边,需要修磨匀顺。1mm以上的焊缝咬边或焊脚尺寸不足的情况,采取手工电弧焊的方式返修处理,同时修磨匀顺。焊接完成后,对钢材缺陷等进行修补。钢材局部表面麻坑、伤痕,深度在0.3-1mm可磨修匀顺,深度在1mm以上的可在补焊后磨修匀顺。钢材局部边缘夹层缺陷,深度在5mm以下可将缺陷清除后补焊磨修。利用碳弧气刨或其它机械方法,将缺陷消除,需要刨出有利于返修焊的坡口,使用砂轮将坡口表面氧化皮磨掉,使金属光泽露出。气割边缘切口或崩坑,深度在2mm以下的可磨修匀顺,深度在2mm以上的需要铲磨出坡口,然后补焊并磨修匀顺。弯曲加工产生边缘裂缝,查明原因后,按规定将缺陷清除,清除范围要涵盖裂纹全长并向两端分别延伸50mm。电弧擦伤深度在0.5mm以下是用砂轮磨修匀顺,深度在0.5mm以上是采取补焊后用砂轮磨平。焊瘤可使用砂轮磨掉,或用气刨清楚后磨修匀顺。构建焊接后使用气割切掉两端引板,将切口磨平,避免对母材造成损伤,修磨焊缝需要确保修磨后最终磨痕方向,与拉力方向顺应。缺陷修补长度在50mm以上,宽度在10mm以上,沟槽两端开设1:5以下的过渡斜坡,刨槽深度及宽度保持均匀一致,根部保证R≥6mm的圆弧。采取机械方法清除焊接缺陷时,需要注意修磨出有利于返修焊的坡口,同时注意将表面氧化皮磨掉。对于焊接出现裂纹等重大缺陷的,需要查明原因和未知,合理制定返修及预防措施。
        7结束语
        钢结构桥梁是当前比较常见的一种桥梁建筑类型,在此类桥梁结构类型中,涉及到了很多焊接施工内容,因此必须对焊接施工技术详细分析和准确把握。在施工中制定合理的焊接工艺,明确各个方面的焊接施工要求,做好焊接施工技术的应用和控制。最后还要妥善完成焊缝磨修及缺陷修补,保证焊接施工技术质量符合要求。
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