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《鑄鋼與橋梁用結(jié)構(gòu)鋼焊接工法》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、鑄鋼與橋梁用結(jié)構(gòu)鋼焊接工法天津**市政公路工程有限公司1前言近年來(lái),隨著我國(guó)各類(lèi)鋼橋建造數(shù)量的不斷增多,為適應(yīng)地質(zhì)條件、周?chē)h(huán)境及美觀(guān)設(shè)計(jì)的需要出現(xiàn)了各種異型的鋼橋,同時(shí)對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)用鋼提出了更高的要求,如何保證不同鋼材之間的焊接質(zhì)量成為了一個(gè)新的技術(shù)難題。本工法以天津市團(tuán)泊新城團(tuán)泊新橋工程為載體,對(duì)鑄鋼與橋梁用結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行總結(jié),可為同類(lèi)型橋梁的設(shè)計(jì)和施工提供參考。天津市團(tuán)泊新橋采用了世界上獨(dú)一無(wú)二的“彩針型”獨(dú)塔斜拉橋形式,橋塔與墩柱鉸接、主梁與墩柱固結(jié)。主塔全長(zhǎng)120米,共分三段,下塔和中塔為受力結(jié)構(gòu),上塔為裝飾結(jié)構(gòu),下塔采用鑄鋼結(jié)構(gòu),材質(zhì)為GS-20Mn5,
2、中塔柱為Q345qd的三根厚壁圓管結(jié)構(gòu)。鑄鋼與橋梁用結(jié)構(gòu)鋼的焊接在國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)中尚沒(méi)有可以借鑒的工藝,因此,為保證下塔柱鑄鋼件與中塔柱Q345qd的橋梁結(jié)構(gòu)鋼之間的焊接質(zhì)量,進(jìn)行了大量的焊接試驗(yàn)和焊接工藝的研究工作,確定了焊接工藝的主要工藝措施和預(yù)熱溫度,根據(jù)焊接工藝評(píng)定的檢測(cè)結(jié)果,采用合理的接頭設(shè)計(jì)和焊接焊接方法及焊接材料,并嚴(yán)格按照工藝要求,控制各項(xiàng)工藝參數(shù),補(bǔ)償收縮變形,減小焊接殘余應(yīng)力,通過(guò)合理的焊后熱處理,通過(guò)各種試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明,焊接接頭的強(qiáng)度滿(mǎn)足施工要求和安全,獲得了較為成功的焊接效果?!秷F(tuán)泊新橋彩針型主塔及主墩施工技術(shù)研究報(bào)告》經(jīng)天津市建設(shè)和交通委員會(huì)的鑒定,課題研
3、究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,其中認(rèn)定在本工程中較好解決了鑄鋼與橋梁用結(jié)構(gòu)鋼的焊接技術(shù)難題。2工法特點(diǎn)2.1鑄鋼與橋梁結(jié)構(gòu)用鋼在橋梁建設(shè)中的焊接,在國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)中首次采用,通過(guò)大量試驗(yàn)研究,形成一套合理的焊接工藝。2.2焊接難度大,要求高。鑄鋼下塔柱和鋼管中塔柱均為主塔主要受力結(jié)構(gòu),且為高空中焊接作業(yè),本工藝成功的解決了焊接的這一難題,確保了焊接質(zhì)量。3適用范圍-7-本工法主要適用于鑄鋼件與橋梁結(jié)構(gòu)鋼之間的焊接,本工法中的焊接工藝對(duì)于鑄鋼與其它同等強(qiáng)度的鋼材之間的焊接工藝具有借鑒和參照意義。4工藝原理對(duì)鑄鋼和橋梁結(jié)構(gòu)鋼兩種不同材料的母材成分、化學(xué)性能、焊接性進(jìn)行分析,選擇合適的焊材和焊劑,
4、根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、受力情況及現(xiàn)場(chǎng)施工操作性等狀況確定合理的焊接坡口形式,并制作相應(yīng)的焊接試件,進(jìn)行試驗(yàn)分析,以此來(lái)確定兩種材質(zhì)焊接的最佳電流和電壓,形成一套合理的焊接工藝。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1焊絲焊劑的選擇針對(duì)母材成分、化學(xué)性能、焊接性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析,選用焊接質(zhì)量穩(wěn)定、電弧熱集中、焊后工件變形小、抗銹能力強(qiáng)的、抗裂性能好的焊絲焊劑。根據(jù)對(duì)母材的化學(xué)成分和力學(xué)分析結(jié)構(gòu)形式,并結(jié)合焊接的特點(diǎn),焊接時(shí)對(duì)于可采用自動(dòng)焊接的部分采用的焊絲型號(hào)為φ4mmH08Mn2E,焊劑選用SJ101,采用埋弧自動(dòng)焊接形式進(jìn)行;對(duì)于采用自動(dòng)焊不能完成時(shí),選用J507Ni焊條進(jìn)行手工焊接。在焊接前,首先制
5、定焊接工藝指導(dǎo)書(shū),并制作相應(yīng)的焊接試件,檢測(cè)合格后,根據(jù)焊接工藝指導(dǎo)書(shū)確定的具體焊接工藝參數(shù)進(jìn)行施焊。5.2坡口形式考慮到橋塔受力形式和鋼管焊接的特點(diǎn)以及鋼管與鑄鋼件的焊接,并考慮到現(xiàn)場(chǎng)的操作性和施工進(jìn)度要求,綜合各板材的厚度,同時(shí)為了便于各種設(shè)備在焊接過(guò)程中能操作順暢,在鋼管內(nèi)外兩側(cè)開(kāi)K型坡口,反面清根雙面焊接,如下圖的坡口形式(t1為鋼管,t2為鑄鋼)。圖5-1這種坡口形式在按照焊接工藝評(píng)定指導(dǎo)書(shū)焊接完成后,送去作各項(xiàng)檢測(cè)和試驗(yàn),各項(xiàng)結(jié)果滿(mǎn)足技術(shù)施工要求。5.3焊前準(zhǔn)備5.3.1坡口清理-7-將坡口及其邊緣50mm范圍內(nèi)除去水、油、銹等污物,直至露出金屬光澤。5.3.2焊前預(yù)熱為
6、改善焊接構(gòu)件的焊接工藝性能,防止焊接區(qū)域金屬的溫度梯度過(guò)大,降低焊縫的冷卻速度,減小焊接殘余應(yīng)力,利于焊縫中氫的析出,減少裂紋的產(chǎn)生,焊前應(yīng)對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱,但是預(yù)熱溫度不宜過(guò)高,否則會(huì)降低焊接街頭的韌性。根據(jù)母材材質(zhì)的不同,預(yù)熱溫度設(shè)定為:鑄鋼件焊接處250~300℃,鋼管的及內(nèi)部加勁肋處200~250℃。預(yù)熱采用丙烷—氧氣火焰加熱。在鋼管內(nèi)部焊道兩側(cè)各200mm范圍內(nèi)采用耐高溫,保溫隔熱效果好的硅酸鋁保溫棉進(jìn)行保溫。在焊道兩側(cè)距坡口邊緣120mm范圍內(nèi)加熱,要求將整個(gè)焊縫區(qū)域熱透,加熱完成后,對(duì)已加熱且未能及時(shí)焊接部位進(jìn)行保溫。保溫范圍為焊縫中心每側(cè)250mm雙面保溫。如下圖2
7、所示:圖5-25.3.3焊縫收縮補(bǔ)償在焊件結(jié)構(gòu)的適當(dāng)位置進(jìn)行加熱,使它產(chǎn)生于焊縫收縮方向相反的伸長(zhǎng)變形。在焊縫冷卻時(shí),加熱區(qū)的收縮方向與焊縫的收縮方向相同,抵消了部分在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的收縮變形,從而達(dá)到減小內(nèi)應(yīng)力的目的。為此,我們選擇在焊縫周?chē)匿摪迳希T鋼與鋼管的連接處是沿圓周方向上取若干位置加熱,在鋼管與鋼管之間連接處選取沿徑向取若干位置加熱,如下圖所示。加熱區(qū)域的尺寸為250~300mm,寬為120mm,加熱溫度與預(yù)熱溫度相同。-7-圖5-3鑄鋼與鋼