CO2氣體保護(hù)焊在鋼桁架結(jié)構(gòu)橋梁的現(xiàn)場(chǎng)焊接應(yīng)用與研究

劉猛

摘 要：結(jié)合埃及蘇伊士運(yùn)河鋼桁架橋梁的施工實(shí)踐，在耐候鋼性桁架鋼橋梁中采用藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊，解決了埋弧焊、電弧焊等焊接類型焊接效率低，焊道不易清理，焊接變形大等問題。CO2氣體保護(hù)焊具有高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、節(jié)材、自動(dòng)化等特點(diǎn)，在鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊接中將逐步取代電弧焊、埋弧焊、氬弧焊成為主要的焊接方法之一。

關(guān)鍵詞：耐候鋼;CO2氣體保護(hù)焊;現(xiàn)場(chǎng)焊接;桁架橋梁

中圖分類號(hào)：U445.583 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 工程概念

本項(xiàng)目工程為埃及蘇伊士運(yùn)河新建鐵路橋項(xiàng)目，本橋的結(jié)構(gòu)形式為鋼桁架開啟橋，新建橋梁分東、西兩跨，跨徑組合為150 m+340 m+150 m，高63.1 m，橋面凈寬10.2 m，桁架中心軸寬12.6 m，總鋼量約為1.4萬(wàn)噸，地處亞非大陸，靠近蘇伊士運(yùn)河，為亞熱帶地中海氣候，鋼桁架所有桿件材質(zhì)采用Q355NHD耐候鋼，圓管支撐材質(zhì)采用Q355B。全橋連接節(jié)點(diǎn)形式均為焊接節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)焊接主要以低空拼裝+高空組裝相結(jié)合的焊接方式，現(xiàn)場(chǎng)焊接采用CO2氣體保護(hù)焊。

2 結(jié)構(gòu)描述

在施焊前根據(jù)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)材質(zhì)、成本、工期等情況，編寫焊接工藝流程，根據(jù)焊接工藝規(guī)程及焊接工藝評(píng)定報(bào)告，確定項(xiàng)目本工程的根據(jù)模擬現(xiàn)場(chǎng)的焊接形式、焊接材質(zhì)、焊接方法等焊接試驗(yàn)板，焊接完成后進(jìn)行力學(xué)性能和超聲波測(cè)試，測(cè)試合格后，方可按焊接工藝流程實(shí)施，接頭形式主要以對(duì)接、T接為主。

3 CO2氣體保護(hù)焊施焊重難點(diǎn)分析及應(yīng)對(duì)方案

本工程現(xiàn)場(chǎng)焊接工程量極大，焊接技術(shù)要求高，焊接難度大，焊接區(qū)域廣，工期緊迫，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的困難作出應(yīng)對(duì)方案：

（1）根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定合理的焊接工藝，工藝技術(shù)得到合理有力的執(zhí)行是產(chǎn)品質(zhì)量的保證，對(duì)焊接工人進(jìn)行焊接考試，合格才能上崗，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交底，提高工人素質(zhì)，在項(xiàng)目實(shí)施過程中質(zhì)檢進(jìn)行有力的監(jiān)督。

（2）根據(jù)本工程焊接特點(diǎn)，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格后根據(jù)焊接工藝評(píng)定報(bào)告編制各種接頭的焊接作業(yè)指導(dǎo)書，用以指導(dǎo)本工程的焊接生產(chǎn)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)合理安排工期，進(jìn)行工期倒排，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管控及質(zhì)檢措施，保證焊縫質(zhì)量。

4 CO2氣體保護(hù)焊施工工藝（見圖1）

5 CO2氣體保護(hù)焊現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制措施

5.1 焊接材料及設(shè)備控制

（1）焊材和輔材必須根據(jù)本工程焊接工藝試驗(yàn)合格結(jié)果及原材料復(fù)檢合格報(bào)告。

（2）焊接材料必須滿足該產(chǎn)品《焊接材料進(jìn)貨檢驗(yàn)規(guī)程》的要求，焊材庫(kù)房除具備必要的貯存、烘干、清理設(shè)施外，還要嚴(yán)格按照相應(yīng)焊接材料的管理制度執(zhí)行。

（3）焊接材料登記入庫(kù)后要建立檔案，檔案登記的內(nèi)容有：生產(chǎn)廠家、名稱、型號(hào)或牌號(hào)、規(guī)格、爐號(hào)或批號(hào)、重量或數(shù)量、生產(chǎn)日期、入庫(kù)日期、有效期等，現(xiàn)場(chǎng)焊絲規(guī)格型號(hào)：

（4）焊接設(shè)備的技術(shù)條件應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。清渣、加熱、氣刨、打磨、溫度測(cè)量及防風(fēng)設(shè)備應(yīng)齊全有效，現(xiàn)場(chǎng)采用松下YD-500KR2HVE型電焊機(jī)，滿足現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)施工要求。

（5）使用的CO2氣體不低于HG/T 2537標(biāo)準(zhǔn)中合格品的指標(biāo)，純度不小于99.5%。使用前必要時(shí)可倒置一定的時(shí)間（30分鐘），排除瓶?jī)?nèi)可能存在的水分后方可用于焊接。

5.2 焊接環(huán)境及預(yù)熱處理

（1）在工地放風(fēng)速儀，定時(shí)測(cè)量及記錄施工期間的風(fēng)速;焊接作業(yè)區(qū)風(fēng)速當(dāng)手工電弧焊超過8 m/s，氣體保護(hù)焊超過2 m/s時(shí)，必須設(shè)置防風(fēng)棚。

（2）應(yīng)對(duì)稱預(yù)熱。預(yù)熱范圍一般為焊縫100 mm以上，焊接電弧前方100 mm。測(cè)量位置為焊縫兩側(cè)約50 mm處，用測(cè)溫槍測(cè)量表面溫度。

（3）采用手工火焰加熱時(shí)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件、板厚、材質(zhì)及環(huán)境溫度等條件通過試驗(yàn)確定最短預(yù)熱時(shí)間，并制定作業(yè)細(xì)則?；鹧骖A(yù)熱時(shí)火焰不得直接烘烤坡口。

（4）焊縫必須一次連續(xù)焊完，中途遇不可抗力停焊時(shí)，應(yīng)采取后熱或保溫措施，使之緩冷，再焊時(shí)應(yīng)按焊前預(yù)熱要求進(jìn)行預(yù)熱。

（5）預(yù)熱溫度的確定：預(yù)熱溫度根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行，并根據(jù)抗裂性試驗(yàn)的結(jié)果再作相應(yīng)的調(diào)整。

5.3 焊前處理及焊接變形控制

（1）焊前檢查接頭坡口角度、鈍邊、間隙和錯(cuò)口等，均應(yīng)符合要求，坡口內(nèi)及兩側(cè)10 mm～20 mm內(nèi)銹斑、油污、水分、氧化皮等均應(yīng)打磨清理至呈現(xiàn)出金屬光澤，且坡口表面平整。

（2）焊接墊板及引（收）弧板的表面清潔要求與坡口相同。墊板與母材應(yīng)貼緊，引（收）弧板與母材材質(zhì)相同并應(yīng)焊接牢固。

（3）采用多層多道焊，嚴(yán)禁擺寬道，焊接過程中嚴(yán)格控制層間溫度不低于預(yù)熱溫度且不超過250℃，每道焊縫焊接應(yīng)連續(xù)焊接，以保證穩(wěn)定的熱輸入。

（4）采用合理的焊接順序：對(duì)截面形狀、焊縫布置均勻?qū)ΨQ的鋼結(jié)構(gòu)件，應(yīng)采用對(duì)稱焊接施工。不對(duì)稱焊縫先焊焊縫少的一側(cè)，后焊焊縫多的一側(cè)。這樣可使后焊的變形足以抵消先焊一側(cè)的變形，以減少結(jié)構(gòu)總體變形。

（5）采用合理的焊接方法和焊接工藝參數(shù)：一般來(lái)說，不同的焊接方法，將產(chǎn)生不同的溫度場(chǎng)，形成的熱變形也不同。CO2氣體保護(hù)焊焊絲細(xì)，電流密度大，加熱集中，焊接變形小。選用熱影響區(qū)較窄的CO2氣體保護(hù)焊焊接方法代替手弧焊、埋弧焊，可減少鋼結(jié)構(gòu)焊接變形。

6 CO2氣體保護(hù)焊現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

6.1 外觀檢驗(yàn)

（1）焊縫外觀檢驗(yàn)要按照自檢、互檢、專檢的三檢制度執(zhí)行，只有通過自檢、專檢合格的焊縫才能進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。

（2）外觀檢驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)見下表：

6.2 無(wú)損檢測(cè)

（1）經(jīng)焊縫外觀檢驗(yàn)合格的焊接件，應(yīng)在焊接24 h后進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。

（2）進(jìn)行局部超聲波探傷的焊縫，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂紋或較多其他缺陷時(shí)，應(yīng)擴(kuò)大該條焊縫探傷范圍，延至全長(zhǎng)。進(jìn)行射線探傷或磁粉探傷的焊縫，當(dāng)發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷時(shí)應(yīng)加倍檢驗(yàn)。

（3）采用超聲波、射線、磁粉等多種方法檢驗(yàn)的焊縫，應(yīng)達(dá)到各自的質(zhì)量要求，該焊縫方可認(rèn)為合格。焊縫的射線探傷應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》（GB/T 3323）的規(guī)定，射線透照技術(shù)等級(jí)采用B級(jí)（優(yōu)化級(jí)），焊縫內(nèi)部質(zhì)量應(yīng)達(dá)到Ⅱ級(jí);磁粉探傷應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)《焊縫無(wú)損檢測(cè) 磁粉檢測(cè)》（GB/T 26951）和《焊縫無(wú)損檢測(cè) 焊縫磁粉檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)》（GB/T 26952）的規(guī)定。

7 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，在耐候鋼性桁架鋼橋梁施工中運(yùn)用藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊提高了焊接效率，按照焊接工藝規(guī)程施工保證了焊縫施工質(zhì)量，在完成的906條焊縫中，經(jīng)過外觀檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、超聲波檢測(cè)，焊縫合格率100%，使用此工藝及措施保證了現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量，節(jié)約了焊材，滿足規(guī)范要求，在鋼桁架結(jié)構(gòu)橋使用藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊優(yōu)于其他焊接方式，埃及蘇伊士運(yùn)河平轉(zhuǎn)鋼橋成功運(yùn)用此焊接方式，為以后同類型項(xiàng)目提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50661-2011.鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].2012-08-01實(shí)施.

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[3]埃及蘇伊士運(yùn)河EL-FERDAN新橋設(shè)計(jì)文件.