橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)交流課件

1、橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)交流大綱周昭偉（2009、11、26 武漢） 一、橋梁鋼結(jié)構(gòu)的焊接特點(diǎn)1、現(xiàn)代鐵路橋梁的特點(diǎn) 栓焊結(jié)構(gòu)代替了鉚接結(jié)構(gòu) 用全焊結(jié)構(gòu)的接點(diǎn)代替了鉚接結(jié)構(gòu)和鉚焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)接點(diǎn)。 載荷增大，須采用高強(qiáng)鋼及大厚度鋼材，最大板厚達(dá)到56mm，對(duì)鋼材質(zhì)量有更高的要求。 列車(chē)速度從80公里/小時(shí)提高到120、250、350公里/小時(shí)，承受苛刻的動(dòng)載負(fù)荷，要求鋼材及其焊接接頭有良好的抗疲勞性能。 許多橋梁要在全天候高寒環(huán)境中運(yùn)行，要求鋼材及其焊接接頭有良好的低溫韌性和低溫抗脆斷性能。 橋梁建造質(zhì)量要求達(dá)到萬(wàn)無(wú)一失。2、現(xiàn)代鐵路橋梁的焊接特點(diǎn) 對(duì)焊接質(zhì)量的要求更高，保證焊接接頭有足夠的強(qiáng)度，還應(yīng)有

2、良好的低溫韌性（-40）和抗疲勞性能。 要求掌握各種厚板及大厚板焊接技術(shù)和各種接頭型式的焊接技術(shù)。 要求采用現(xiàn)代的優(yōu)質(zhì)焊接材料。 要求采用優(yōu)、高效的焊接方法。 要求有先進(jìn)、科學(xué)、嚴(yán)格的焊接質(zhì)量保證體系。 要求有先進(jìn)的檢測(cè)和探傷技術(shù)。焊接性的具體內(nèi)容 工藝焊接性。包括： 熱焊接性焊接過(guò)程對(duì)焊接熱影響區(qū)組 織性能及產(chǎn)生缺陷的影響。 冶金焊接性冶金反應(yīng)對(duì)焊縫性能和產(chǎn) 生缺陷的影響。 使用焊接性 焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足各種使用性能的程度，包括： 力學(xué)性能、低溫韌性、抗脆斷性能、抗疲勞性能、抗腐蝕性能、耐磨性能等。影響焊接性的因素 鋼材因素化學(xué)成分、冶煉軋制狀態(tài)、熱處理?xiàng)l件、組織狀態(tài)、力學(xué)性能等。 設(shè)計(jì)

3、因數(shù)焊接結(jié)構(gòu)和焊接接頭形式、接口端面的過(guò)渡、焊縫的布置、焊縫應(yīng)力集中與多向應(yīng)力狀態(tài)等。2、鋼材焊接性的分析與試驗(yàn)評(píng)定 對(duì)于新鋼材、新結(jié)構(gòu)、新工藝方法在正式使用施工之前，都要經(jīng)過(guò)焊接性分析與試驗(yàn)，以評(píng)定其工藝焊接性及使用焊接性是否能達(dá)到要求，作為制訂焊接工藝的依據(jù)。 3、工藝焊接性試驗(yàn)方法、工藝焊接性的間接預(yù)測(cè)法 鋼的碳當(dāng)量公式（Ceq）。 鋼的焊接冷裂紋敏感指數(shù)（Pcm） 鋼的焊接熱影響區(qū)最高硬度法（HAZ HVmax），一般應(yīng) HVmax350（依據(jù)鋼材種類(lèi)或強(qiáng)度級(jí)別而異）。、焊接裂紋試驗(yàn)方法 焊接熱裂紋試驗(yàn)方法（評(píng)定熱裂紋的敏感性） T型接頭試驗(yàn)法 可調(diào)拘束熱裂紋試驗(yàn)法 焊接冷裂紋敏感性試

4、驗(yàn)法（確防止冷裂紋的最低預(yù)熱溫度 斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)法（鐵研法） 插銷(xiāo)試驗(yàn)法 焊接接頭抗脆斷性能試驗(yàn) 型缺口沖擊試驗(yàn)，測(cè)定脆性轉(zhuǎn)變溫度 能量準(zhǔn)則Akv降低到20J（15ft-lb）或40J（30 ft-lb）為脆性轉(zhuǎn)變溫度。 斷口準(zhǔn)則斷口上的晶粒端面達(dá)到50時(shí)為脆性轉(zhuǎn)變溫度。 形變特征準(zhǔn)則斷裂后其缺口根部相對(duì)收縮量達(dá)到3.8時(shí)的溫度取為脆性轉(zhuǎn)變溫度。落錘試驗(yàn)法，采用動(dòng)載荷簡(jiǎn)支彎曲法測(cè)定材料無(wú)塑性脆性轉(zhuǎn)變溫度，簡(jiǎn)稱NDT試驗(yàn)。寬板拉伸試驗(yàn)法（Wells）（根據(jù)標(biāo)距510mm內(nèi)產(chǎn)生0.5應(yīng)變值的溫度作為材料的最低使用溫度5、焊接材料的合理選擇 焊縫強(qiáng)度合理匹配（等強(qiáng)匹配：焊縫強(qiáng)度基材強(qiáng)度，但不

5、高于過(guò)多）。 焊縫、熔合線、熱影響區(qū)的沖擊韌性高于指定溫度下的沖擊韌性。 焊材的工藝性能良好（焊縫成形好、無(wú)氣孔、無(wú)夾渣）。 焊材的抗裂性好。 焊縫其他性能指標(biāo)均能達(dá)到要求。6、焊接工藝參數(shù)的合理選擇 通過(guò)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)選定焊接工藝參數(shù) 焊接工藝參數(shù)基本內(nèi)容： 焊接電流、焊接電壓、焊接速度、送絲速度、預(yù)熱溫度、層間溫度、后熱溫度、焊后熱處理溫度（保溫時(shí)間）、保護(hù)氣體純度與流量、焊條焊劑烘干溫度與時(shí)間等。三、橋梁焊接技術(shù)幾個(gè)主要問(wèn)題的討論 1、關(guān)于基材的全面性能指標(biāo)與質(zhì)量的控制問(wèn)題 橋梁鋼按屈服極限分級(jí)，如 Q345q（A、B、C、D、E） Q370q（A、B、C、D、E） Q420q （A、

6、B、C、D、E） 以前舊鋼號(hào)是以主要化學(xué)成分和含碳量組成，如16Mnq，15MnVNq，14MnNbq等，化學(xué)成分的因素明顯。 現(xiàn)行鋼號(hào)未反映化學(xué)成分，特別是微量合金元素如釩、鈮、鈦，出現(xiàn)異常，應(yīng)關(guān)注這些元素的存在和影響。 近年來(lái)隨著我國(guó)冶金工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，采取各種先進(jìn)的冶煉、軋制和熱處理技術(shù)，使鋼材的關(guān)鍵成分得到控制，降低，雜質(zhì)，如C、S、P、O2含量很低，微觀夾雜物含量亦很低，鋼材的韌、塑性水平提高很多，鋼材的焊接性水平有極大提高，給焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性提供了基本保證。 夾雜物含量與分布、鋼材的各向異性，特別是大厚板的厚度方向（Z向）性能，仍然是當(dāng)前生產(chǎn)中常遇到的問(wèn)題。 大厚板（如44-56m

7、m厚）因夾雜物含量與分布不均勻引起分層組織，容易引起焊接接頭的層狀撕裂（常出現(xiàn)在箱形梁的棱角接頭、開(kāi)雙面坡口T型接頭的翼板、開(kāi)雙面坡口的十字接頭、插糟焊縫中）。 上述重要焊縫周?chē)鷧^(qū)域的年無(wú)損檢測(cè)極為重要，不可忽視。 E級(jí)鋼及Z向鋼的出現(xiàn)，情況大為改觀。 橋梁用鋼有些是熱處理后供貨（如正火供貨），生產(chǎn)時(shí)如果工藝不當(dāng)（如超溫），會(huì)出現(xiàn)塑性、韌性降低，整形時(shí)斷裂，亦不可忽視。 嚴(yán)防正火超溫引起的性能下降。 超強(qiáng)控制有時(shí)出現(xiàn)困難的原因及調(diào)節(jié)措施： T型接頭單道焊縫的強(qiáng)度容易偏高，因?yàn)門(mén)型接頭三向散熱。 焊接材料與基材化學(xué)成分搭配不合適，焊接材料化學(xué)成分應(yīng)考慮更多，應(yīng)更多了解國(guó)內(nèi)、外焊接材料系列品種。 調(diào)整坡口形式與尺寸調(diào)節(jié)焊縫強(qiáng)度 調(diào)整焊接規(guī)范（線能量、預(yù)熱溫度，層間溫度等）來(lái)調(diào)節(jié)焊縫強(qiáng)度。 3、預(yù)熱、層間溫度嚴(yán)格控制的必要性 熱的作用是降低冷卻速度（降低t8/5）、降焊接內(nèi)應(yīng)力、減少馬氏體的形成，主要防止出現(xiàn)冷裂紋（延遲裂紋、層狀撕裂），提高接頭的年韌性。 點(diǎn)焊冷卻速度快、焊接應(yīng)力大、焊縫厚度薄，容易開(kāi)列裂，應(yīng)嚴(yán)格保證點(diǎn)固焊的預(yù)熱溫度，焊縫長(zhǎng)度和適當(dāng)厚度，不可忽