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1、钢结构桥梁焊接 知识交流,2011年11月,主要内容：,1. 钢桥焊接一般形式 2. 钢桥焊接规范 3. 焊前处理 4. 焊接方法 5. 焊接工艺措施 6. 焊接检验,一、 钢桥焊接一般形式,1、手工焊 2、气体保护半自动焊和自动焊 3、埋弧自动焊 这三种焊接方法所占的比列一般为15:10:75。 不同焊接方法对接头类型，焊接位置的适应能力是不同的。手工电弧焊对各种接头和焊接位置都能适应； 埋弧焊对各类接头能适应，但不能用于立焊和仰焊；CO2气体保护焊熔滴采用短路过渡适合于各种接头和各种焊位。根据设计条件和接头类型、焊接工艺评定选择合理的焊接方式。,二、 钢桥焊接规范主要内容,1.1凡参加钢桁
2、梁焊接的焊工应持有焊工资格证 书，具备钢桥焊接资格。 1.2焊工焊接前应检查所用焊接设备及仪表运行情况，确认准确无误后方可开工作业。 1.3焊工必须熟悉本工艺和施工图，未经同意，不得更改本工艺及施工图对构件焊接的有关规定，并对所焊焊缝质量负责。 1.4焊接工作宜在室内进行，焊接环境温度不应低于5，环境湿度应小于80%。,1.5主要焊缝焊接后，焊工应作好记录，记录内容 包括焊缝名称、焊接规范参数、质量状况、施工队 焊接日期及焊工姓名。 1.6组装前必须将待焊区域及两侧2030mm范围内 的铁锈、油污、氧化皮、水分等有害物打磨干净，露出金属光泽，当T形接头腹板有坡口时，组装清理范围参照对接接头。
3、1.7主要杆件应在组装后24小时内焊接，如果超过 24小时，应根据不同情况，对待焊接区域进行清理或去湿处理后方可施焊。,1.8焊接前应除去定位焊缝表面熔渣，并检查待焊接区域的清理状况。 1.9焊接时严禁在母材非焊接部位引弧，焊后应将焊缝表面的熔渣及两侧飞溅清理干净。 1.10埋弧自动焊应在距设计焊缝端部100mm外的引弧板（引出板）上引、熄弧。焊后应将焊缝两端引、熄弧板用气割切掉，并磨平切口，不得损伤母材。当不能接引弧板时，应将焊缝端头起、熄弧处进行打磨，然后采用手工焊补焊，补焊处修磨匀顺。,1.11埋弧自动焊焊接过程中不应断弧，如有断弧必须将停弧处刨成1：5斜坡，并搭接50mm再引弧施焊，焊
4、后将搭接处修磨匀顺。 1.12对于埋弧自动焊，为了防止焊缝焊偏，焊前应认真检查轨道与焊缝的位置和焊丝对准情况，施焊过程中及调整。 1.13采用多层多道焊时，应将前道焊缝的熔渣清除干净，并检查无裂纹等焊接缺陷后再继续施焊。 1.14要求熔透的焊缝，为了保证熔透，背面采用碳弧气刨清除，并用砂轮打磨光滑匀顺后进行焊接。,1.15为了防止棱角焊缝烧穿，当组装间隙局部超出规定时，可以采用CO2气体保护焊或焊条电弧焊打底后再施焊。 1.16对于变坡口深度的棱角焊缝，在变坡口深度处，埋弧自动焊施焊时应匀顺过渡。 1.17焊缝无损检验在焊完24小时后进行。,三、 焊前预热处理,1.概念预热是在焊前对焊件的全部
5、或局部按规定的温度进行加热的工艺措施。重要构件的焊接，合金钢的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必须预热。,2.预热的主要作用： （1）预热能减缓焊后的冷却速度，有效防止裂纹的产生。 （2）预热可降低焊接应力 （3）预热可以降低焊接结构的约束度 （4）预热还可以提高生产效率,3.预热温度的选择：预热温度的高低，应根据母材的化学成分，焊接性能，厚度，焊接接头的约束程度，焊接方法和焊接环境以及有关产品的技术标准等条件综合考虑。4.预热的方法：预热方法包括整体预热和局部预热。在实际生产过程中常采用局部预热的办法来防止产生裂纹，局部加热一般采用气体火焰加热或红外线加热。预热温度常用表面温度计测量。,Q3
6、45钢的预热温度,四、焊接方法,第一种：手工电弧焊 第二种：CO2气体保护焊 第三种：埋弧自动焊,第一种.手工电弧焊,1.手工电弧焊的特点：（1）优点操作灵活对组建装配质量要求低可焊金属材料广,（2）缺点焊接生产率较低工人劳动强度大焊接质量对焊工技术依赖性大,2.坡口形式：开坡口的目的：保证电弧能深入到焊缝根部降低焊缝产生裂纹，气孔，夹渣的敏感性获得良好的焊缝成型调节熔合比对接接头常用的坡口形式有I形，Y形，X形和带钝边U形等。角接接头的坡口形式常用I形，带钝边的单边V形和K形坡口,3.焊接材料的选择,焊条直径焊条直径是指组成焊条的焊芯直径，我们国家焊条直径规格（mm）1.6, 2.0, 2.
7、5, 3.2，4.0, 5.0, 5.6, 6.0, 6.4, 8.0几种。焊条直径的选择应综合焊件厚度，装配间隙，焊接位置等因素。,4.焊条类型的选择,桥梁常用钢为碳素结构钢和低合金钢两种。一般根据等强度原则，选用与母材同强度等级的焊条。根据等强度原则焊接Q235等低碳钢或抗拉强度在400MPa左右的钢就可以选用E43系列的焊条。而焊Q345等强度在500MPa左右的钢，选用E50系列的焊条就行了。一般情况下，在碱性焊条和酸性焊条同时满足焊缝性能的情况下，尽量选用酸性焊条。,5.焊接参数的选择,5.1焊接电源种类和极性选择：焊条电弧焊采用的电源有交流和直流两种。酸性焊条可同时采用交、直流两种
8、电源。碱性焊条由于电弧稳定性差，一般采用直流焊机，对药皮中含有较多稳弧剂的焊条，也可以使用交流焊机。当使用直流电源时，母材接正极，焊条接负极叫正接，又称正极性；母材接负极，焊条接正极叫反接，又称反极性。碱性焊条常采用反接，酸性焊条如果采用直流焊机，常采用正接。,5.2焊接电流的选择：焊接电流的选择主要是根据焊条类型，焊条直径，焊件厚度，焊缝位置，接头形式以及焊道层次等来确定。一般而言，焊接电流大，电弧热量大，焊条融化快，生产效率高。但电流过大，焊接飞溅加大，同时焊接受电阻热影响会使后半根焊条药皮发红变质，甚至脱落，影响保护和冶金效果。电流过小，热量不足，电弧燃烧不稳定或难以引弧。同时还会造成焊
9、缝熔深浅，易产生未焊透和焊缝成型不良。,通常情况下，随着焊接条件的变化，焊接电流也相应变化。如焊件预热与不预热相比，其焊接电流应减小5%-15%；采用直流电源可比采用交流电源的焊接电流减小10%（因为直流电弧的熔深大于交流电弧）；立焊，横焊和仰焊可比平焊减小10%-15%。通常打底焊时，要使用较小的电流；为提高生产率，填充焊要使用较大的焊接电流。在相同的条件下，碱性焊条所使用的焊接电流一般比酸性焊条小10%左右，否则焊缝中易产生气孔。,焊条直径越粗，选择的焊接电流应越大。每种直径都有一个最合适的电流范围。 总之，在保证焊接质量的前提下，应尽量选用较大的焊接电流（在许用电流范围内），并且适当的提
10、高焊接速度，以提高生产率。各种直径焊条使用电流参考值,5.3焊缝层数的选择：当工件的厚度较大时，往往需要进行多层焊接。每层厚度不要超过4-5mm。焊接层数的选择，主要是依据工件厚度，坡口形式，装配间隙，焊条直径等因素来确定。一般可以按下式估算。n=/dn-焊接层数 -代表工件厚度 d-焊条直径,5.4电弧电压的选择：电弧电压主要是由电弧长度来决定的，焊接时的电弧电压一般由操作者控制。电弧长度越大，电弧电压越高；反之，电弧长度越短，电弧电压越低。在焊条电弧焊接时，应尽量使用短弧焊，以利于对熔池的保护。使用碱性焊条焊接时，应选用比使用酸性焊条时更短的弧长，以利于电弧稳定和避免气孔产生。,5.5焊接
11、速度的选择：焊条电弧焊焊接速度也是由操作者控制。焊接速度应适当，以保证焊缝成型良好。焊接速度过快，易产生焊不透，未熔合，咬边以及焊缝成型不良等缺陷。焊接速度过慢，易出现烧穿，满溢以及热影响区大，接头力学性能下降，焊接变形大等缺陷。,第二种 CO2气体保护焊,1.焊接特点： （1）优点焊接成本低焊缝质量好生产效率高适用范围广便于实现自动化,（2）缺点飞溅较大抗风能力差劳动条件较差,2.CO2气体保护焊的应用,CO2 气体保护焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢，不适合焊接容易氧化的有色金属。可以焊接要求不高的不锈钢。,3.CO2气体保护焊的常用接头形式CO2气体保护焊常用的接头形式有对接接头，搭接接头
12、，角接接头和T型接头。对接接头由于具有受力均匀，应力集中系数小，抗疲劳，节省材料等优点，应优先选用。,4.焊接材料的选择,4.1焊丝直径的选择：对于钢板厚度为1-4mm时，应采用直径为0.4-1.2mm的焊丝；当钢板厚度大于4mm时，应采用直径大于或等于1.6mm的焊丝。在电流相同时，熔深将随焊丝的减少而增加；焊丝越细，则焊丝的熔化速度越快。焊丝直径的选择,4.2焊丝型号的选择：根据与母材相匹配的原则，焊接碳素结构钢和低合金钢等桥梁用钢，常用的焊丝型号ER50-6，这类焊丝可用来焊接焊道光滑的薄板和焊接具有一定量的铁锈和轧钢氧化皮的焊材，也可用于短路过渡的全位置的焊接，是国内CO2气体保护焊应
13、用比较广的焊丝之一。,4.5焊接参数的选择,4.5.1 焊接电流：焊接电流是很重要的焊接参数，是决定熔深和焊接生产率的主要因素。焊接电流的大小主要取决于送丝速度。随着送丝速度的增加，焊接电流应相应增大。焊接电流的大小还与焊丝的伸出长度及焊丝直径的大小等因素有关。 焊丝直径与电流范围,4.5.2电弧电压：随着焊接电流的增加，电弧电压也相应增大。电弧电压与一定的焊接电流值的最佳匹配值是一个区间，在此区间内，对任意的电弧电压值，均能获得较好的稳定过程。电弧电压是一个非常关键的焊接参数。如果电弧电压选的过高（如大于29V）则无论其他参数如何选择，都不能得到稳定的短路过程。 电弧电压的选择与焊丝直径及焊
14、接电流之间必须协调匹配，才能实现焊接过程的稳定。,4.5.3焊接速度：焊接速度对焊缝成型，接头的力学性能及气孔等缺陷的产生都有直接的影响。焊速过快时，会在焊趾部出现咬边，甚至出现驮峰焊道；相反，速度过慢时，焊道变宽，出现满溢甚至烧穿。通常半自动CO2焊时，焊接速度一般不超过30m/h；自动CO2焊时，焊接速度一般不超过90m/h。,4.5.4保护气体流量：气体保护焊时，如果保护效果不好，将会引起空气入侵而产生合金元素烧损，气孔，焊缝成型变坏等不良后果。在正常焊接情况下，短路过渡焊接时，保护气体流量为10-15L/min；在200A以上的电流焊接时，气体流量为15-25L/min。使气体保护效果
15、变差的主要因素有：保护气体流量不足、喷嘴上附着大量飞溅物、侧向风大等，特别是强风的影响十分显著。在强风作用下，保护气体被吹散，使得熔池、电弧甚至焊丝端头暴露在空气中，破坏保护效果。,当风速在1.5m/s以下时，对保护效果不大；当风速大于2m/s时，则会破坏保护效果，焊缝中的气孔明显增加。需要说明的是，气体保护焊时，并非气体流量越大越好。当气体流量过大时，喷出的气体会从层流状态转变为紊流状态，反而使保护效果变差。,4.5.5焊丝伸出长度：当送丝速度不变时，焊丝伸出长度越大，则熔化焊丝所需要的电流越小，将使熔滴与熔池温度降低，造成热量不足而引起焊透。直径越细、电阻率越大的焊丝这种影响很大。焊丝伸出
16、长度太大，电弧不稳，飞溅较大，甚至焊丝有可能成段爆断，焊缝成型恶化。焊丝伸出长度过大，也会破坏保护效果而产生气孔。相反，焊丝伸出长度过小时，会缩短喷嘴与焊件的距离，飞溅金属容易堵塞喷嘴，破坏保护效果。同时，还妨碍焊接工人观察电弧和熔池，影响焊工工作。适宜的焊丝伸出长度与焊丝直径有关，一般焊丝伸出长度大约等于焊丝直径的10-12倍为合适。,第三种 埋弧焊,1.埋弧焊的特点：优点：焊接质量高生产效率高工人劳动条件好焊接成本低,缺点：难以焊接氧化性强的金属只适用于长焊缝的焊接不适宜薄板焊接主要适用于水平面焊缝的焊接,2.埋弧焊的应用：,埋弧焊具有许多优点，是现代工业制造中最常用的一种自动电弧焊方法。埋弧焊主要是焊接各种钢板结构。可焊接碳素结构钢、低合金高强钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢及复合钢等。此外，用埋弧焊堆焊耐磨，耐蚀合金或用于焊接镍基合金及铜合金也是比较理想的。埋弧焊可以应用于造船、锅炉、桥梁、化工容器、冶金器械等行业中。,3.埋弧焊的常用接头形式埋弧焊常用的接头形式有对接接头，搭接接头，角接接头和T型接头。对接接头由于具有受力均匀，应力集中系数小，抗疲劳，节省材料等优点，应优先选用。,
