过街天桥箱梁焊接工艺

阳泉市平定路阳泉一中过街人行天桥箱梁焊接工艺编制：审核：批准：批复日期：年月日中铁三局集团第七工程有限公司二0一三年七月二十日1目录一、结构分析二、装配方法三、焊接方法的选择1、二氧化碳气保焊与手工焊条电弧焊的特点2、依据施焊工作环境、焊位，选择焊接方法四、焊接材料的选择1、二氧化碳半自动气保焊2、手工焊条电弧焊五、焊接工艺参数的选择1、定位焊焊接工艺参数2、二氧化碳半自动气保焊焊接工艺参数3、手工焊条电弧焊焊接工艺参数4、碳弧气刨工艺参数5、焊接层数与道数六、焊接过程工艺控制1、焊前准备2、施焊过程控制3、返修补焊及割除吊耳等安装工艺辅助构件的工艺要求4、现场安装施焊所需人孔的开设1阳泉市平定路阳泉一中过街人行天桥――箱梁焊接工艺一、结构分析本工程的箱梁结构为单箱四室结构，全部在安装现场处加工，箱梁分段不需考虑构件运输能力。箱梁横段面不考虑分块，箱梁纵向分段原则应尽量避开应力高峰区，按设计说明分跨中段和两个端部段（含柱），分三块进行吊装。纵向分段示意图箱梁横断面由上图所示，该箱梁焊缝分布基本对称，箱梁结构主体用料材质均为Q345qD，母材焊接性能较好，板厚范围为10~20mm，所设焊层数及焊道数较少，焊接过程较易控制；箱梁在顶板与底板上设有纵向加劲肋，顶板还均2匀布设横向加劲肋，整体及局部的刚性和稳定性都大，不易产生旁弯现象，但焊缝密集，会发生较大的整体挠曲变形。腹板设有纵向与水平加劲肋，腹板对接拼缝处的焊后局部波浪变形会受到一定抑制。箱梁焊后会产生一定的下挠变形，需加大腹板在下料时取的拱度值，并增加组装胎架的预拱值来补偿焊后变形所损失的拱度。为减少箱梁焊后外观局部波浪变形或其它畸变，须保证箱梁内各构件的下料精度，确保装配精度，板材下料时考虑的焊缝焊后收缩量要适宜，顶、底、腹板在下料时，纵向长度可按每米增加0.5mm的补偿值。箱梁现场制作完成后，检查结构的空间尺寸和线形尺寸，装焊利于拼装组对用的耳板、定位角钢等，做好安装前的准备工作。二、装配方法1、先分别组装小拼单元，如将底板上的纵、横向加劲板与底板先行组焊成底板拼装块（直接在胎架上组焊），横隔板上的水平与纵向加劲板与横隔板组焊成横隔板拼装块，顶板上的纵、横向加劲板与顶板组焊成顶板拼装块等，各小拼装单元组焊完毕须分别进行校正、标识后，再上胎架组焊。2、整体单元拼装采用正装法，利用斜楔、挡块及弓形夹紧器等夹具很方便地将底板拼装单元紧固在胎具上，然后依次装配、点固横隔板，再装配并点固两侧腹板，然后装配、点固箱梁顶板。将箱梁里面肋板、横隔板与箱梁顶板、底板、腹板间的焊缝焊完，再行焊接箱梁顶板、底板与腹板间的焊缝。三、焊接方法的选择1、公司适于本工程的现有焊接设备有CO2半自动气保焊机、直流弧焊机及埋弧焊设备。3埋弧焊受其施焊特点限制，只适用于制作时板材的对接焊缝，顶板安装焊缝的施焊视现场情况亦可考虑用埋弧焊。CO2气保焊与手工焊条电弧焊（以下简称手弧焊）适用面较埋弧焊广，它们各有如下特点：CO2气保焊焊接生产效率高，其综合焊速是手弧焊的三倍左右，焊后工件相对变形要小。因焊丝熔化后靠重力落入熔池，在现场施焊受风影响较大，且焊矩与焊丝进给装置的距离较短，限制了其应用（箱梁内侧焊缝）。因本结构主材是Q345qD，焊前焊丝要做去锈、去油处理，检查CO2气体的纯度及含水量等是否符合规范要求。手弧焊不受场地和焊位的限制，可达性好，外观成形较之CO2气保焊要好。缺点是焊接效率低，工人劳动强度也较高，焊后变形略大，且对焊工的操作技能要求高，对焊前的焊件清理要求较严，焊条要按规定进行烘干。2、依据公司现有设备，焊接方法的选择如下：2.1平焊位置的焊缝定位焊优先采用CO2气保焊，可达性差及其它焊位采用手弧焊。2.2板材拼接：顶、底及腹板拼接缝用反变形来控制角变形，采用正面埋弧焊（可不开坡口），背面清根后用CO2气保焊或手弧焊，然后按图纸要求将焊缝余高去除、磨平。横隔板的板材拼接缝采用两面气保焊或手弧焊。2.3各小拼单元（拼装块）焊接，顶、底及腹板与其上的加劲板之间的焊缝尽量采用气保焊，可达性差的采用手弧焊。2.4胎架上的小拼单元组拼焊接（按其装配施焊顺序）：a、横隔板与底板间角焊缝采用CO2气保焊或手弧焊进行点焊；b、腹板与底板点焊，适当加大定位焊缝长度或加密其间距（注意保持4焊缝坡口根部间隙），然后在内侧焊上垫板；腹板与横隔板先行点焊，待装配顶板后再正式施焊；c、顶板与腹板如上所述，先行点焊；顶板及其肋板与横隔板、腹板间的定位焊缝采用手弧焊。d、依次焊接横隔板拼装块与底、腹、顶板间焊缝，再焊顶板加劲肋与横隔板间的焊缝，所有焊缝平焊缝优先采用CO2气保焊，可达性差及其它焊位采用手弧焊；e、底、顶板与腹板间的焊缝，采用手弧焊或气保焊打底，CO2气保焊填充，手弧焊盖面。2.5安装现场的拼焊现场安装焊缝，除仰焊焊位外，在现场采取挡风措施后宜采用CO2气保焊；仰焊焊位及可达性差的焊缝一律采用手弧焊。四、焊接材料的选择依据母材材料和焊缝等强原则，焊接材料选择如下：1、CO2气保焊：1.1焊丝牌号：选择ER501T1-G型（实芯）和ER501T-9L型（药芯）系列焊丝，即旧牌号的J501Ni-1和YJ502Ni等。1.2焊件（母材）板厚范围在10mm~20mm间，故焊丝直径宜选择Φ1.6mm（焊机额定电流需为600A，方能满足持续焊接的要求）。施焊时通过选择电流值大小（熔滴过渡形式）来适应不同的焊件板厚和焊位。2、手工焊条电弧焊：2.1焊条牌号：选择E5015-1型低氢碱性焊条。2.2焊条直径：定位焊和坡口焊的打底焊缝选择Φ3.2mm，坡口焊的填充5焊缝、盖面焊缝、封底焊缝及其它正式焊缝选择Φ4mm～Φ6mm。五、焊接工艺参数的选择1、定位焊电流要比正常施焊时大10%~15%，点焊高度约为焊件母材厚度的40%，焊缝长度一般取点焊高度的10倍左右，点焊间距取设计要求400～600mm，但在结构刚度较大应力可能产生集中的地方可适当加强定位焊。注：正式焊前应将定位焊缝两端打磨成缓坡状。2、CO2气保焊在进行平焊时可选择较大的焊接电流（颗粒过渡），其它焊位（立焊、横焊）施焊时，则需选择较小的焊接电流（短路过渡）；CO2半自动实芯气保焊焊接工艺参数焊丝直径(mm)短路过渡颗粒过渡气体流量（L/min）焊接电流（A）焊接电压（V）可焊厚度焊接电流（A）焊接电压（V）可焊厚度1.6140~20020~243~12200~50026~406≈20CO2半自动药芯气保焊焊接工艺参数焊丝直径(mm)焊接电流（A）焊接电压（V）1.6220～25028~29270～28030~32300～32032~34焊丝伸出长度视自身工作习惯选择，一般取焊丝直径的10倍左右，常规取值在12～25mm之间；气体流量要根据施焊现场和焊位情况进行调节。3、手弧焊的立焊、横焊及仰焊要比平焊时所用电流小10%~20%（焊条直径等其他条件相同时）。在进行坡口焊时，焊接打底焊道使用的焊接电流较其它各焊道应小些，便于焊接操作和保证焊接质量；焊接填充焊道应使用较6大的焊接电流，以提高效率并保证熔合良好；焊盖面焊道时要比填充焊时所用的电流值略小，以防止咬边和获得良好的焊缝成形.在用低氢碱性焊条时，要采用短弧焊接以减小气孔等缺陷。各种直径焊条使用的电流参考值焊条直径（mm）3.24.05.06.0焊接电流（A）100~130160~210220~270260~3004、碳弧气刨工艺参数参考值碳棒直径（mm）电弧长度（mm）气体压力（MPa）电流（A）Φ61～30.4～0.5230～300Φ81～30.5～0.6280～3505、焊接坡口形式及焊缝层数与道数焊接层数的每层厚度约等于焊条直径时生产率较高，也较易操作。每层厚度过大对焊缝金属塑性有影响，焊层厚度不宜超过4~5mm，焊道宽度宜为焊条直径的2～4倍。多层焊施焊时，焊道厚度取值范围为0.8~1.2倍焊条直径，焊道宽度不宜大于两倍的焊条直径，各层焊道施焊时要方向相反，并将焊缝接头相互错开，本结构焊接层数确定为4~7层。5.1板材拼接焊缝（安装焊缝），取16mm、20mm两种采用X型坡口，用手弧焊Φ3.2mm焊条打底和封底，用CO2气保焊填充，盖面用手弧焊Φ5～6mm焊条盖面，或打底、封底、填充、盖面均用CO2气保焊，焊缝按板厚所设层数及道数如下图所示。7X型坡口，反面3层3道正面4层5道X型坡口，正反两面各2层2道现场安装板材对接缝，处于横焊、立焊及仰焊位置，宜采用单面焊双面成形工艺。5.2底板、顶板分别与腹板的全熔透坡口角焊缝，可采用腹板开K型坡口；如采用单面焊双面成形工艺，则箱梁内侧点设厚4mm、宽30~40mm的垫板，坡口型式如下图所示：直腹板与底板(顶板)，单边Y型坡口垫板斜腹板与底板(顶板)，单边Y型坡口焊缝平焊焊位采用气保焊或手弧焊打底，气保焊填充，用手弧焊盖面；横焊焊位采用气保焊打底，填充，用手弧焊盖面。焊缝的层数与道数最终以焊接试验来确定。六、焊接过程工艺控制1、焊前准备：1.1焊件的清理：焊件接头坡口焊缝两侧各50mm宽的铁锈、油污、漆、8水分等杂质应清除干净。1.2焊件的预热及焊接材料的烘干要求1.2.1本结构所用Q345qD钢材在常温下施焊时，板厚t25mm，不须预热。施工环境温度低于0℃时，可根据焊接试验来确定焊件的预热温度。1.2.2焊接材料必须按要求烘干，施焊时随用随取。施焊时用剩的焊条需送回烘箱，在次日使用前应再次烘干，受潮的焊条不应使用。烘干后的低氢型焊条应缓冷放置于110～120℃的保温箱中存放待用；使用时应放入焊工随身携带的保温筒内保温。焊条的烘干工艺参数见下表：焊条再烘干工艺参数焊条牌号再烘干工艺参数及条件温度/C时间/min烘后允许存放时间/h允许重复烘干次数J507RH350~38090~1204２1.2.3焊条烘干装置及保温装置的加热、测温、控温性能应符合使用要求；CO2气保焊所用的CO2气瓶必须装有预热干燥器。1.2.4焊丝的烘焙及保管要求见其使用说明。1.3坡口的加工及清理板材的对接缝可设X型坡口，箱梁安装对接缝可设双边Y型坡口。用火焰切割(氧-乙炔)配合角磨机磨削按图纸所示进行坡口的切割成形加工。切割面质量应符合国家现行标准热切割、气割质量和尺寸偏差(ZBJ-59002.3)和图纸设计要求中的相应规定。2、施焊过程控制2.1定位焊缝是构件正式焊缝的组成部分，在正式焊接前，要将其前后两端打磨成缓坡形。92.2施焊前，焊工应检查焊接部位的组装和表面清理的质量，如不符合要求，应修磨补焊合格后方能施焊。要严格按照规范要求清理坡口两侧的铁锈、油污、漆、水分等杂质；焊接过程中要严格清理层间焊道。2.3严禁在焊缝以外的母材上打火、引弧；严禁在接头间隙中填塞焊条头、铁块等杂物。2.4操作时注意引弧与熄弧手法，采用转圈或回焊收尾法等方法收弧；施焊时要注意焊道的接头及收弧质量，避免产生气孔、弧坑裂纹等焊缝质量缺陷，保证焊缝获得良好外形。2.5箱梁的顶板、底板及腹板间的T型接头、角接接头和对接接头的主焊缝两端，焊接时须加引弧板与熄弧板，板的材质应与被焊母材(焊件)材质相同，厚度应与焊件板厚相同；在进行坡口焊接时，引弧板与熄弧板也要开设与被焊焊缝坡口形式相同的坡口。在采用手弧焊时，焊缝引出长度应大于25mm，引弧板和熄弧板的宽度应大于50mm，长度宜为板厚的1.5倍且不小于30mm；采用自动焊时，焊缝引出长度应大于80mm，引弧板和熄弧板的宽度应大于80mm，长度宜为板厚的2倍且不小于100mm。2.6不同板厚的钢板对接：单侧厚度差大于2mm的不同厚度的钢板对接，应将较厚板的一面加工成斜坡，其坡度应小于或等于1:8。2.7箱梁顶、底板与腹板间的外侧角焊缝施焊时，由两名或四名焊工对称施焊，采用跳焊法或分段退焊法进行焊接，所采用的焊接工艺参数要基本一致，在焊接过程中，若发现焊脚相同但一侧焊速明显较快时，焊工班长或现场技术人员应即时做出调整，必要时可将焊工对换施焊。2.8多层焊施焊时，焊缝由下往上逐层堆焊，注意控制层间温度，一般10应控制在100~150℃左右。为防止降