[发明专利]桥梁钢结构的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域。更具体地说，本发明涉及一种桥梁钢结构的焊接方法。

背景技术

焊接作为构建钢结构的一种主要连接方法，随着新技术、新材料、新设备、新工艺的不断涌现，在我国建筑钢结构建设中发挥更加重要的作用。据统计，约50％以上的钢材在投入使用前需要经过焊接加工处理。因此，焊接水平的提高是实现钢结构技术快速发展和确保建筑钢结构施工质量的关键所在。焊接时通常单一使用手工电弧焊、CO2气体保护自动和半自动焊及埋弧自动焊等焊接工艺方法，易出现焊接变形和焊接裂缝两个方面的问题。由于钢结构具有自重轻、施工快、强度高、周期短、成本低、占地小、可回收、施工时对周边环境影响小等优点，被广泛应用于房屋建造。近年来钢结构在公路桥梁中的大面积应用，桥梁钢结构耐久性、抗疲劳性能的研究越来越引起建设及养护管理单位的关注，桥梁钢结构焊缝的焊接质量控制是桥梁钢结构耐久性及抗疲劳性能的重要和关键。现有的钢结构焊接工艺存在工序安排不合理、工序繁多，工艺参数选择不合理，各工艺参数搭配不合理，且对操作者经验要求较高，使得生产成本偏高、产品质量偏低、成品率不高。

当前的桥梁工程所应用的钢结构模式主要有钢塔、钢管拱、钢混结合梁、钢箱梁等，桥梁钢结构一般采用栓焊结构或者全焊结构，不仅焊缝的长度较长，而且焊缝结构形式也较多，因此，焊缝质量成了影响钢结构整体质量的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种可显著提高焊缝力学性能的桥梁钢结构的焊接方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种桥梁钢结构的焊接方法，包括以下步骤：

步骤一、在待焊接工件上制作坡口，并在坡口处涂刷厚度为0.04-0.08mm的焊接剂，所述焊接剂由以下重量份的组分组成：3-8重量份的ZrO₂、10-14重量份的MgO、12-15重量份的TiO₂、20-28重量份的Fe₃O₄、3-5重量份的NaF、5-8重量份的CaF₂、6-9重量份的CrCl₃和10-16重量份的Al粉；

步骤二、将步骤一处理后的待焊接工件的坡口及两端进行预热；

步骤三、将步骤二预热后的待焊接工件的坡口对接，进行焊接，其中焊接分为三次，第一次焊接的焊缝高度为待焊接工件的焊缝高度的1/2，第二次焊接和第三次焊接的焊缝高度均为待焊接工件的焊缝高度的1/4。

优选的是，所述的桥梁钢结构的焊接方法中，步骤一中制作坡口后，还包括对坡口的预处理：

先使用稀盐酸对坡口焊接部位的表面进行擦拭，然后使用400-600目的海绵砂纸对坡口焊接部位打磨1-2min，再使用800-1000目的干磨砂纸对坡口焊接部位打磨40-60s，最后再次使用稀盐酸对坡口焊接部位的表面进行擦拭。

优选的是，所述的桥梁钢结构的焊接方法中，步骤一中的坡口为W形，坡口角度为50-70°，两个待焊接件的坡口之间的间隙为2-3mm。

优选的是，所述的桥梁钢结构的焊接方法中，步骤二中对待焊接工件的坡口及两端进行预热时，先在80-100℃的温度下预热20-30min后，再在120-160℃的温度下预热。

优选的是，所述的桥梁钢结构的焊接方法中，步骤三中焊接使用的焊条由焊芯和药皮组成，药皮通过粘合剂包裹在焊芯上。

优选的是，所述的桥梁钢结构的焊接方法中，所述焊芯由以下质量百分比的组分组成：0-0.08％的C、8-12％的Ni、6-8％的Cr、14-18％的Mn、0.5-1.5％的Si、0.2-0.4％的Ti、0.01-0.02％的Mo、0.01-0.02％的V、0.005-0.01％的Zr、0.005-0.01％的Pd、0.005-0.01％的Ag和0.01-0.03％的N，余量为Fe。

优选的是，所述的桥梁钢结构的焊接方法中，所述药皮由以下重量份的组分组成：

40重量份的金红石、2-4重量份的钛白粉、2-4重量份的钾微斜长石、2-4重量份的云母、5-15重量份的CaCO₃、4-8重量份的氮化铬铁、5-8重量份的钼铁、5-8重量份的钒铁和2-4重量份的柯巴树脂。

本发明焊接前对钢板进行低温预处理，能减少钢板中的溶碳量，避免了晶间腐蚀，降低了焊接过程中的残余应力，防止了热裂纹产生，同时采用本发明所提供的焊条和焊接工艺，可以显著提高焊缝的抗拉伸强度和屈服强度，并获得更加的延伸性能和更优异的冲击韧性。