鋼箱梁T型角焊縫焊接工藝

李 暉

(山西一建集團有限公司，山西 太原 030012)

鋼箱梁T型角焊縫焊接工藝

李 暉

(山西一建集團有限公司，山西 太原 030012)

結(jié)合呼和浩特市快速路環(huán)線BRT工程實例，介紹了鋼箱梁的整體制作思路，針對T型角焊縫質(zhì)量要求及作業(yè)難度，論述了T型角焊縫焊接工藝，并制定了腹板的坡口形式與焊接方法等，有效保證了鋼箱梁T型角焊縫的焊接質(zhì)量。

鋼箱梁，T型角焊縫，坡口，焊接工藝

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，為了建造更大、更長的各種超大型結(jié)構(gòu)物來滿足人們對生活空間的追求。大跨度鋼結(jié)構(gòu)隨之發(fā)展起來。然而，要保證大跨度鋼結(jié)構(gòu)得以健康快速的發(fā)展，就必須提升大跨度鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作及安裝水平。本文以鋼箱梁制作為題材，分析了鋼箱梁T型角焊縫的焊接工藝。

1 工程概況

呼和浩特市快速路環(huán)線BRT工程橋梁采用簡支結(jié)構(gòu)，其中30 m跨徑主梁梁高為1 747 mm(跨中)，45 m跨徑主梁梁高為3 355 mm(跨中)，采用抗扭剛度較高的單箱單室結(jié)構(gòu)，梁寬為3 000 mm。梁須設(shè)置預拱度，中心預拱度均為42 mm，預拱度曲線按二次拋物線設(shè)置。結(jié)構(gòu)用鋼采用Q345qD(見圖1)。

2 鋼箱梁整體制作思路

鋼箱梁制作采用倒置法，具體步驟為：1)在臺架上組對、焊接頂板。臺架預先設(shè)置拋物線預拱度42 mm。2)組裝橫隔板及頂板加勁肋。預先將橫隔板上的加勁板焊接完成。3)組裝腹板，形成U型鋼箱梁。腹板預先在臺架上整體組對焊接，畫出預拱度拋物線，按線切割完成后組裝。4)橫隔板及加勁肋的焊接。先焊接橫隔板與頂板、腹板的角焊縫，再焊接長條加勁肋。長條加勁肋必須從一側(cè)順次焊接，嚴禁兩側(cè)同時施焊。5)腹板與頂板T型角焊縫的焊接。腹板開坡口，方向朝鋼箱梁內(nèi)側(cè)。先在鋼箱梁內(nèi)側(cè)焊接打底，然后在鋼箱梁外側(cè)清根后焊接。焊縫等級為一級，100%超聲波探傷。6)組裝底板，鋼箱梁組裝成型。先將底板上的加勁肋焊接后再組裝底板。7)將底板點焊牢固后，鋼箱梁翻轉(zhuǎn)180°。鋼箱梁擺正后，焊接腹板與底板的T型角焊縫。方法與腹板與頂板的T型角焊縫的焊接一致。8)鋼箱梁焊接完成后，首先對箱梁內(nèi)部進行除銹、打磨、噴漆。然后組裝端封板。最后對鋼箱梁外側(cè)進行除銹、打磨、噴漆。

3 T型角焊縫質(zhì)量要求及作業(yè)難點

在鋼箱梁整體制作過程中，第5)步和第7)步中T型角焊縫

的焊接是鋼箱梁制作的重點和難點。焊縫質(zhì)量要求全融透，質(zhì)量等級為一級，100%超聲波探傷。

T型角焊縫焊接時需要側(cè)向下焊接，視線有死角，增加了焊接難度，對坡口的角度要求較高。在進行第7)步T型角焊縫焊接時，作業(yè)空間屬于半封閉，作業(yè)光線不足，焊接煙塵不能及時疏散。作業(yè)環(huán)境惡劣，增加了作業(yè)難度，嚴重影響了焊縫質(zhì)量。

4 T型角焊縫焊接工藝

針對T型角焊縫焊接的質(zhì)量要求和作業(yè)難點，制定了詳細焊接工藝。主要步驟如下：腹板坡口→腹板組裝→焊縫鋼箱梁內(nèi)側(cè)焊接→焊縫鋼箱梁外側(cè)清根、焊接→焊縫驗收。

4.1 腹板坡口

腹板坡口的型式和角度的選擇是保證T型角焊縫質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。坡口型式選用單V型，無鈍變。根據(jù)二氧化碳氣體保護焊機的焊接槍頭噴咀尺寸19 mm以及有效出絲長度12 mm，最終確定坡口開設(shè)角度為60°(圖2為坡口形式)。

4.2 腹板組裝

腹板組裝是T型角焊縫焊接的前序工序，腹板組裝過程中必須做好如下幾點，為T型角焊縫的焊接打好基礎(chǔ)。

1)腹板組裝前，必須用角磨機將腹板與頂?shù)装褰Y(jié)合處的油漆、雜物清理干凈。2)使用火焰切割開設(shè)腹板剖口后，使用角磨機清理剖口處的氧化渣、氧化皮。3)腹板組裝過程中，嚴禁在剖口內(nèi)側(cè)點焊固定。

4.3 焊縫鋼箱梁內(nèi)側(cè)焊接

T型角焊縫鋼箱梁內(nèi)側(cè)焊接俗稱打底焊，包含打底焊接和蓋面焊接兩部分，均采用二氧化碳氣體保護焊接。

從圖3 T型角焊縫多道焊接示意圖可以看出共包含3道焊接：第①道進行打底焊接，由于姿勢局促，容易產(chǎn)生作業(yè)疲勞，因此采用小電流，速度稍慢，保證焊肉與母材充分融合，焊接電壓25 V，焊接電流250 A。第②，③道是蓋面焊接，焊接速度稍快，焊接電壓30 V，焊接電流300 A。

在鋼箱梁內(nèi)側(cè)進行焊接T型角焊縫時，作業(yè)空間為半封閉，照明光線不足，焊接煙塵不能順利排放。工人在作業(yè)時，眼口鼻離焊點較近，故吸入煙塵較多，常常感覺較累，容易疲乏。為保證焊接質(zhì)量，改善作業(yè)環(huán)境，采取以下措施：

1)在鋼箱梁內(nèi)部設(shè)置電壓36 V的照明。

2)在鋼箱梁出口處，設(shè)置通風機，促使鋼箱梁內(nèi)側(cè)空氣流通順暢，焊接煙塵及時排放。

3)工人在鋼箱梁焊接作業(yè)時，必須正確佩戴防護罩。

4)設(shè)置專職監(jiān)護人員，隨時與作業(yè)人員溝通。

4.4 焊縫鋼箱梁外側(cè)清根、焊接

T型角焊縫清根是指去除母材及打底焊接時產(chǎn)生的氣孔、夾渣、裂紋等焊接缺陷，形成如同坡口形式的焊接空間，如圖4所示。

待清根完成，即出現(xiàn)金屬光澤，無氣孔、夾渣、裂紋。使用角磨機將清根部分的氧化皮、雜物清除干凈后，即可進行焊接，T型角焊縫鋼箱梁外側(cè)焊接采用二氧化碳氣體保護焊接。

從圖5 T型角焊縫多道焊接示意圖可以看出共包含3道焊接：第①道進行打底焊接，由于姿勢局促，容易產(chǎn)生施工疲勞，因此采用小電流，速度稍慢，保證焊肉與母材充分融合，焊接電壓25 V，焊接電流250 A。第②，③道是蓋面焊接，焊接速度稍快，焊接電壓30 V，焊接電流300 A。

4.5 焊縫驗收

焊縫驗收包含外觀質(zhì)量驗收以及無損檢測。T型角焊縫外觀成型為45°斜角，焊縫表面平整，不得出現(xiàn)缺肉、氣孔、咬邊。

焊縫無損檢測采用超聲波探傷，焊縫質(zhì)量等級為一級，檢測比例為100%。探傷前，應(yīng)清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等。焊縫兩側(cè)探傷面的修整寬度一般為100 mm。焊縫中常見的缺陷有:氣孔、夾渣和裂紋，根據(jù)熒光屏上得到的缺陷波的形狀和反射波高度的變化結(jié)合缺陷的位置和焊接工藝對缺陷進行綜合估判。

探傷過程中發(fā)現(xiàn)缺陷，要及時返修。根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，分析原因，及時制定措施，避免重復產(chǎn)生問題。

氣孔產(chǎn)生的原因主要是焊絲清理不干凈，氣體保護焊時保護氣體純度低、戶外作業(yè)未采取防風措施等。如果焊縫中存在著氣孔，對彎曲和沖擊韌性會有比較明顯降低。防止這類缺陷的措施有:坡口及其兩側(cè)清理干凈，采取防風措施，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。

夾渣產(chǎn)生的原因有:焊接電流過小，速度過快，熔渣來不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈等。防止措施有:正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時必須層層清除焊渣;并合理選擇運條角度焊接速度等。

裂紋產(chǎn)生的原因是:焊接時熔池的冷卻速度很快，造成偏析;焊縫受熱不均勻產(chǎn)生拉應(yīng)力。防止措施:限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量，主要限制硫含量，提高錳含量，改善偏析程度;改進焊接結(jié)構(gòu)形式，采用合理的焊接順序，提高焊縫收縮時的自由度。

5 結(jié)語

呼和浩特市快速路環(huán)線BRT工程鋼箱梁T型角焊縫經(jīng)呼市國檢局抽檢驗收達到合格，焊縫外觀平整，焊腳尺寸符合要求，超聲波探傷達到一級焊縫質(zhì)量。

通過分析T型角焊縫焊接的詳細步驟和工藝特點，不僅保證了鋼箱梁T型角焊縫的焊接質(zhì)量，而且為其他焊縫的施工提供了寶貴的施工經(jīng)驗。

On welding craft for T-shaped angle in steel box girder

Li Hui

(ShanxiNo.1ConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Combining with BRT project of the express road rings in Hohhot, the paper introduces the overall manufacturing ideas for the steel box girder, indicates the welding craft of T-shaped angle according to its quality requirement and construction difficulties, and manufactures the groove forms and welding method of web plates, so as to ensure the welding quality of the T-shaped angle joints.

steel box girder, T-shaped angle crack, groove, welding craft

1009-6825(2017)01-0117-02

2016-10-26

李 暉(1985- )，男，工程師

TU758.16

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