大跨度鋼箱梁的焊接工藝及變形控制策略

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1 大跨度鋼箱梁焊接技術

1.1 防止焊接缺陷

在焊接的過程中，防止有焊瘤和裂紋等缺陷存在于焊縫外表面中，防止有弧坑裂紋、電弧擦傷、氣孔、夾渣等現象出現在一級、二級焊縫中，并且不可以有未焊滿、根部收縮、咬邊的現象出現在一級焊縫中。

1.2 正確的控制焊縫環境

在焊接的過程中，必須要在適應的環境下展開。首先，如果鋼板的厚度超過20mm，室內溫度低于5℃，且沒有任何預熱措施的情況下，這樣應該在0℃下焊接普通碳素鋼，還要控制好環境濕度。其次，如果焊接物的外表面裸露在雨雪、高風速和潮濕的狀態下不可焊接，所以在焊接時必須要保證周圍環境的干凈、無特殊外界因素的影響[1]。再次，如果是通過CO2 氣體保護焊或者電弧焊進行焊接施工，必須要將防風棚設置出來。第四，必須要將適宜的焊接條件為操作人員創設出來，保證工作人員可以在舒適的環境下焊接，從而保證焊接施工質量。

圖1 鋼箱梁主焊縫施焊示意圖

1.3 具體的焊接工藝

1.3.1 準備接頭

如果選擇應用自動、半自動或者銑邊機的方法切割母材邊緣時，不應該影響焊接的割痕切口，并且保證其光滑度；需要按照規范要求確定切割邊緣的粗糙度，防止有氧化皮、油脂、鐵銹等外來物出現在焊接區域附近母材中，按照相關規范和設計圖紙的要求裝配接頭。

1.3.2 熄弧與引弧

應該將熄弧板與引弧板安裝在重要的T 接頭與對接接頭的兩端，而且它的接頭原則以及材料應該和原接頭保持一致。其尺寸為單塊為40mm×80mm，兩塊為一組，引弧和熄弧兩組計4 塊，焊后用氣割割除，磨平割口，嚴禁用鐵錘擊落。

1.4 清理及處理焊縫

一是多道與多層焊接時，在焊接期間，需要將焊層或者焊道內的氧化物、焊渣和夾渣等雜物清除干凈，可以通過鑿子、鋼絲刷和砂輪等工具清理。二是焊接需要從接口的兩邊分別開展，在接縫完全焊透之后，在開始進行反面焊接前，應該通過碳刨法將整個焊縫內的雜質清除干凈，并且在此部分深度以上控制其清理部分的深度。三是每一焊道熔敷金屬的深度或熔敷的最大寬度不應超過焊道表面的寬度。四是同一焊縫應連續施焊，一次完成；不能一次完成的焊縫應注意焊后的緩冷和重新焊接前的預熱。五是肋板、連接板的端部焊接應采用不間斷圍角焊，引弧和熄弧點位置應距端部大于30mm，弧坑應填滿。六是焊接過程中盡可能采用平焊位置或船形位置進行焊接。

2 變形控制要點

2.1 控制角變形

在設計與施工的過程中，為了確保箱梁的穩定性、整體性和剛度，需要將一些隔板安裝到其內部，進而利用這種方法將其本身的穩定性提升。然而，這種設計也存在一定的弊端，在雙面埋弧自動焊接箱內的四條縱向角焊縫時就會遇到困難。在具體的施工期間，為了將此問題解決掉，并將箱內的焊接施工量縮減，可以用單V型鋼將坡口墊設起來，然后埋弧焊自動角填充、蓋面組合焊接和二氧化碳氣體保護焊打底相結合。

2.2 控制整體變形

鋼箱梁整體變形的控制與掌握是工程施工中所需要重點關注的內容，這是由于在施工鋼箱梁時出現變形或者其他問題恢復起來會比較困難，其中撓曲變形、畸變變形和扭曲變形是主要的破壞形式，一旦出現這樣的變形問題恢復和控制時都會遇到困難，這樣容易對工程的發展產生巨大的影響。所以，在控制鋼箱梁整體變形問題時，其實具有較多的控制指標，主要涵蓋焊接過程控制、構建制造控制和組裝過程控制等內容。在此種情況下，這樣在組裝與控制構件時，如果沒有進行認真的校正就去組裝，這樣在組裝完鋼箱梁后，會產生大的組裝應力，可以說這是一種不好的策略，主要是由于出現這種情況后，在焊接箱梁的時候，或者焊接完鋼梁后，因為所釋放的應力就會有撓曲變形或者扭曲變形。所以，在將翼板或者腹板等部位組裝時，需要將有關方面的尺寸控制好，將其精確性盡量控制好，而且防止有較大的空隙存在于接頭的焊縫中，而且在某種因素的制約下，會加大變形量，這些問題在施工中是需要避免的。面對此種問題，可以對單面焊鋼襯坡口型鋼進行應用，在安裝施工期間，應該按照規定的程序與步驟施工，首先是先組裝鋼襯墊與腹板，這樣在組裝完成一個之后，就可以去焊接，并且在焊接之后順著襯墊板的長度去刨邊[2]。

圖2 翻身法焊接示意圖

2.3 控制結構變形

通過分析得知，在施工期間還會遇到扭曲變形和完全變形等問題。所以，應將一定的處理對策制定出來。在現階段的施工條件下，可以應用預熱的方法進行處理。這種方法也需要按照一定的操作規范與規格去做，在大量的實踐中，有很多預熱工作被總結了出來，其中，主要的方法與思路就是一同加熱與焊接四條焊縫，而且需要在100-150℃之間控制先焊焊縫的預熱溫度，在50-80℃控制后焊縫的預熱溫度，通過這種處理對策，可以確保整個焊接過程中保持一致的溫度，從而將焊接的變形控制與焊接的應力大大降低[3]。

圖3 板單元角變形火焰矯正示意圖

3 結語

橋梁工程是重要的交通設施，在保證交通運輸方面發揮著重要作用。隨著橋梁工程的不斷發展，其復雜性也在不斷提升。大跨度鋼箱梁是現階段重要的橋梁結構形式。所以，如何采用有效的焊接技術與變形控制技術進行施工是確保橋梁工程質量的重要策略。