钢结构桥梁焊接施工技术

叶立 陈东方

摘  要：当前很多大型桥梁都采用的是钢结构主体，此类桥梁建造中涉及到大量的焊接施工部分，因此焊接施工技术的应用和质量控制，对于钢结构桥梁整体质量结构安全都有着重要的影响。实际工程中，应合理制定焊接工艺，明确焊接施工的具体要求，做好焊接控制，特别要重视剪力钉焊接，最后按照施工要求妥善处理焊缝磨修及缺陷修补，以确保钢结构桥梁焊接施工的质量符合要求。

关键词：钢结构;桥梁;焊接;施工技术

中图分类号：U445.583 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）22-0153-02

Abstract： At present， the main body of steel structure is used in many large bridges， and a large number of welding construction parts are involved in the construction of such bridges， so the application and quality control of welding construction technology have an important impact on the overall quality and structural safety of steel bridges. In practical engineering， the welding process should be reasonably formulated， the specific requirements of welding construction should be defined， welding control should be done well， special attention should be paid to shear nail welding， and finally， weld grinding and defect repair should be properly dealt with according to the construction requirements， to ensure that the quality of steel structure bridge welding construction meets the requirements.

Keywords： steel structure; bridge; welding; construction technology

1 工程概況

以九桥路大桥工程为例，项目位于杭州市江干区九桥路，西侧连接现状堡路，设计起点桩号为K0+000，向西上跨京杭运河三级航运及泄洪河流。东侧连接现状月雅路，设计终点桩号K0+680。项目全长680m，设计时速60kg/h，双向六车道。桥位与下游沿江路跨运河大桥距离为1km，与上游九沙路跨运河桥距离620m。九桥路大桥设计为单塔四跨组合梁自锚式悬索桥，桥梁起点桩号为K0+211.84，终点桩号为K0+580.24，桥梁长度为368.4m。跨径设置为30+2×150+30m，桥面宽度为40m，双主梁钢混组合梁，钢主梁中心线位置总高度为3.17m。索塔主体结构总高度为67m，采取钢筋混凝土箱型截面。

2 制定焊接工艺

在项目施工当中，钢结构桥梁涉及到很多焊接施工部分，结合项目实际情况，制定具体的焊接工艺。九桥路大桥主桥钢梁焊接开始前，分别评定工厂焊接及宫底焊接工艺，确保焊接工艺评定试验条件，能够对应钢梁构件生产条件要求，同时，使用和实际结构相同的材料及焊材。根据钢路钢桥制造规范的相关规定，开展焊接评定试验，同时对规范中对于焊接接头性能要求加以执行。按照规定程序批准试验报告，投标人按照焊接工艺评定试验报告，对各种接头焊接工艺指导书进行编写。监理工程师审核批准焊接工艺指导书后，焊接人员按照焊接工艺指导书的内容，组织开展焊接施工。

3 明确焊接施工要求

焊接施工中，对相应的焊接施工要求加以明确。除了桥位工地连接焊缝之外，其余全部焊接作业，在车间内完成。桥位焊接作业，在临时施工棚内完成。焊接环境保证湿度在80%以下，焊接母材温度不能低于5℃。如果条件不符，必须采取加热工艺措施，监理工程师批准后方可焊接。焊接材料需要满足焊接工艺评定标准，检验合格后才能使用。焊缝表面彻底清除油、锈等，焊剂当中避免混入杂物、熔渣。焊剂和焊条需要满足相关要求或使用说明书，烘干后使用，烘干焊接材料需要随用随取，如果取出时间超过4h，必须重新烘干后才能使用。焊接参数必须在工艺规定范围内调整，不可随意变更。露天焊接作业中，使用CO2气体保护焊，设置妥善的防风防雨措施，保证CO2气体纯度在99.5%以上。将喷嘴上的飞溅物及时清除，保证干燥器工作状态良好，焊接材料事先复验合格。焊接现场根据具体要求，在展台上摆放已经密封、焊接外观质量良好、每种焊接位置、焊接方法等实物试件，焊接现场挂牌，对焊接工艺规范及要求加以明确。证实焊接前或预热前后，都要对定位焊是否有裂纹进行检查，确认不存在裂纹后方可焊接。焊接期间随时做好清理，前道焊层上焊接焊层之前，应清理干净焊缝表面飞溅及熔渣。完工焊缝需将熔渣清理干净，清除干净木材附近飞溅，焊接检验前焊缝及附近不可油漆。

4 做好焊接施工技术控制

焊接施工技术控制中，确保焊接工艺合理，在满足设计要求及焊工可操作性的基础上，尽可能将开坡口角度缩小，降低焊接角变形。焊接严格采用现场WPS执行，严格根据控制工艺执行焊接过程。运用对称焊工艺，在对称焊缝采取对称焊的方式，将焊接变形抵消，非对称焊缝需要先将焊缝少的一侧焊接，然后焊接焊缝多的一侧。做好刚性固定，确保面板错边量，使用卡马或胎具等强制措施，利用外力固定被焊工件，缩小焊接变形，主要可采取局部增加刚性法、胎具固定法。大型或复杂结构焊件，先组装后焊接，使用点焊或分段定位焊件，然后焊接，对第一道焊接的焊枪前进方向对接边受热变形加以控制，确保接头组装精度。马板定位中需要单侧定位焊，马板长度在300mm以上，宽度在120mm以上。定位焊长度在50mm以上，焊脚在6-8mm，端部避开10mm不焊，马板焊缝避免出现弧坑未填满、焊瘤、未熔合、裂纹等缺陷。卡马安装间距在500-1000mm，结合结构需要适当调整，卡马焊缝与两端距离保持100mm以上。打底焊采用跳弧焊越过卡马板，实现连弧焊接。卡马板预热后热和正式焊缝具有相同的要求，打底焊之后，接触卡马板，预留根茬2-3mm，采取磨平处理，注意避免损伤母材，不能对马板野蛮拆卸，拆除位置要进行MT检查。

5 剪力钉焊接施工技术

该项目中，剪力钉焊接采用钢板母材的材质为Q345qD、Q420qD，焊钉材质为ML15AL钢，规格为Φ22×200。焊接要求钢梁圆柱头焊钉焊接的焊工，必须具有焊工资格证书，具备圆柱头焊钉焊接资格。焊接前对焊接设备及仪表进行检查。焊接中必须严格遵循焊钉焊接工艺规程，不能随意更改参数。每日每台班生产前或更换焊接条件时，都需要按照焊接工艺试焊焊钉2个，并采取外观及30°弯角试验，合格后才能正式开工。焊钉焊接前需要清除钢板待焊区域和周围20-30mm范围内的底漆、氧化皮、油污、铁锈，打磨干净并露出金属光泽。焊接顺序从被焊构建长度方向中心，向两侧展开，接地导线应当与被焊结构对称。焊钉被焊后，将焊钉周围护圈敲掉，焊钉底角保证360°周边挤出焊脚。挤出焊脚沿焊钉轴线方向，平均高度在4.4mm以上，最小高度在3.3mm以上。焊钉采用瓷环保护焊接，使用专用螺柱焊机，利用直流正极性接法焊接。正品部分焊钉，不能应用螺柱焊的情况下，使用开坡口CO2气体保护焊，焊钉直径Φ20。焊钉补焊采取CO2气体保护焊或焊条电弧焊，气体保护焊焊接材料使用药芯焊丝E501T-1，焊条电弧焊焊接材料使用E5012焊条，焊接设备使用直流反极性接法。瓷环需要在200℃下焙烘，保温时间2h;焊条需要在350℃下焙烘，保温时间2h，保存温度100-150℃。焊钉焊接根据规定WPS进行，如果补焊的情况，需要相应处理。生产焊接时没有获得完整360°周边焊脚焊钉，如果缺陷长度在90°以下，可采取补焊，长度从缺陷两端向外延伸10mm，补焊焊脚尺寸6mm。

6 焊缝磨修及缺陷修补

每部分的焊接完成后，使用氣割切掉两端的引、熄弧板或产品试板，同时将切口磨平，避免对母材造成损伤。焊脚尺寸、焊波、余高等超出规定上限的焊缝，或1mm以下超差咬边，需要修磨匀顺。1mm以上的焊缝咬边或焊脚尺寸不足的情况，采取手工电弧焊的方式返修处理，同时修磨匀顺。焊接完成后，对钢材缺陷等进行修补。钢材局部表面麻坑、伤痕，深度在0.3-1mm可磨修匀顺，深度在1mm以上的可在补焊后磨修匀顺。钢材局部边缘夹层缺陷，深度在5mm以下可将缺陷清除后补焊磨修。利用碳弧气刨或其它机械方法，将缺陷消除，需要刨出有利于返修焊的坡口，使用砂轮将坡口表面氧化皮磨掉，使金属光泽露出。气割边缘切口或崩坑，深度在2mm以下的可磨修匀顺，深度在2mm以上的需要铲磨出坡口，然后补焊并磨修匀顺。弯曲加工产生边缘裂缝，查明原因后，按规定将缺陷清除，清除范围要涵盖裂纹全长并向两端分别延伸50mm。电弧擦伤深度在0.5mm以下是用砂轮磨修匀顺，深度在0.5mm以上是采取补焊后用砂轮磨平。焊瘤可使用砂轮磨掉，或用气刨清楚后磨修匀顺。构建焊接后使用气割切掉两端引板，将切口磨平，避免对母材造成损伤，修磨焊缝需要确保修磨后最终磨痕方向，与拉力方向顺应。缺陷修补长度在50mm以上，宽度在10mm以上，沟槽两端开设1：5以下的过渡斜坡，刨槽深度及宽度保持均匀一致，根部保证R≥6mm的圆弧。采取机械方法清除焊接缺陷时，需要注意修磨出有利于返修焊的坡口，同时注意将表面氧化皮磨掉。对于焊接出现裂纹等重大缺陷的，需要查明原因和未知，合理制定返修及预防措施。

7 结束语

钢结构桥梁是当前比较常见的一种桥梁建筑类型，在此类桥梁结构类型中，涉及到了很多焊接施工内容，因此必须对焊接施工技术详细分析和准确把握。在施工中制定合理的焊接工艺，明确各个方面的焊接施工要求，做好焊接施工技术的应用和控制。最后还要妥善完成焊缝磨修及缺陷修补，保证焊接施工技术质量符合要求。

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