大型桥梁钢箱梁工地现场焊接技术与质量控制措施

2021-04-12 03:02:45杜伟华
智能城市 2021年10期
关键词:环缝钢箱梁工地

杜伟华

(中交路桥华南工程有限公司,广东中山 528429)

1 工程概况

某组合体系桥,跨度5×64 m,主跨和边跨两处的钢箱梁分别为单索面、双索面,全焊接钢箱梁尺寸12 m(长)×44 m(宽)×7 m(高),其总长度为296 m,分别由3个节段厂预制而成。钢箱梁结构组成包括顶板、底板、边纵腹板、中纵腹板、横隔板、风嘴,形成单箱七室薄壁结构。

根据设计要求,提前在场内分段预制成型;利用驳船运输,将钢箱梁运抵现场,启用2台250 t桥面吊机或400 t浮吊机,组织钢箱梁的吊装作业;通过焊接节段连接成桥。

2 工地焊接主要内容及特点

(1)工地焊接主要内容。

①梁段环缝,指面、板、腹板的环缝对接;

②嵌补焊,此项工作发生在梁段环缝焊接结束后,细分为U形肋嵌、扁钢嵌补段两类。具体至本桥梁工程中,共有22条环缝、2 508个U形肋嵌补接头、484条加劲扁钢,焊缝长度分别为1 985、5 409、445 m。

(2)工地现场焊接的特点。

相较工厂预制,工地现场焊接的环境均较为复杂,如高空、暴晒和雨水环境,复杂的焊接环境会影响钢箱梁焊接作业。此外,钢箱梁内部通风性较差,在高空、潮湿的环境中施工加大了焊接难度。

针对钢箱梁焊接环境恶劣、焊接难度大的问题,桥梁施工单位应健全钢箱梁焊接制度,基于实际建设条件制定完善的施工方案,确定焊接工艺。

3 工地焊接工艺

考虑到钢箱梁焊接体量大的特点,实施分阶段预制生产钢箱梁,并将预制好的钢箱梁转运到施工现场进行组装,采用全焊接方式焊接各个梁端。以《大桥钢箱梁梁段现场装焊的施工组织设计》《大桥钢箱梁段现场焊接工艺规程》等相关规范为参照基准,以正确的方式进行焊接,确保成桥线形的合理性。在环形、钢箱梁内部构件焊接缝中,可采用衬垫焊焊接技术,根据实际情况对焊接间隙进行调整,提升现场焊接的精度。

现场施工情况会影响环形焊缝的焊接收缩量,为了保障工程质量,提高施工效率,接头焊接时,以CO2气体保护焊或埋弧自动焊为宜。嵌补段焊接时,可采用CO2气体保护焊和手工焊接的方法。

按照设计要求和施工规范手册实施钢箱梁吊装作业,调整相邻两端钢梁的焊接间隙和高度差,并适配马板,固定钢箱梁,以高效地点焊固定钢箱梁。

在壳板对接过程中,易出现钢箱梁错边现象,在针对错边量的处理工作中,采取先火焰矫平、再点焊固定钢箱梁的方法,按照由中间到两边的方向焊接环焊缝。

3.1 中腹板、外腹板对接焊缝

二氧化碳气体保护焊(KXF-712C),焊接材料为KFX-712C,焊接电流为200~230 A,焊接电压为25~30 V。

3.2 箱梁顶底板焊缝

应用单面焊接双面成型技术,顶板、底板、封嘴三部分焊接,均采用CO2气体保护焊的方法,在作业方式上存在差异,顶板部分先打底、后埋弧自动焊填充盖面,底板和风嘴直接采用其填充盖面。

(1)焊接装置:KR500、ZD5-1000。

(2)焊接材料和技术:H10Mn2焊丝(Ф4.0)+SJ101、KFX-712C(Ф1.2)。

(3)气体保护焊技术相关参数:240~260 A,28~30 V。

(4)埋弧自动焊填充层:22.5 m/h,电压28~30 V,电流550~580 A。

(5)盖面层:580~600 A,29~31 V,22.5 m/h。

在埋弧自动焊填满盖面前,应根据实际情况割除马板,要求预留3~5 mm,对该部分进行磨光处理,确保母材无结构受损问题,再使用磁粉进行检查,准确判断质量情况。

3.3 U肋嵌补段焊接

(1)U肋嵌补段焊接。

该工艺采用反贴钢衬板手工电弧焊、仰焊单面焊双面成型焊技术。

①焊接装置:直流电源;

②焊接材料:J507(Ф3.2、Ф4.0);

③焊接参数:130~180 A,16~20 V;

④焊缝质量检验:全程开展100%磁粉探伤,检测等级为Ⅱ级;

⑤物焊缝质量等级:Ⅱ级。

(2)U肋嵌补段及工厂预留调整段与桥面板的坡口角焊缝。

①焊接装置:直流电源;

②焊接材料:J507(Ф3.2、Ф4.0)。

③焊接参数:130~180 A,16~20 V。

④焊缝质量检验:100%磁粉探伤,检测等级为Ⅱ级。

⑤焊缝质量等级:Ⅱ级。

(3)焊接注意事项。

焊缝时,应遵循“先对接,后坡口角”的原则,焊接后的焊接面应打磨均匀。

4 钢箱梁工地焊接的质量控制

4.1 工地焊接精度控制

梁段数量较多,施工工作量较大,在相邻梁段对接焊缝施工中,难以精准控制收缩量,随着施工的持续开展,累积变形量逐步加大[1]。应精准控制梁段焊接精度,确保焊接处的质量,为钢箱梁焊接成桥合拢作业创设良好的条件。

(1)钢箱梁工地接头装焊精度控制。

钢箱梁到位后,组织吊装作业,吊装后详细检查钢箱梁的中心线标高、长度等关键控制指标,保证检测项目均达标后,方可展开现场焊接作业,由梁中向环缝两侧推进焊接。焊接期间,操作人员应加强对焊接精度、质量的检查,控制焊接质量。

①根据焊接现场的实际情况,调整相邻梁段环缝间距,借助定位板固定梁端,控制定位偏差,使其不超出0.5 mm。

②控制梁段连接处钢板的错边量,错边量不超出1 mm,若超出可采用火焰矫平。

③严格按照焊接规范手册开展焊接作业,确保环缝焊接效果符合质量要求,同时需要配备相关的防风雨装置。

(2)合龙段的精度以及焊缝收缩量的控制。

钢箱梁施工中,存在合龙精度要求高、焊缝收缩量控制难度大的特点[2]。为了确保钢箱梁合拢段长度的合理性,需要在前期采取控制措施,精准控制下料尺寸及焊接尺寸,密切关注实际情况,掌握焊缝收缩量的变化特点,以此采取针对性的控制措施。

4.2 工地焊接焊缝质量控制

(1)焊工资格。

选用有专业技术培训经历,且具有对应的施焊操作证的人员参加此项工程。正式焊接前,进行全面的技术、安全交底工作,使施工人员明确作业方法、质量要求,以便后续可规范化施工。

(2)焊接材料。

①存放焊料位置要求温度为5 ℃以上,相对湿度为60%以下。

②禁止将未完全用尽的焊条外露过夜,应及时回收利用,确保使用的焊接材料均为经过复检合格的材料。

③针对J507焊条,在使用时需将其置于350 ℃的恒温环境中,予以1 h的烘焙处理;若选用SJ101焊剂,烘焙温度以300~350 ℃为宜,时间1~2 h。

④确保焊剂干净无污染,若焊剂用量在60目以内,需要保证重复使用的粒径不大于总量的5%。

⑤CO2气体保护焊施工时,需满足CO2的纯度>99.5%、配备完善的防风雨设施的双重要求,使用前倒置放水。

(3)焊接环境。

焊接点须具备完善的防风雨装置,否则应及时停止施焊。焊接环境的温度应大于5 ℃,相对湿度应小于80%,若达不到该要求,需利用火焰或其他方法进行除湿处理。

(4)接头准备。

焊接接头之前,应检查焊缝是否洁净,严禁水、锈蚀物、氧化皮、油污、漆等杂物出现在焊缝周围,应打磨接头周边50 mm范围,再清理打磨产生的杂物。应磨光切削坡口,直至无明显凸起、凹陷为止。焊接前,需要详细检查各项作业设备的运行状况、仪表的精度情况,在确保硬件装置无误后,方可正式进入焊接环节[3]。

(5)定位焊。

采用J507(Ф3.2)焊条,以手工电弧焊的方式完成定位焊接作业。电流为130~160 A,电压20~22 V。定位焊焊缝的长度和间距分别为50~100 mm、350~450 mm,定位焊距焊接缝端需达到30 mm以上,熔敷金属厚度需在正式焊缝高度的50%以内,梁段长为500~600 mm,间距为2 000~5 000 mm的环向定位焊。

打磨焊缝、起熄弧位置设置倒角均需在焊接开始之前完成。经焊接后,应明确定位焊的质量情况,判断其是否存在裂纹、夹渣、气孔等问题。若定位焊开裂,需分析具体成因,再采用碳弧气刨的方法进行处理,待该处被打磨光顺后,应再次定位并焊接。

在焊接面板和底板时,应以桥轴线为中心缓慢向两边焊接,腹板应从上到下焊接。焊前预热钢板,厚度在28 mm以上的钢板,其焊前预热的温度应达到80~120 ℃。

5 结语

综上所述,大型桥梁钢箱梁工地现场焊接的施工难度较大,质量要求较高,需要保证焊接的精度和质量。本文针对具体的钢箱梁工地焊接施工工艺展开探讨,以提高桥梁领域的焊接作业水平。

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