过街天桥箱梁焊接工艺.docx

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过街天桥箱梁焊接工艺

阳泉市平定路阳泉一中过街人行天桥

箱

梁

焊

接

工

-艺

编制：

审核：

批准：

批复日期：

年月日

中铁三局集团第七工程有限公司

二0一三年七月二十日

一、结构分析

二、装配方法

三、焊接方法的选择

1、二氧化碳气保焊与手工焊条电弧焊的特点

2、依据施焊工作环境、焊位，选择焊接方法

四、焊接材料的选择

1、二氧化碳半自动气保焊

2、手工焊条电弧焊

五、焊接工艺参数的选择

1、定位焊焊接工艺参数

2、二氧化碳半自动气保焊焊接工艺参数

3、手工焊条电弧焊焊接工艺参数

4、碳弧气刨工艺参数

5、焊接层数与道数

六、焊接过程工艺控制

1、焊前准备

2、施焊过程控制

3、返修补焊及割除吊耳等安装工艺辅助构件的工艺要求

4、现场安装施焊所需人孔的开设

阳泉市平定路阳泉一中过街人行天桥

—箱梁焊接工艺

一、结构分析

本工程的箱梁结构为单箱四室结构，全部在安装现场处加工，箱梁分段不需考虑构件运输能力。

箱梁横段面不考虑分块，箱梁纵向分段原则应尽量避开应力高峰区，按设计说明分跨中段和两个端部段（含柱），分三块进行吊装。

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纵向分段示意图

箱梁横断面

由上图所示，该箱梁焊缝分布基本对称，箱梁结构主体用料材质均为

Q345qD,母材焊接性能较好，板厚范围为10~20mm,所设焊层数及焊道数较少，焊接过程较易控制；箱梁在顶板与底板上设有纵向加劲肋，顶板还均

匀布设横向加劲肋，整体及局部的刚性和稳定性都大，不易产生旁弯现象，

但焊缝密集，会发生较大的整体挠曲变形。

腹板设有纵向与水平加劲肋，腹

板对接拼缝处的焊后局部波浪变形会受到一定抑制。

箱梁焊后会产生一定的

下挠变形，需加大腹板在下料时取的拱度值，并增加组装胎架的预拱值来补偿焊后变形所损失的拱度。

为减少箱梁焊后外观局部波浪变形或其它畸变，须保证箱梁内各构件的下料精度，确保装配精度，板材下料时考虑的焊缝焊后收缩量要适宜，顶、底、腹板在下料时，纵向长度可按每米增加0.5mm的补偿值。

箱梁现场制作完成后，检查结构的空间尺寸和线形尺寸，装焊利于拼装组对用的耳板、定位角钢等，做好安装前的准备工作。

二、装配方法

1、先分别组装小拼单元，如将底板上的纵、横向加劲板与底板先行组焊成底板拼装块（直接在胎架上组焊），横隔板上的水平与纵向加劲板与横隔板组焊成横隔板拼装块，顶板上的纵、横向加劲板与顶板组焊成顶板拼装块等，各小拼装单元组焊完毕须分别进行校正、标识后，再上胎架组焊。

2、整体单元拼装采用正装法，利用斜楔、挡块及弓形夹紧器等夹具很方便地将底板拼装单元紧固在胎具上，然后依次装配、点固横隔板，再装配并点固两侧腹板，然后装配、点固箱梁顶板。

将箱梁里面肋板、横隔板与箱梁顶板、底板、腹板间的焊缝焊完，再行焊接箱梁顶板、底板与腹板间的焊缝。

三、焊接方法的选择

1、公司适于本工程的现有焊接设备有CO2半自动气保焊机、直流弧焊机及埋弧焊设备。

埋弧焊受其施焊特点限制，只适用于制作时板材的对接焊缝，顶板安装焊缝的施焊视现场情况亦可考虑用埋弧焊。

CO2气保焊与手工焊条电弧焊（以下简称手弧焊）适用面较埋弧焊广，它们各有如下特点：

CO2气保焊焊接生产效率高，其综合焊速是手弧焊的三倍左右，焊后工件相对变形要小。

因焊丝熔化后靠重力落入熔池，在现场施焊受风影响较大，且焊矩与焊丝进给装置的距离较短，限制了其应用（箱梁内侧焊缝）。

因本结构主材是Q345qD，焊前焊丝要做去锈、去油处理，检查CO2气体的纯度及含水量等是否符合规范要求。

手弧焊不受场地和焊位的限制，可达性好，外观成形较之CO2气保焊要

好。

缺点是焊接效率低，工人劳动强度也较高，焊后变形略大，且对焊工的操作技能要求高，对焊前的焊件清理要求较严，焊条要按规定进行烘干。

2、依据公司现有设备，焊接方法的选择如下：

2.1平焊位置的焊缝定位焊优先采用CO2气保焊，可达性差及其它焊位采用手弧焊。

2.2板材拼接：

顶、底及腹板拼接缝用反变形来控制角变形，采用正面埋弧焊（可不开坡口），背面清根后用CO2气保焊或手弧焊，然后按图纸要求将焊缝余高去除、磨平。

横隔板的板材拼接缝采用两面气保焊或手弧焊。

2.3各小拼单元（拼装块）焊接，顶、底及腹板与其上的加劲板之间的焊缝尽量采用气保焊，可达性差的采用手弧焊。

2.4胎架上的小拼单元组拼焊接（按其装配施焊顺序）：

a横隔板与底板间角焊缝采用CO2气保焊或手弧焊进行点焊；

b、腹板与底板点焊，适当加大定位焊缝长度或加密其间距（注意保持

焊缝坡口根部间隙），然后在内侧焊上垫板；腹板与横隔板先行点焊，待装配顶板后再正式施焊；

C、顶板与腹板如上所述，先行点焊；顶板及其肋板与横隔板、腹板间的定位焊缝采用手弧焊。

d、依次焊接横隔板拼装块与底、腹、顶板间焊缝，再焊顶板加劲肋与横隔板间的焊缝，所有焊缝平焊缝优先采用CO2气保焊，可达性差及其它焊位采用手弧焊；

e、底、顶板与腹板间的焊缝，采用手弧焊或气保焊打底，CO2气保焊填充，手弧焊盖面。

2.5安装现场的拼焊

现场安装焊缝，除仰焊焊位外，在现场采取挡风措施后宜采用CO2气保

焊；仰焊焊位及可达性差的焊缝一律采用手弧焊。

四、焊接材料的选择依据母材材料和焊缝等强原则，焊接材料选择如下：

1、CO2气保焊：

1.1焊丝牌号：

选择ER501T1-G型（实芯）和ER501T-9L型（药芯）系列焊丝，即旧牌号的J501Ni-1和YJ502Ni等。

1.2焊件（母材）板厚范围在10mm~20mm间，故焊丝直径宜选择①1.6mm（焊机额定电流需为600A,方能满足持续焊接的要求）。

施焊时通过选择电流值大小（熔滴过渡形式）来适应不同的焊件板厚和焊位。

2、手工焊条电弧焊：

2.1焊条牌号：

选择E5015-1型低氢碱性焊条。

2.2焊条直径：

定位焊和坡口焊的打底焊缝选择①3.2mm坡口焊的填充

焊缝、盖面焊缝、封底焊缝及其它正式焊缝选择①4mnr①6mm

五、焊接工艺参数的选择

1、定位焊电流要比正常施焊时大10%~15%，点焊高度约为焊件母材厚度的40%,焊缝长度一般取点焊高度的10倍左右，点焊间距取设计要求400〜600mm,但在结构刚度较大应力可能产生集中的地方可适当加强定位焊。

注：

正式焊前应将定位焊缝两端打磨成缓坡状。

2、CO2气保焊在进行平焊时可选择较大的焊接电流（颗粒过渡），其它焊位（立焊、横焊）施焊时，则需选择较小的焊接电流（短路过渡）；

CO2半自动实芯气保焊焊接工艺参数

焊丝直径

（mm）

短路过渡

颗粒过渡

气体流量

（L/min）

焊接电流（A）

焊接电压（V）

可焊厚度

焊接电流

（A）

焊接电压

（V）

可焊厚度

1.6

140~200

20~24

3~12

200~500

26~40

>6

〜20

CO2半自动药芯气保焊焊接工艺参数

焊丝直径（mm）

焊接电流（A）

焊接电压（V）

1.6

220〜250

28~29

270〜280

30~32

300〜320

32~34

焊丝伸出长度视自身工作习惯选择，一般取焊丝直径的10倍左右，常规取值在12〜25mm之间；气体流量要根据施焊现场和焊位情况进行调节。

3、手弧焊的立焊、横焊及仰焊要比平焊时所用电流小10%~20%（焊条

直径等其他条件相同时）。

在进行坡口焊时，焊接打底焊道使用的焊接电流较其它各焊道应小些，便于焊接操作和保证焊接质量；焊接填充焊道应使用较大的焊接电流，以提高效率并保证熔合良好；焊盖面焊道时要比填充焊时所用的电流值略小，以防止咬边和获得良好的焊缝成形.

在用低氢碱性焊条时，要采用短弧焊接以减小气孔等缺陷。

各种直径焊条使用的电流参考值

焊条直径（mm）

3.2

4.0

5.0

6.0

焊接电流（A）

100~130

160~210

220~270

260~300

4、碳弧气刨工艺参数参考值

碳棒直径（mm）

电弧长度（mm）

气体压力（MPa）

电流（A）

①6

1〜3

0.4〜0.5

230〜300

①8

1〜3

0.5〜0.6

280〜350

5、焊接坡口形式及焊缝层数与道数

焊接层数的每层厚度约等于焊条直径时生产率较高，也较易操作。

每层厚度过大对焊缝金属塑性有影响，焊层厚度不宜超过4~5mm,焊道宽度宜为焊条直径的2〜4倍。

多层焊施焊时，焊道厚度取值范围为0.8~1.2倍焊条直径，焊道宽度不宜大于两倍的焊条直径，各层焊道施焊时要方向相反，并将焊缝接头相互错开，本结构焊接层数确定为4~7层。

5.1板材拼接焊缝（安装焊缝），取16mm、20mm两种

采用X型坡口，用手弧焊①3.2mm焊条打底和封底，用CO2气保焊填充，盖面用手弧焊①5〜6mm焊条盖面，或打底、封底、填充、盖面均用CO2气保焊，焊缝按板厚所设层数及道数如下图所示。

X型坡口，正反两面各2层2道X型坡口，反面3层3道正面4层5道

现场安装板材对接缝，处于横焊、立焊及仰焊位置，宜采用单面焊双面成形工艺。

5.2底板、顶板分别与腹板的全熔透坡口角焊缝，可采用腹板开K型坡口；如采用单面焊双面成形工艺，则箱梁内侧点设厚4mm、宽30~40mm的垫板，坡口型式如下图所示：

焊缝平焊焊位采用气保焊或手弧焊打底，气保焊填充，用手弧焊盖面；横焊焊位采用气保焊打底，填充，用手弧焊盖面。

焊缝的层数与道数最终以焊接试验来确定。

六、焊接过程工艺控制

1、焊前准备：

1.1焊件的清理：

焊件接头坡口焊缝两侧各50mm宽的铁锈、油污、漆、

水分等杂质应清除干净

1.2焊件的预热及焊接材料的烘干要求

1.2.1本结构所用Q345qD钢材在常温下施焊时，板厚t＜25mm，不须预热。

施工环境温度低于0C时，可根据焊接试验来确定焊件的预热温度。

122焊接材料必须按要求烘干，施焊时随用随取。

施焊时用剩的焊条需送回烘箱，在次日使用前应再次烘干，受潮的焊条不应使用。

烘干后的低氢型焊条应缓冷放置于110〜120C的保温箱中存放待用；使用时应放入焊工随身携带的保温筒内保温。

焊条的烘干工艺参数见下表：

焊条再烘干工艺参数

焊条牌号

再烘干工艺参数及条件

温度/C

时间/min

烘后允许存放时间/h

允许重复烘干次数

J507RH

350~380

90~120

4

2

1.2.3焊条烘干装置及保温装置的加热、测温、控温性能应符合使用要

求；CO2气保焊所用的CO2气瓶必须装有预热干燥器。

1.2.4焊丝的烘焙及保管要求见其使用说明。

1.3坡口的加工及清理

板材的对接缝可设X型坡口，箱梁安装对接缝可设双边Y型坡口。

用火焰切割（氧-乙炔）配合角磨机磨削按图纸所示进行坡口的切割成形加工。

切割面质量应符合国家现行标准＜热切割、气割质量和尺寸偏差＞（ZBJ-59002.3）和图纸设计要求中的相应规定。

2、施焊过程控制

2.1定位焊缝是构件正式焊缝的组成部分，在正式焊接前，要将其前后

两端打磨成缓坡形

2.2施焊前，焊工应检查焊接部位的组装和表面清理的质量，如不符合要求，应修磨补焊合格后方能施焊。

要严格按照规范要求清理坡口两侧的铁锈、油污、漆、水分等杂质；焊接过程中要严格清理层间焊道。

2.3严禁在焊缝以外的母材上打火、引弧；严禁在接头间隙中填塞焊条头、铁块等杂物。

2.4操作时注意引弧与熄弧手法，采用转圈或回焊收尾法等方法收弧；施焊时要注意焊道的接头及收弧质量，避免产生气孔、弧坑裂纹等焊缝质量缺陷，保证焊缝获得良好外形。

2.5箱梁的顶板、底板及腹板间的T型接头、角接接头和对接接头的主焊缝两端，焊接时须加引弧板与熄弧板，板的材质应与被焊母材（焊件）材质

相同，厚度应与焊件板厚相同；在进行坡口焊接时，引弧板与熄弧板也要开设与被焊焊缝坡口形式相同的坡口。

在采用手弧焊时，焊缝引出长度应大于25mm,引弧板和熄弧板的宽度应大于50mm，长度宜为板厚的1.5倍且不小于30mm;采用自动焊时，焊缝引出长度应大于80mm，弓I弧板和熄弧板的宽度应大于80mm，长度宜为板厚的2倍且不小于100mm。

2.6不同板厚的钢板对接：

单侧厚度差大于2mm的不同厚度的钢板对接，应将较厚板的一面加工成斜坡，其坡度应小于或等于1:

8。

2.7箱梁顶、底板与腹板间的外侧角焊缝施焊时，由两名或四名焊工对称施焊，采用跳焊法或分段退焊法进行焊接，所采用的焊接工艺参数要基本一致，在焊接过程中，若发现焊脚相同但一侧焊速明显较快时，焊工班长或现场技术人员应即时做出调整，必要时可将焊工对换施焊。

2.8多层焊施焊时，焊缝由下往上逐层堆焊，注意控制层间温度，一般

应控制在100~150C左右。

为防止降温过快产生缺陷，原则上焊缝连续一次

焊完，不得中断。

如施焊中断空时较长时，在重新施焊前，应仔细清渣，检查焊缝有否缺陷，如有缺陷，按要求处理合格后，方可重新预热后进行焊接。

2.9施焊顺序控制：

2.7.1原则上先焊纵向的长焊缝后焊横焊缝；先焊立角焊缝后焊平角焊缝，以利焊缝收缩，减小应力。

2.7.2主焊缝施焊顺序：

箱梁横隔板与顶板、底板、腹板间的焊缝-箱梁底板与腹板间焊缝-箱梁顶板与腹板间的焊缝

2.7.3箱梁外侧四条主焊缝如采用背面清根施焊，则焊接顺序宜为：

外侧打底-内侧清根封底-外侧填充及盖面，应尽量采用四名焊工对称施焊。

3.0阳泉市年均气温一般8〜12C，其中9月份月均气温19C,10月份月均气温12C。

现场构件安装焊缝合拢温度应根据施工情况，征求设计单位意见设定合拢施焊时的温度值。

3、返修补焊及割除吊耳等安装工艺辅助构件时的工艺要求

3.1返修补焊：

根据探伤测定的缺陷深度，用碳弧气刨配合磨削清根，

将缺陷刨削出来，然后按正常施焊工艺要求进行返修。

同一部位的缺陷返修

不宜超过2次。

3.2安装工艺辅助构件的割除：

必须用火焰切割将构件割除，严禁切割

时损伤构件，切割后余高以5〜10mn为宜，然后打磨平整；若有伤及母材，则须将其补焊后再打磨平滑。

4、安装现场如需开设临时人孔、进气孔或排烟孔，须遵循以下原则：

4.1须征求设计单位同意；

4.2避开跨中和支点处等受力集中区域；