叠合梁钢门墩焊接工艺.doc
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1、叠合梁钢门墩焊接工艺为了确保某立交叠合梁、钢门墩的焊接质量和生产进度,我们在经济、高效、安全可靠的前提下,优先使用先进的焊接生产工艺。我公司将在开工前根据设计图和相关标准进行焊接工艺评定试验,编制详细的焊接工艺规程,对参与本桥的焊工进行培训并进行资格认定;在施工过程中严格执行焊接工艺规程,对工艺进行优化,制定完备的焊缝质量控制措施,在生产中严格按相关工艺文件要求进行焊接,加强焊缝质量检验,确保焊缝质量。本桥主结构钢材材质为Q345qE,该钢材我公司在近年的桥梁钢结构建设中大量使用,并对其进行了系统的、全面的焊接工艺评定试验,对其焊接性有充分的了解,积累了大量的试验数据和焊接基础资料,制定了比较
2、先进、合理的焊接工艺规程。1、该桥钢结构焊接特点1.1. 该桥钢结构的焊接具有如下特点:1.1.1 该桥主桥为全焊叠合梁、钢门墩,结构焊缝较多,所产生的焊接变形和残余应力较大。1.1.2 由于该桥采用全焊结构,焊接接头多样,结构连接关系复杂,焊接工作量大,部分焊缝操作空间狭小,对焊工的操作技能要求高。1.1.3 结构复杂,叠合梁、盖梁结构为不规则截面的构件,且桥长方向为曲线线性,焊接变形难控制。1.2 针对该桥的焊接结构特点,拟执行的工艺原则如下:1.2.1 焊接方法以自动焊为主,减少人为因素的影响,确保焊缝质量。1.2.2尽可能采用焊接变形小的CO2气体保护焊(包括自动焊),控制焊接变形,同
3、时提高施工效率。1.2.3 焊接设备采用自动焊机(包括埋弧自动焊和CO2气体保护焊)为主,确保焊缝质量的稳定。各种焊接设备在施工过程中保持完好状态。1.2.4 选择与母材相匹配的优质焊接材料,控制焊缝中扩散氢的含量,确保焊缝各项指标全面达到设计要求。1.2.5 针对该桥的结构特点进行全面系统的焊接工艺评定试验,以确定合适的坡口形式、焊接方法、焊接设备、焊接材料、预热温度、层间温度及工艺参数等做为编制焊接工艺文件的依据。2、焊接工艺评定针对本桥特点,及所使用的钢材种类和对焊接接头的质量要求,按照等强度、等屈服、等韧性匹配原则,结合我公司在多年桥梁钢结构生产中对Q345qE钢焊接经验的基础上,依据
4、铁路钢桥梁制造规范(TB10212-98)附录C和设计方的相关要求,进行焊接工艺评定,其中焊钉螺柱焊根据建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002)的相关规定进行工艺评定。2.1、焊接工艺评定试验确定的内容2.1.1 不同牌号钢材、不同焊接接头形式,选用相应的焊接材料牌号及规格,选用的焊接材料满足焊缝金属力学性能不低于母材标准值,重点控制焊缝的强度在规定范围内,并使焊缝具有良好的低温冲击韧性;2.1.2焊接方法、焊接位置及焊接顺序;2.1.3确定合理的焊接规范、预热和焊后热处理工艺;2.1.4确定合理的坡口外型及尺寸;2.1.5确定不同钢种、不同焊接接头形式相应的定位焊的焊段长度、焊段间距及
5、焊脚尺寸。2.2、焊接工艺试验报告(PQR)内容2.2.1母材及焊接材料的牌号及规格;2.2.2焊接方法、接头形式、焊接位置、焊接顺序;2.2.3焊接参数、预热、道间温度;2.2.4理化试验、力学试验测试结果和试验报告文件;2.2.5焊缝检测结果及报告文件;2.2.6钢材和焊材制造厂提供的质量检验证书及说明文件;2.2.7工厂结论意见。工厂根据图纸确定需要评定的项目,拟用的焊接设备及焊接方法,焊接坡口形式及焊接顺序,以及焊接参数等编写成焊接工艺评定试验任务书,送交业主和监理工程师审查批准后实施。2.3.拟作的焊接工艺评定项目2.3.1厚板焊接预热温度的确定及抗裂性试验2.3.2 焊接接头的理化
6、试验、力学性能试验根据图纸针对本桥钢结构焊接的不同材料、不同接头型式、不同的焊接位置、不同的钢板厚度以及不同的焊接方法,分别选出有代表性的焊接接头作为评定的项目,并汇总列出焊接工艺评定项目清单,编制焊接工艺评定试验任务书,任务书经监理工程师签字认可批准后实施。根据批准后的试验任务书对各种典型焊接接头进行焊接工艺评定试验,以确定焊接方法、焊接设备、焊接材料、焊接参数、坡口形状及尺寸等。试验使用的母材要和产品相符合,且其化学成份C、S、P含量尽量选用偏上限者。试验焊缝在强度、塑性等方面不低于母材标准,低温冲击韧性满足设计要求。拟进行焊接接头的焊接工艺评定试验,进而确定焊接材料、焊接坡口形式、焊接工
7、艺参数。具体分类项目如下:a、采用埋弧自动焊,按照钢板的不同厚度范围进行钢板的对接工艺评定试验,确定厂内钢板对接的焊接材料、焊接坡口形式、焊接工艺参数和焊接顺序的控制。b、采用药芯焊丝气保焊,焊接箱梁顶、底板与形纵肋的角焊缝,焊接时在专用反变形胎架上船位焊接。c、采用药芯焊丝CO2气体保护焊+埋弧自动焊组合焊接顶、底板纵、横方向的对接焊缝。d、采用药芯焊丝CO2气体保护焊,焊接熔透角焊缝,焊接时控制焊接变形。e、分别采用药芯焊丝和实芯焊丝CO2气体保护焊焊接普通角焊缝。f、采用半自动药芯焊丝CO2气体保护焊焊接坡口角焊缝。g、采用焊条电弧焊进行定位焊试验。h、采用细实芯焊丝气保焊进行肋坡口焊缝
8、定位焊试验。i、采用螺柱焊进行桥面板剪力钉的焊接试验。3、本桥采用的焊接材料(焊接材料的最终选用由工艺评定试验确定) 本桥采用的焊接材料焊材焊接材料标 准标准号名 称型 号埋弧焊用焊丝F50A2- H10Mn2埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂GB/T 12470-2003CO2药芯焊丝E501T-1碳钢药芯焊丝GB/T10045-2001CO2实芯焊丝ER50-6气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T8110-1995焊条E5015低合金钢焊条GB/T 5118-1995焊剂及气体焊剂SJ101埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂GB/T 12470-2003焊接用气体CO2纯度99.5% 焊接用二氧化碳HG
9、/T 2537-1993 其他栓钉2270电弧螺柱焊用圆柱头焊钉GB/T10433-2002根据多年桥梁钢结构的焊接经验,拟用的H10Mn2与SJ101组合焊缝性能优良, SJ101为氟碱型烧结焊剂,碱度在1.72.0。选用的E501T-1药芯焊丝其工艺性和焊缝力学性能优良,近些年广泛应用于桥梁钢结构的焊接。我公司在确定焊接材料后,对材料的采购和复验都制定供货技术条件,并对材料的扩散氢含量进行控制。4、工艺评定试验检验项目通过对工艺评定试验的试件外观检查、无损探伤及力学性能、宏观金相组织、接头硬度、焊缝化学成分分析等一系列试验(具体见表1),确定合理的焊接工艺方法、焊接工艺参数、焊接材料、焊缝
10、坡口形式及尺寸,为施工图接头的深化设计提供合理的焊接接头形式和尺寸,为编制合理可靠的焊接工艺规程提供依据。工艺评定试验检验项目试件型式试 验 项 目试验数量对接接头接头拉伸试验2全焊缝金属拉伸试验1焊缝金属冲击试验(-20)3热影响区或融合线冲击(20)各3接头侧弯曲1接头硬度1T型接头,角接接头(包括棱角接头)焊缝金属拉伸试验1接头硬度1硬度注:缺口位置为:焊缝中心、熔合线外1mm。当焊接工艺评定结束后,认真整理焊接工艺评定试验阶段性报告及最终报告,焊接工艺评定报告连同焊接工艺评定指导书、评定记录、评定试样检验结果等文件上报咨询监理工程师和业主审查、组织评审和批准。工艺评定报告按规定程序批准
11、后,焊接工程师根据焊接工艺评定试验报告编写各种接头的焊接工艺规程。在生产过程中如发现某焊接工艺产生不稳定,或低于质量要求时立即中止使用,并及时研究改进工艺。5、焊接工艺规程的编制针对各种形式的杆件和板块,编制详细的工厂制作和现场安装的焊接工艺规程,对焊工、焊接设备、施焊环境、操作细节等都进行规定,作到每一条焊缝都有焊接工艺规程作指导,明确规定焊接设备,焊接方法,焊接位置,焊前清理的方式方法,预热方式,预热温度,层间温度,焊接材料的型号、规格和焊前烘干方法及温度,焊接电流,电弧电压,焊接速度,焊接道(层)数,焊接过程中出现的问题的处理方法,焊后探伤的时间、方法及合格标准,使得所有板块和箱梁块体从
12、工厂制造到现场安装的所有焊接工序都处于受控状态。6、焊材管理根据焊接工艺评定试验结果选定焊接材料,为了满足其相应的技术标准要求,制定供货技术条件,并通过严格的进货渠道和严格的烘干、保温和使用措施,保证熔敷金属的扩散氢含量低于相关标准要求。在生产过程中,严格按照焊接材料质量管理规程(JB/T3223-96)执行焊材的入库、保管、烘干、发放、回收管理制度,为保证产品质量创造有利条件。7、典型焊缝的焊接7.1、荒料对接焊缝的焊接钢板对接及加劲肋对接等全部采用埋弧自动焊平位双面焊接。从坡口型式、坡口大小、焊接顺序以及预设反变形和焊接收缩量等各种方法控制焊接变形;为了防止第一道焊漏,施焊前在对接焊缝的焊
13、剂垫,焊接过程中反面采用碳弧气刨清根,确保焊缝熔透,为了保证焊缝端部的质量,避免出现焊接缺陷,焊接时焊缝端部安装同材质、同厚度、同坡口的引弧板和引出板。7.2、顶、底板与肋的焊接在专用的焊接反变形胎架上用日本松下产CO2焊机配合焊接智能小车,用CO2药芯焊丝气体保护焊施焊形闭口肋,在焊接中严格控制焊接方向和焊接顺序以尽量减小焊接变形。尤其是桥面板(顶板)闭口肋的坡口角焊缝,直接承受轮压反复荷载作用,易产生疲劳裂纹,焊接时重点控制焊丝角度、工艺参数,保证熔深和不焊漏,保证焊缝外观成型,避免咬边等缺陷。我们将在工艺参数选择、焊接位置选择、焊接设备选用、质量控制上采取严格的措施。为了控制焊接变形,桥
14、面板板块的焊接制作专用的焊接反变形胎架,根据不同的板块宽度、厚度,横向设置不同的反变形,板块至于胎架上后周边用丝杠压紧,然后焊接。所有焊缝焊接时都保持焊接方向一致,根据闭口肋数量以及焊缝焊接时产生侧向弯曲的倾向安排合理的焊接顺序,减小产生扭曲变形和侧向弯曲变形的倾向。板块闭口肋端部采用手工电弧焊端部不断弧包角焊,焊后将包角部位用铣销工具打磨成半径不小于12mm的圆弧,减小应力集中,避免缺陷的产生7.3、底板、底板型肋和横隔板的焊接底板、底板型肋和横隔板的相交处,采用实芯焊丝CO2气体保护焊焊接,焊缝端部进行包角焊,并打磨成半径不小于12mm的圆弧,减小应力集中7.4、顶板、顶板板条肋和横隔板的
15、焊接顶板、顶板板条肋和横隔板的相交处,由于承受往复作用的荷载,应力比较复杂,为提高此处的抗疲劳性能,待各板件就位后,采用实芯焊丝CO2气体保护焊焊接,采取连续焊过倒角的方式,在肋拐角处不允许断弧,一次将切角焊封,对肋与横隔板角焊缝的端部进行包角处理,并对成形不匀顺的地方进行修磨7.5、腹板、底板单元条形肋的焊接采用自动药芯焊丝CO2气体保护焊进行焊接。7.6、隔板的焊接隔板由于外形尺寸大,而且板厚薄,焊接时容易产生各种各样的变形,为了减小焊接变形,隔板加劲肋采用CO2气体保护半自动焊焊接,焊接材料为ER50-6,直径1.2mm。焊接前将隔板放置在刚性固定平台上,周边每隔1.5米左右的距离设置一
16、个固定点将隔板与平台固定,然后采取对称、分散、同方向的焊接方法,先焊接加劲肋的平位角焊缝,然后焊接加劲肋之间的立位角焊缝。7.7、底板单元合件、腹板单元合件的焊接采用埋弧自动焊,坡口型式采用不对称坡口,焊接时先焊接大坡口,后焊接小坡口,以控制焊接变形。7.8、梁段整体组装时顶、底板的焊接采用单面焊双面成型工艺,即背面贴陶质衬垫,底层焊缝用CO2气体保护半自动焊打底焊接,填充及盖面采用埋弧自动焊焊接。7.9、其他附属设施焊接采用半自动实芯焊丝CO2保护焊。8、有腹板的块体单元的焊接8.1、边侧翼缘板横向加劲肋与顶板、斜底板、腹板的双面坡口角焊缝的焊接采用CO2半自动焊,配E501T-1焊丝,反面
17、焊前采用碳弧气刨清根,用砂轮打磨后再进行焊接,确保熔透。8.2、腹板与顶板、底板主焊缝的焊接,采用半自动药芯焊丝CO2保护焊进行焊接,为减小焊接变形,控制几何尺寸,保证焊接质量,开不对称坡口,焊接时先焊接大坡口,反面焊前采用碳弧气刨、清根,用砂轮打磨后再进行焊接,确保熔透。腹板与底板焊接完成后,外侧应打磨匀顺,以防积水。8.3、腹板与斜底板主焊缝的焊接,采用半自动药芯焊丝CO2保护焊进行焊接,焊接时开单面坡口,背面垫钢衬垫,以确保熔透。8.4、封板与顶板的单面坡口角焊缝采用CO2半自动焊,配E501T-1焊丝,平角焊接。8.5、封板与斜底板焊缝的焊接采用CO2半自动焊,配ER50-6焊丝,平角
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- 叠合 门墩 焊接 工艺
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