周新榮 劉海燕

（陜西重型機(jī)械制造有限公司，陜西 西安710021）

隨著我國(guó)鐵路與公路建設(shè)的發(fā)展，鋼橋建設(shè)得到了飛速的發(fā)展，特別是近年來(lái)隨著高等級(jí)公路的修建和城市高架橋、立交橋架設(shè)的需要，鋼箱梁結(jié)構(gòu)在我國(guó)已經(jīng)被廣泛采用。鋼橋形式很多，就公路橋來(lái)說(shuō)，全焊鋼箱梁橋占到了相當(dāng)大的比例。

近年來(lái)，我公司陸續(xù)承攬了一些西安地區(qū)和西北青海地區(qū)的鋼箱梁橋梁，有公路鋼箱梁橋，也有城市人行鋼箱梁天橋，由于施工的需要，有時(shí)不得不在冬季室外低溫條件下施工，由于接頭冷卻速度快，不但可以促使出現(xiàn)冷裂紋也會(huì)促使增大凝固開(kāi)裂傾向。經(jīng)過(guò)近幾年的冬季鋼箱梁施工，筆者總結(jié)了如下一些施工經(jīng)驗(yàn)。

鋼箱梁橋的制造一般是在工廠(chǎng)分段進(jìn)行制作，再運(yùn)到工地現(xiàn)場(chǎng)組裝。有時(shí)由于施工的需要，鋼箱梁的安裝不得不在冬季室外低溫條件下施工，冬季由于氣溫比較低，尤其在北方地區(qū)，通常都在0℃以下，這時(shí)?？梢?jiàn)到焊接裂紋，不但有冷裂紋也有熱裂紋，這就會(huì)給鋼箱梁的焊接施工帶來(lái)很大困難。

在低溫條件下焊接鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，最顯著的特點(diǎn)是接頭具有很大的冷卻速度，因而提高了焊縫結(jié)晶速度，同時(shí)也提高了彈塑性變形速度，即提高了焊縫結(jié)晶期間的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)率，這必然促使增大熱裂紋傾向。實(shí)際上，冷卻速度越大，脆性溫度區(qū)間也越大，熱裂紋也越發(fā)要增大。

由于冷卻速度提高，鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭必然更易于硬化，與常溫下焊接相比較，低溫下焊接必然增大冷裂傾向，查在不同溫度下施焊時(shí)冷裂傾向試驗(yàn)結(jié)果。顯然，環(huán)境溫度低于-10℃，冷裂傾向急劇增大，由試驗(yàn)知，采用超低氫焊條極為有利，說(shuō)明低溫焊接時(shí)，氫也能促使增大冷裂傾向。

根據(jù)目前所制作的鋼箱梁材質(zhì)、板厚等特點(diǎn)，只要鋼板溫度低于-5℃時(shí)，就必須采取措施，否則不得進(jìn)行任何形式的焊接作業(yè)。由于鋼箱梁的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、面積較大，要求采取整體保護(hù)措施比較困難。根據(jù)現(xiàn)有條件，制定以下措施進(jìn)行保護(hù)：

（1）在每一跨鋼箱梁上搭設(shè)3-4座防雨棚，寬度為鋼橋?qū)挕蛇叡M量落過(guò)底板，長(zhǎng)度可為4-5米，框架采用型鋼，面布采用防雨布。長(zhǎng)度方向兩側(cè)均掛防雨布。

（2）在每座防雨棚內(nèi)設(shè)置三個(gè)爐子，以增加溫度。

（3）每道焊縫在施焊前，先用烤槍將焊縫以及兩側(cè)100mm范圍內(nèi)水汽烤干，再用烤槍將同樣的位置預(yù)熱到50℃以上方可進(jìn)行焊接。

（4）整個(gè)焊接過(guò)程中用測(cè)溫計(jì)隨時(shí)測(cè)量預(yù)熱溫度。

（5）由于底板所處位置的特殊，預(yù)熱溫度應(yīng)比頂板、腹板的預(yù)熱溫度略高一些。

（6）由于冬季溫度較低，冷卻速度比較快，焊接時(shí)盡量連續(xù)施焊。

（7）焊接過(guò)程中應(yīng)采用后熱處理，方法是用烤槍跟在施焊人員身后烘烤焊縫以及兩側(cè)，溫度大于50℃，以降低焊接冷卻速度。

（8）如果外界氣溫低于-15℃時(shí)，需停止焊接作業(yè)。

（9）為了更好的提高焊縫質(zhì)量，施焊時(shí)間最好控制在9：：0—18：00之間。

（10）雪天或雪后進(jìn)行作業(yè)時(shí)，焊縫兩側(cè)1米處，設(shè)密封裝置，防止雪水進(jìn)入。

冬季野外施工的不確定因素很多，在做好以上的防護(hù)措施外，還需對(duì)焊工、焊接設(shè)備、焊接材料進(jìn)行必要的保護(hù)。

1)焊工保護(hù)

（1）焊工在進(jìn)行低溫條件焊接時(shí)，需進(jìn)行低溫焊接技術(shù)理論教育和低溫焊接適應(yīng)性訓(xùn)練。

（2）焊工在正式焊接前，必須具備個(gè)人防寒用品，必須具備較長(zhǎng)時(shí)間抵抗嚴(yán)寒的能力和防滑能力。

（3）低溫焊接操作時(shí)，應(yīng)設(shè)有專(zhuān)門(mén)監(jiān)護(hù)人，對(duì)焊工的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和判斷，必要時(shí)應(yīng)采取措施保證焊接工作順利進(jìn)行和焊工人身安全。

下雪天及雪后進(jìn)行高空焊接作業(yè)時(shí)，通道應(yīng)設(shè)專(zhuān)人清掃，特別是掃除薄冰，以保證焊工的安全通行和體力的保存。

2）焊接設(shè)備的保護(hù)

（1）焊機(jī)盡量集中擺放在可移動(dòng)的焊機(jī)防護(hù)棚內(nèi)，防護(hù)棚內(nèi)應(yīng)設(shè)置加熱設(shè)備，是焊機(jī)在正常溫度下工作。

（2）使用前，氣瓶應(yīng)盡可能集中存放，在氣瓶存放棚應(yīng)設(shè)有加熱裝置，確保氣體隨用隨有。

3）焊接材料的保護(hù)

（1）保護(hù)氣體應(yīng)使用純度為99.9%的CO2氣體，以保證焊接接頭的抗裂性能。

（2）嚴(yán)格焊材庫(kù)的管理，焊條必須按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行烘干，烘干次數(shù)不得超過(guò)兩次，在空氣中的暴露時(shí)間不得超過(guò)2h。

（3）焊絲開(kāi)包后盡量連續(xù)用完，不要放置過(guò)長(zhǎng)時(shí)間。

冬季低溫焊接時(shí)，為防止產(chǎn)生焊接裂紋，首要問(wèn)題是限制冷卻速度，其次是正確選用焊接材料以及其他工藝措施，結(jié)合近幾年的工作經(jīng)驗(yàn)，從焊接工藝上作了如下改進(jìn)：

（1）焊接方法選用：采用低氫的焊接方法有利。一般，氣體保護(hù)焊及埋弧焊較之手弧焊有利于改善抗層狀撕裂性能，因?yàn)槔淞褍A向小。

（2）填充金屬的選擇，采用低強(qiáng)組配的焊接材料有利。應(yīng)避免采用超強(qiáng)組配焊接材料。

（3）焊接技術(shù)的運(yùn)用：①對(duì)稱(chēng)施焊，使應(yīng)變分布均衡，減少應(yīng)變集中。②采用適當(dāng)小的線(xiàn)能量，以減少熱作用，從而減少收縮應(yīng)變，但須防止產(chǎn)生冷裂紋。③控制焊縫尺寸，避免焊成過(guò)大的焊腳，采用小焊道多道焊。④在低合金鋼焊接時(shí)很容易硬化開(kāi)裂，因此，定位焊時(shí)，一般要求焊道長(zhǎng)度不小于50mm。

（4）其他措施：①預(yù)熱：低溫下焊接，預(yù)熱是防止冷裂的重要措施。②中間退火消除應(yīng)力。③錘擊。

氣溫過(guò)低，如低于0℃，會(huì)增大焊縫金屬淬硬程度，促使增大冷裂傾向。選擇施焊時(shí)間應(yīng)避免天氣較冷，且應(yīng)注意防風(fēng)。氣溫較低時(shí)，應(yīng)采取暖冷措施。層間溫度保持在150-200℃之間，可采用兩臺(tái)焊機(jī)同時(shí)施焊，必要時(shí)實(shí)施預(yù)熱。

以上施工措施和工藝方法，經(jīng)過(guò)近幾年的施工檢驗(yàn)和完善，在冬季鋼箱梁的焊接施工中，極大地保證了鋼梁的焊接質(zhì)量，在隨后的無(wú)損檢測(cè)中基本一次性通過(guò)，證明了這套施工方法的正確性。

規(guī)范大部分是經(jīng)驗(yàn)性的產(chǎn)物，不應(yīng)盲目照搬，應(yīng)做具體分析，可以借鑒或參照，更應(yīng)不斷總結(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)，完善自己的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。

以上涉及的內(nèi)容只是工作中遇到的，不甚全面，可能有不妥之處，愿與業(yè)內(nèi)人士共同探討，以期達(dá)到提高工程質(zhì)量的目的。

［1］中國(guó)機(jī)械學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì),編.焊接手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

［2］陳伯蠡.焊接工程缺欠分析與對(duì)策[M].機(jī)械工業(yè)出版社.