劉小龍，胡元峰，隗會(huì)軍

（海波重型工程科技股份有限公司，湖北 武漢 430207）

0 引言

在常規(guī)橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，對中厚板（t≥25 mm）的對接及熔透角接通常采用的開坡口正面打底填充焊蓋面焊，反面碳弧氣刨清根，去除焊縫根部有害物質(zhì)后再進(jìn)行填充蓋面焊，以達(dá)到熔透的效果。

常規(guī)的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝要達(dá)到焊縫熔透，必須對構(gòu)件開坡口進(jìn)行處理。在焊接時(shí)，要避免焊穿，控制裝配精度要留1～2 mm 鈍邊。常規(guī)的焊接弧長在焊接時(shí)不能完全熔化鈍邊，焊接時(shí)產(chǎn)生夾渣等有害物質(zhì)，因此需要熔透就要采用碳弧清根清除焊縫鈍邊根部的有害物質(zhì)。大面積使用碳棒進(jìn)行清根，噪聲大，產(chǎn)生有害氣體多，焊材使用量也會(huì)增加，特別是在狹小空間中的熔透角接，如橋梁鋼結(jié)構(gòu)支座處，設(shè)備無法滿足清根的要求等。在有限的條件下，且滿足焊縫熔透，達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的情況下，避免大量清根焊及節(jié)約成本，將是迫切需要解決的難題。

現(xiàn)如今行業(yè)內(nèi)采用氣體保護(hù)焊配合埋弧焊來實(shí)現(xiàn)不清根達(dá)到熔透的工藝技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但在狹小空間內(nèi)只能使用氣體保護(hù)焊時(shí)，此工藝難以滿足此要求。本文結(jié)合深熔弧模式優(yōu)化焊接工藝，采用大量的工藝試驗(yàn)及鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的實(shí)際情況改進(jìn)中厚板的對接及熔透角接焊接工藝，減少反面清根的環(huán)節(jié)，達(dá)到狹小空間不清根焊及節(jié)約成本的目的。

1 試驗(yàn)過程

1.1 試驗(yàn)基本情況

（1）焊接設(shè)備。采用D-Arc 焊機(jī)的深熔弧模式，較傳統(tǒng)焊接設(shè)備，焊接電流更大、焊絲潛入母材坡口深入產(chǎn)生電弧，加熱母材深處，實(shí)現(xiàn)深的熔深，大的電流增加電焊弧長，使坡口內(nèi)鈍邊更易熔化，填埋式弧焊也不易引起缺陷的產(chǎn)生，如氣孔、夾渣等。同時(shí)也減少焊縫飛濺，焊縫表面更易清理。

（2）試驗(yàn)材料。試驗(yàn)用的母材采用Q345qD 橋梁用結(jié)構(gòu)鋼，板厚為36 mm。試驗(yàn)用的焊材采用G49A2C1S6（直徑1.2 mm）實(shí)芯焊絲，氣體采用CO2氣體保護(hù)。

（3）試驗(yàn)項(xiàng)目。項(xiàng)目一共分為兩組，一組為“X”型坡口對接，另外一組為“K”型坡口角接，均要求熔透焊接，具體見表1。

表1 試驗(yàn)項(xiàng)目

1.2 試驗(yàn)過程

（1）試驗(yàn)前調(diào)試好焊機(jī)、準(zhǔn)備碼板、引熄弧板、電焊手套、面罩、打磨機(jī)、敲渣錘、焊材等。

（2）試板裝配。清除坡口兩側(cè)范圍內(nèi)50 mm 的鐵銹、底漆、氧化皮等。打磨出金屬光澤后進(jìn)行組裝，不留裝配間隙。然后用碼板進(jìn)行固定，試板兩頭安裝引熄弧板。

（3）焊前準(zhǔn)備。采用烘槍對試板進(jìn)行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在60～120℃，并采用紅外線測溫儀在坡口兩側(cè)50 mm 及坡口中心測量溫度。預(yù)熱過程中產(chǎn)生的水汽及浮銹，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理。

（4）焊接。預(yù)熱溫度達(dá)到后開始焊接，采用D-Arc焊機(jī)焊接，采用推焊法（見圖1）焊槍與試件保持40°～45°。

圖1 推焊法

對接試板焊接順序及焊接工藝見表2。

表2 對接試驗(yàn)項(xiàng)目（S-1）不清根

1 層采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護(hù)焊焊接打底，2～3 層填充，后翻身背面采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護(hù)焊焊接打底填充，蓋面。打底時(shí)電流控制在450～500A；再次翻身焊接6～8 層蓋面層。焊接工藝參數(shù)見表3。

表3 焊接工藝參數(shù)（S-1）不清根

角接熔透試板焊接順序及焊接工藝見表4。

表4 熔透角接試驗(yàn)項(xiàng)目（S-2）不清根

第1、2 層采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護(hù)焊焊接打底填充，后焊接背面3、4層，采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護(hù)焊焊接打底填充，蓋面。打底時(shí)電流控制在450～500A。再次翻身焊接5～8 層填充層及9～11 蓋面層。焊接工藝參數(shù)見表5。

表5 焊接工藝參數(shù)（S-2）不清根

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

（1）焊縫無損檢測。焊縫24 h 后進(jìn)行無損檢測，結(jié)果表明均達(dá)到熔透，滿足規(guī)范[1-3]要求。

（2）試板力學(xué)檢測。對試板進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目有接頭拉伸、焊縫沖擊、彎曲、延伸率、維氏硬度及金相試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表6，均滿足規(guī)范要求。

表6 破壞性試驗(yàn)結(jié)果

金相試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 破壞性試驗(yàn)結(jié)果

金相試驗(yàn)結(jié)果表明，焊縫內(nèi)部無氣孔、夾渣、未融合等缺陷，滿足規(guī)范要求。

2 結(jié)論

以上結(jié)果顯示，中厚板（t≥25 mm）采用深熔弧模式結(jié)合設(shè)備可以滿足CO2氣體保護(hù)焊不清根熔透的要求，檢測結(jié)果均滿足規(guī)范的相應(yīng)要求，可達(dá)到在有限的空間下，節(jié)約焊材及提高工裝效率的目的。