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)
在常規(guī)橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中,對(duì)中厚板(t≥25 mm)的對(duì)接及熔透角接通常采用的開(kāi)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(duì)構(gòu)件開(kāi)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(zhǎng)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(wú)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(lái)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(duì)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)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(zhǎng),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(duì)接,另外一組為“K”型坡口角接,均要求熔透焊接,具體見(jiàn)表1。
表1 試驗(yàn)項(xiàng)目
(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(duì)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(cè)溫儀在坡口兩側(cè)50 mm 及坡口中心測(cè)量溫度。預(yù)熱過(guò)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(kāi)始焊接,采用D-Arc焊機(jī)焊接,采用推焊法(見(jiàn)圖1)焊槍與試件保持40°~45°。
圖1 推焊法
對(duì)接試板焊接順序及焊接工藝見(jiàn)表2。
表2 對(duì)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)表5。
表5 焊接工藝參數(shù)(S-2)不清根
(1)焊縫無(wú)損檢測(cè)。焊縫24 h 后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),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(cè)。對(duì)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(jiàn)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(jiàn)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(wú)氣孔、夾渣、未融合等缺陷,滿足規(guī)范要求。
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(cè)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。