针对钢结构桥梁埋弧焊焊接技术

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1、孙勇：钢结构桥梁埋弧焊焊接技术钢结构桥梁埋弧焊焊接技术孙勇(北京市市政钢结构工程有限责任公司北京102600)摘要：在钢结构桥梁制作过程中，对于拼板埋弧自动焊接，控制埋弧焊接变形和焊缝内部质量，降低内应力，减少返工，提高焊接一次成品率，是钢结构桥梁制作的重要工艺内容和首要技术环节，也是保证钢桥制作质量和工期的最有力手段。在制定埋弧焊接技术方案时，认真分析埋弧自动焊接应力及变形产生的原因，反复查找影响埋弧焊缝内部质量的各种因素，通过对对焊接电流、电压、焊接速度，焊丝直径、焊接次序、坡口形式以及约束条件等因素的相互影响关系的控制，从而实现对钢桥焊接质量和工程进度的控制。关键词：桥梁；

2、焊接；钢结构；埋弧焊1．埋弧焊焊接应力和焊接变形产生原因及控制措施1．1埋弧焊焊接应力产生原因及控制措施钢结构桥梁在进行大、厚钢板的埋弧焊接时，钢板内部将产生极大应力，轻则产生微裂纹，重则钢板在释放应力时发出轻微响声或导致埋弧焊焊缝撕裂。埋弧焊焊接应力是造成钢板焊后变形的主要原因，使钢板焊后平面度超出《公路桥涵施工技术规范》的允许范围，严重时不可修复造成钢板报废。所以对焊接应力和变形产生的原因应仔细分析并进行严格控制。1．1．1焊件的不均匀受热埋弧焊接是一种局部加热过程，焊件上的温度分布极不均匀，焊缝极其附近区域被加热到融化状态或接近熔点，而远离焊缝的区域温度却较低。因此焊件上的

3、各点受热膨胀与冷却收缩不一致，故出现了复杂的应力与变形。1．1．1．1能自由伸长与收缩的板焊件的加热与冷却过程即自由焊板焊件在加热的过程中：0。：板焊件原始温度假设为0。C0：板焊件均匀加热到的温度L。：板焊件在0。时的长度假设为1L。：板焊件温升到0时的长度Q：板焊件的热膨胀系数。低碳钢a=12X10-6k一1e。：板焊件的变形率用来代表变形的大小A0--0-00=0L0=L0(1+aa0)=L0(1+tx0)AL0=-L0--LO=-LOaO=aOeO=ALO／L0=a0由于板焊件受热自由伸长，加热过程中板焊件内部无任何应力。板焊件由?冷却到原始温度0。时，板焊件自由收缩，恢

4、复到原始状态，其长度为L=L。(见图1)。冷却后的板焊目b)a)原始状态b)加热过程c)冷却以后图1自由板焊件的加热与冷却作者：孙勇，男，1969年1月出生，高级工程师，总工程师。、2009全国钢结构学术年会论文集[2009·10]167加工制造篇表1能自由伸长与收缩的板焊件的加热与冷却变化量加热前加热到0时冷却后温度0长度L0LO=(1+aO)L0应力无变形(变形率)无△I．O=aO无件内部无任何应力，也不存在残余应力和残余变形。见表l。这一结论对指导钢结构桥梁埋弧焊接控制变形和应力具有重要意义。1．1．1．2对两端不能自由伸长却可自由收缩的板焊件进行均匀加热和冷却的过程即板焊

5、件四周由工装固定的情况板焊件在加热过程中：0。：板焊件原始温度假设为0℃0：板焊件均匀加热到的温度Lo：板焊件在0。时的长度假设为1L。：板焊件温升到0时的长度Q：板焊件的热膨胀系数。低碳铲12×10吨k。1e。：板焊件的变形率用来代表变形的大小E：板焊件的弹性模量E=19．6Pa0一：板焊件内的压应力e。：金属材料屈服点的弹性应变AO=O-00=OLO=LO(1+aaO)=L0(1+a0)ALO=LO-LO=L0a0=a060=ALO几O--aO如果加热温度不高，板焊件的内部变形在弹性范围之内，即e

6、度较大，达到材料屈服温度0。时，压缩弹性变形达到最大，压应力达到屈服强度，有如下关系：0s=ofl龋诵毡对低碳钢来说，弹性模量E=19．6×1010Pa，线膨胀系数铲12×10-6k～，屈服强度o。一=2．352×10sPa(对于低碳钢，o。一=o。+)。压应力达到屈服强度oS时的温度为：0s=os诒E+002．352×108．2西五F五万鬲矿+eo=100+00(K)由上式可知，在我们设订的条件下，对焊接件加热到0；时(对于低碳来说，就是加热到100℃)，焊接件的内部的压应力就可达到屈服强度。根据这一计算，下面分两种情况来分析：a)当0<0。时加热过程中，焊接件受阻不能自由伸长

7、，焊接件内部产生了压缩弹性变形e。一和压应力0一<0。。自然冷却时，焊接件自由收缩，压缩弹性变形逐渐减小，压应力逐渐消失，最后焊接件恢复到原来的形状和尺寸。b)当0>0。时由于0>0。，所以在加热过程中，焊接件受阻不能自由伸长产生压4应力旷2仃；，压应力数值保持在相应温度下的屈服强度(金属焊接件的屈服强度随温度的上升而下降)，焊接件的压缩变形情况也随温度的升高而不断变化。在600℃>0>0。阶段，随着温度的升丹高，焊接件在最大压缩弹性变形占砌的基础上，将开始产生压缩塑性变形占二，