[发明专利]一种高强度桥梁钢K型接头复合焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大跨度桥梁钢厚板的焊接方法，具体属于高强度桥梁钢K型接头复合焊接工艺，其适用于焊接抗拉强度R_m≥630MPa级别高强度桥梁结构用钢不同厚板K型接头的焊接。

背景技术

我国在建的沪通长江大桥是一座6线公路、4线铁路的大跨度公、铁两用桥梁，其主桥采用跨度为1092米的公铁两用斜拉桥，建成后的沪通大桥将成为目前世界上跨度最大的公、铁两用桥。为适应我国桥梁建设向高强、大跨、重载、高速方面发展的要求，武钢（集团）公司为该桥开发研制了我国新一代高强度、高韧性桥梁用钢Q500qE，其综合力学性能，尤其是低温冲击韧性有较大的提高。其基材性能的提高对与之相匹配的焊接材料及焊接工艺提出了迫切的要求。因此，如不及时有效地解决大跨度桥梁钢种的焊接性及配套焊接材料和焊接工艺问题，将会直接阻碍我国桥梁钢及新钢种的推广应用。加快开展大跨度桥梁用钢焊接工艺及配套焊接材料研究，对我国桥梁用钢在大跨度厚板桥梁结构制造技术的推广应用有重大经济效益及社会效益。

目前，中国专利号为ZL201210287003.9 的《一种高强度低屈强比桥梁钢的复合焊接方法》专利文献，其采用厚度为40mm+40mm的等厚桥梁钢对接焊接。对接复合焊坡口采用双面非对称X坡口，坡口角度为60°，钝边为1mm；匹配的焊丝抗拉强度≥700MPa；其适用的基板（LYR690钢性能：抗拉强度R_eL≥500 MPa、R_m≥690 MPa、A≥18%、-40℃KV₂冲击功≥120J，对40+40（mm）厚板组合进行复合焊，先进行富氩气保焊焊后连续施，然后采用埋弧焊连续施焊。其由于焊接材料问题，致存在韧性储备还不能满足要求的不足。而本发明焊接的钢种为Q500qE（即抗拉强度级别大于630MPa），匹配的焊接材料组合为WH70Q+H65Q+SJ105Q，板厚32mm+40mm不同板厚K型接头应用范围。对于大跨度高强度桥梁K型结构的建造，其解决的关键问题是在保证安全服役的前提下，焊接后结构不变形、无裂纹产生，接头具有优良力学性能及低温韧性。该文献主要解决厚度为40mm+40mm的等厚桥梁钢对接焊接，其核心问题是解决厚度为40mm+40mm的等厚桥梁钢对接焊接。而本发明其核心问题是主要解决32mm+40mm不同板厚K型接头应用范围在保证安全服役的前提下，焊接后结构不变形、无裂纹产生，接头具有优良力学性能及低温韧性的要求。

众所周知，随着建桥基材的强度的增加，尤其从目前的Q370qE、Q420qE提高到Q500qE，在焊前不预热，焊后不热处理的情况下，保证焊接过程中大型钢结构防裂、防断成为制造过程的首要关键技术。而大型钢结构制造过程进行焊前预热，焊后热处理意味着施工环境、制造成本及制造周期的困难，无法满足施工的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的不足，提出一种高强度桥梁钢采用不同厚板的K型接头复合焊接方法，以解决大跨度高强度桥梁钢不同厚板的K型接头在焊缝焊前不预热、焊后不进行热处理的问题。

实现上述目的的措施

一种高强度桥梁钢K型接头复合焊接方法，其步骤：

1）基材力学性能：抗拉强度为662 ~688MPa、屈服强度R_eL560~611，延伸率A：23~24 %，-40℃KV₂冲击功：281~296 J；厚度为32mm+40 mm的不等厚桥梁钢；

2）坡口采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°，钝边为2mm；

3）匹配的两种焊丝：埋弧焊采用WH65Q焊丝+SJ105Q焊剂，其焊丝直径为Ф4.0mm；气保护焊丝采用WH70Q，焊丝直径为Ф1.2mm；

4）焊接工艺：

a) 先采用气保焊接打底正面与反面各1道次，其焊接电流为250~270A、焊接电压在27~26V、焊接速度18~15m/h、焊接线能量14~17kj/cm，并采用体积百分比为20%CO₂加上80%Ar的富氩作保护气体，在其流量为18~20L/min的条件下进行施焊，层间温度控制在100~120℃；

b）进行埋弧焊接直至焊缝填满，其焊接电流为660A，焊接电压30V，焊接速度21m/h，焊接线能量34kj/cm，层间温度控制在≤130℃。