[发明专利]一种抗拉强度≥810MPa桥梁钢手工复合焊接方法

说明书

一种抗拉强度≥810MPa桥梁钢手工复合焊接方法：基材力学性能：R_eL≥690MPa，R_m≥810MPa，A≥14%，‑40℃KV₂冲击功≥120J；32mm等厚桥梁钢焊接；坡口为：双面V型对称，角度为60°，钝边1.5mm；焊丝：手工焊条及气保护焊丝；焊接工艺：先气保焊打底，再手工焊盖面。本发明接头性能：焊缝R_m≥879MPa，20℃KV₂≥148J；熔合线20℃KV₂≥172J，热影响区（1mm）20℃KV₂≥219J；焊缝‑20℃KV₂≥116J，熔合线‑20℃KV₂≥177J，热影响区（1mm）‑20℃KV₂≥215J；焊缝‑40℃KV₂≥82J，熔合线‑40℃KV₂≥117J，热影响区（1mm）‑40℃KV₂≥160J。接头三区有较高的冲击韧性储备及安全裕度。

技术领域

本发明涉及一种大跨度桥梁钢厚板的焊接方法，具体属于一种抗拉强度≥810MPa桥梁钢手工复合焊接方法，其适用于焊接抗拉强度R_m≥810MPa高强度桥梁结构用钢32mm等厚板接头的焊接。

背景技术

随着我国铁路、公路交通运输能力的大幅度提升,铁路和公路桥梁的建设规模不断扩大，技术水平不断提高，桥梁的功能、结构和建造技术向适应高速、重载、大跨度、整体性好、安全性高、采用全焊接节点钢结构的方向发展。因此，对桥梁用钢的强度、低温韧性、腐蚀等使用性能和焊接性能的要求越来越高。如我国拟建的江汉七桥是一座双向6车道公路桥梁，主桥远期拓宽为双向8车道条件，其主桥采用跨度为408米的重载公路桥。

为适应我国公路桥梁建设向高强、大跨、重载、高速方面发展的要求，宝武集团为该桥开发研制了我国新一代高强度、高韧性、高耐候性桥梁用钢Q690qE（抗拉强度大于810MPa）。其在提高强度的同时低温冲击韧性、耐候性也有较大的提高。

但是，随着基材性能的提高，其对与之相匹配的焊接材料及焊接工艺也提出了迫切的要求。如不及时有效地解决高强度、高韧性、高耐候性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的发展及新钢种的推广应用。因此，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、重载、高速厚板桥梁结构制造技术的推广应用具有重大经济效益及社会效益，也为我国桥梁事业走出国门打下坚实的基础。

众所周知，随着建桥基材强度的增加，尤其从目前的以屈服强度级别为牌号的Q420qE、Q500qE提高到Q690qE，在焊接过程中容易产生开裂问题，对于高强钢，焊前预热是防止焊接冷裂纹产生的重要工艺措施；而焊后缓冷或热处理可以使扩散的氢充分逸出，降低焊接残余应力，减少淬硬性，从而降低焊接冷裂纹倾向。宝武集团新研究的抗拉强度大于810MPa，屈服强度大于690MPa的桥梁钢，如果焊前不预热、焊后不进行缓冷或热处理，则难以保证焊接后结构不变形、无裂纹产生、焊接接头难以获得优良的力学性能，这是要解决的首要关键技术。然而大型钢结构制造过程进行焊前预热、焊后缓冷或热处理意味着施工条件恶化、制造成本增加及制造周期的困难，无法满足施工的技术要求。

开发研究的我国新一代高强度、高韧性、高耐候性桥梁用钢，其抗拉强度大于810MPa，屈服强度大于690MPa。这对焊接接头的性能提出了更高的要求，焊接接头必须具有与基材相当的强韧性匹配及耐候性能。采用目前国内现有810MPa级焊接材料与焊接工艺匹配，熔敷金属冲击功与实际焊接接头韧性以及接头耐候性能远不能满足新一代大跨度、重载荷桥梁结构制造的焊接技术要求；采用单一的手工焊，在抗拉强度大于810 MPa高强度桥梁钢厚板对接多层焊接情况下，焊前不预热无法满足施工防裂的技术要求。