[发明专利]一种U肋板单元全熔透内外同步埋弧焊接方法

说明书

本发明涉及一种U肋全熔透平位双面同步埋弧焊接方法，在U肋组装胎架上将成型后U肋定位在桥面板上，通过专用卡固系统对桥面板进行卡固和反变形起拱，U肋与桥面板间隙控制在0.5mm以内；采用双面埋弧焊接设备在横位进行U肋内、外两侧同步焊接，内、外焊枪相距300~500mm。采用埋弧内、外焊一体式同步焊接方法，实现平焊位置一次焊接完成，外焊采用绞股焊丝产生旋转式电弧，减少了热量损耗、避免了埋弧焊横位焊接的常见咬边缺陷，确保了U肋与桥面板焊缝100%全熔透，提高了桥面板的抗疲劳性能。由于本发明中U肋无需加工坡口，一次焊接完成，减少内、外焊之间转换工序，生产效率比较当前传统工艺提高3~4倍，极大地节约了焊接成本。

技术领域

本发明涉及一种实现U肋全熔透焊缝的无坡口、免清根、全熔透、无咬边的U肋全熔透平位双面同步埋弧焊接方法。

背景技术

正交异性板结构具有重量轻、整体安全性好，承载能力大、易于装配化施工等优点，在钢桥梁建设中得到了广泛的应用，尤其是超长跨径钢箱梁，其技术优势更加明显。其中，U 肋是正交异性板结构的重要受力构件，由于其固有的封闭、狭窄细长的结构特性，传统的U肋焊缝采用外侧单面角焊缝焊接工艺，U肋内侧开口部位的频繁开合引起应力集中和疲劳裂纹。导致正交异性钢桥面板因局部车辆行走交变载荷作用及结构细节应力集中影响，各类疲劳开裂问题突出，其中U肋与桥面板纵缝处萌生的焊根裂纹及焊脚裂纹备受关注。一旦萌生此类裂纹，就会发展形成贯通裂纹，影响行车安全，缩短桥梁使用寿命，且检测维护工作十分困难。

研究表明，提高接头熔透率能一定程度提高接头的耐疲劳性能，但仍无法避免疲劳裂纹的出现，《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015）要求熔透深度达到U肋板厚的80％，且要保证不烧穿，但实际制造过程中，受U肋坡口加工精度、U肋与桥面板装配精度、焊接工艺、焊接工况等因素的影响，熔透率难以达到U肋板厚的80％的要求。即使实现了75%～85%的部分熔透焊，还有15%～25%的未熔合部分，桥面板与U肋焊缝处根部截面突变产生强烈的应力集中，仍然极易产生疲劳裂纹。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种实现U肋全熔透焊缝的无坡口、免清根、全熔透、无咬边的U肋全熔透平位双面同步埋弧焊接方法。

设计方案：由于现有U肋板单元全熔透内焊采用内侧气保焊或埋弧焊丝平位焊缝，外侧采用船位埋弧焊接工艺，内侧焊缝在专用内焊专机设备上实现6根U肋的同步焊接，外侧焊缝在多头船位埋弧焊接专机上两次翻转完成外侧焊缝焊接，但其主要存在问题：⑴ 因焊接过程需经过平位内焊、船位外焊（两次翻转），两次工位转换，焊接效率较低。⑵ 焊接工序经过内焊、外焊工序流转，占用场地较大。⑶ 外焊设备投入资金较大。

本发明提出一种U肋全熔透平位双面同步埋弧焊接方法，开发U肋板单元内、外焊同步焊接专机，实现U肋全熔透焊缝的无坡口、免清根、全熔透、无咬边的高效全熔透焊接工艺。具体包括以下步骤：

（1）在U肋组装胎架上将成型后U肋定位在桥面板上，U肋与桥面板间隙控制在0.5mm以内。

（2）通过专用卡固系统对桥面板进行卡固和反变形起拱，组装成正交异性板单元。

（3）采用内外焊同步埋弧焊接方法进行U肋内外两侧同步焊接。内焊选用直径为Φ1.6mm、强度与母材相匹配的埋弧焊丝，焊剂为SJ101q；外焊选用直径为Φ3.2mm、强度与母材相匹配的绞股埋弧焊丝（1×3股），焊剂均为SJ101q。

步骤（3）中，U肋内焊采用内焊设备将焊枪送进U肋内部焊接部位，焊丝选用Φ=1.6mm强度与母材相匹配的埋弧焊丝，焊剂为SJ101q,内焊焊接参数为Ⅰ=400±20A，U=28±4V，V_速=480±20mm/min。