[发明专利]一种具有排水功能的不锈钢U形肋对接焊焊接方法

说明书

本发明提供一种具有排水功能的不锈钢U形肋对接焊焊接方法，在相邻梁段的桥面板之间设置一定长度的不锈钢薄板嵌补段，不锈钢U形肋之间设置一定长度的不锈钢U形肋嵌补段；不锈钢U形肋靠近对接焊缝一侧通过水溶胶粘贴有水溶纸，对接焊缝利用胶带纸密封，在最上端的胶带纸上设置排气孔，不锈钢U形肋、桥面板、对接焊缝两侧的水溶纸与不锈钢U形肋嵌补段一起构成局部封闭空间；不锈钢U形肋嵌补段侧面设置用于充入保护气体的充气孔。本发明利用水溶纸在对接焊缝周围人工制造封闭空间解决了保护气体不便于充入的问题，实现在内部窄小、狭长且有阻挡物的空间内充入焊接保护气体。

技术领域

本发明涉及U形肋对接焊技术领域，尤其是一种具有排水功能的不锈钢U形肋对接焊焊接方法。

背景技术

正交异性钢桥面板是钢结构桥梁的重要构件之一，通常由桥面板及其底部的U形肋组成。桥面板顶部是混凝土桥面，底部的U形肋起到增加刚度和抗疲劳的作用。随着桥梁技术的不断创新和提高，在一些桥梁结构中，为了在原有桥面板基础上增加桥面排水功能，将部分U形肋的材质由碳钢替换成不锈钢，同时在不锈钢U形肋对应的碳钢桥面板底面设置一层不锈钢薄板，与不锈钢U形肋构成一个耐腐蚀的排水空间，从而实现排水功能，参照图1-3。

钢结构桥梁采用分段制造工艺，每一个桥面板块长约16米或18米，通常桥面板之间焊接连接，U形肋之间焊接或者栓接连接。当U形肋使用不锈钢材质并且增加了桥面排水结构的使用要求时，两个桥面板块之间的U形肋只能通过焊接来连接。现有的U形肋对接焊普遍采用内侧贴钢衬垫的方式，但是对于有排水需求的桥面，钢衬垫不仅会影响水流的顺畅度，而且钢衬垫与U形肋之间的缝隙处容易存积杂物或积水，影响整体结构的防腐性。

用于排水功能的不锈钢通常为欧洲标准EN 10088-1:2005中的铁素体-奥氏体双相不锈钢，型号为X2CrNiMoN22-5-3，牌号为1.4462。该不锈钢兼备了奥氏体不锈钢和铁素体钢的优点，具有较低的热裂倾向和脆化倾向。这种双相不锈钢为了达到良好的性能，铁素体和奥氏体的含量通常各占50%。为了保证这种不锈钢焊缝性能也能满足要求，按照标准中的规定，焊缝及热影响区中铁素体的含量应在30-70%之间。因此，需要找到一种适合这种双相不锈钢的焊接工艺来保证焊缝金属的各项性能。

奥氏体-铁素体双相不锈钢在桥梁结构中应用较少，其焊接工艺有待研究。有研究提出采用钨极氩弧焊焊接不锈钢U形肋对接焊缝，但是存在以下技术难点：

1、焊接过程中，焊缝背面需要充入惰性气体进行保护，以防止焊缝金属氧化。考虑到桥梁结构的特殊性，在三十多米甚至更长的U形肋两端进行封堵，然后向内部充气的方案，不仅费时、费力、费资源，而且无法确保焊缝区气体达到要求的纯度，因此该方案并不可取。若制作一种焊缝局部保护装置从梁段端头伸入不锈钢U形肋后，对焊缝背面小范围局部跟气进行保护，布置在不锈钢U形肋空间中的排水结构会阻碍该保护装置的行进，使其无法达到不锈钢U形肋对接焊缝待焊区。

2、钨极氩弧焊焊接速度很慢，效率较低，桥梁结构不锈钢U形肋较多，单纯使用钨极氩弧焊焊接，工作效率大幅降低。

在不锈钢U形肋对接焊缝内侧不允许使用衬垫的前提下，对接焊缝的焊接难度大幅提升，因为不锈钢的金属流动性与普通碳钢不同，特别是焊接奥氏体-铁素体双相不锈钢时，熔化的铁水流动性很差，立位和仰位焊接时，熔池很难掌控，使用常规的气体保护焊和焊条电弧焊焊接打底焊道时，很难保证焊缝内侧的成型质量。与此同时，由于制造精度影响，拼装现场两个十米多长的桥面板对接时，不锈钢U形肋对接焊缝的焊前组装间隙很难保证完全在要求公差内，如果背面不使用衬垫焊接，焊前组装间隙的质量将直接影响对接焊缝的质量。

发明内容

针对现有借助不锈钢U形肋进行桥面排水的正交异性桥面板的U形肋对接焊过程中存在的技术问题，本发明提供一种具有排水功能的不锈钢U形肋对接焊焊接方法。