[發(fā)明專利]一種U肋板單元全熔透內(nèi)外同步埋弧焊接方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010583213.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN112045284A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱新華;車平;黃會(huì)強(qiáng);裴雪峰;吳江波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵寶橋集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/18
• 分類號(hào): B23K9/18;B23K9/32
• 代理公司: 杭州中平專利事務(wù)所有限公司 33202
• 代理人: 翟中平

本發(fā)明涉及一種U肋全熔透平位雙面同步埋弧焊接方法，在U肋組裝胎架上將成型后U肋定位在橋面板上，通過專用卡固系統(tǒng)對(duì)橋面板進(jìn)行卡固和反變形起拱，U肋與橋面板間隙控制在0.5mm以內(nèi)；采用雙面埋弧焊接設(shè)備在橫位進(jìn)行U肋內(nèi)、外兩側(cè)同步焊接，內(nèi)、外焊槍相距300~500mm。采用埋弧內(nèi)、外焊一體式同步焊接方法，實(shí)現(xiàn)平焊位置一次焊接完成，外焊采用絞股焊絲產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式電弧，減少了熱量損耗、避免了埋弧焊橫位焊接的常見咬邊缺陷，確保了U肋與橋面板焊縫100%全熔透，提高了橋面板的抗疲勞性能。由于本發(fā)明中U肋無需加工坡口，一次焊接完成，減少內(nèi)、外焊之間轉(zhuǎn)換工序，生產(chǎn)效率比較當(dāng)前傳統(tǒng)工藝提高3~4倍，極大地節(jié)約了焊接成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)U肋全熔透焊縫的無坡口、免清根、全熔透、無咬邊的U肋全熔透平位雙面同步埋弧焊接方法。

背景技術(shù)

正交異性板結(jié)構(gòu)具有重量輕、整體安全性好，承載能力大、易于裝配化施工等優(yōu)點(diǎn)，在鋼橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是超長跨徑鋼箱梁，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)更加明顯。其中，U 肋是正交異性板結(jié)構(gòu)的重要受力構(gòu)件，由于其固有的封閉、狹窄細(xì)長的結(jié)構(gòu)特性，傳統(tǒng)的U肋焊縫采用外側(cè)單面角焊縫焊接工藝，U肋內(nèi)側(cè)開口部位的頻繁開合引起應(yīng)力集中和疲勞裂紋。導(dǎo)致正交異性鋼橋面板因局部車輛行走交變載荷作用及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)應(yīng)力集中影響，各類疲勞開裂問題突出，其中U肋與橋面板縱縫處萌生的焊根裂紋及焊腳裂紋備受關(guān)注。一旦萌生此類裂紋，就會(huì)發(fā)展形成貫通裂紋，影響行車安全，縮短橋梁使用壽命，且檢測(cè)維護(hù)工作十分困難。

研究表明，提高接頭熔透率能一定程度提高接頭的耐疲勞性能，但仍無法避免疲勞裂紋的出現(xiàn)，《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64-2015）要求熔透深度達(dá)到U肋板厚的80％，且要保證不燒穿，但實(shí)際制造過程中，受U肋坡口加工精度、U肋與橋面板裝配精度、焊接工藝、焊接工況等因素的影響，熔透率難以達(dá)到U肋板厚的80％的要求。即使實(shí)現(xiàn)了75%～85%的部分熔透焊，還有15%～25%的未熔合部分，橋面板與U肋焊縫處根部截面突變產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)力集中，仍然極易產(chǎn)生疲勞裂紋。

發(fā)明內(nèi)容

設(shè)計(jì)目的：避免背景技術(shù)中的不足之處，設(shè)計(jì)一種實(shí)現(xiàn)U肋全熔透焊縫的無坡口、免清根、全熔透、無咬邊的U肋全熔透平位雙面同步埋弧焊接方法。

設(shè)計(jì)方案：由于現(xiàn)有U肋板單元全熔透內(nèi)焊采用內(nèi)側(cè)氣保焊或埋弧焊絲平位焊縫，外側(cè)采用船位埋弧焊接工藝，內(nèi)側(cè)焊縫在專用內(nèi)焊專機(jī)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)6根U肋的同步焊接，外側(cè)焊縫在多頭船位埋弧焊接專機(jī)上兩次翻轉(zhuǎn)完成外側(cè)焊縫焊接，但其主要存在問題：⑴ 因焊接過程需經(jīng)過平位內(nèi)焊、船位外焊（兩次翻轉(zhuǎn)），兩次工位轉(zhuǎn)換，焊接效率較低。⑵ 焊接工序經(jīng)過內(nèi)焊、外焊工序流轉(zhuǎn)，占用場(chǎng)地較大。⑶ 外焊設(shè)備投入資金較大。

本發(fā)明提出一種U肋全熔透平位雙面同步埋弧焊接方法，開發(fā)U肋板單元內(nèi)、外焊同步焊接專機(jī)，實(shí)現(xiàn)U肋全熔透焊縫的無坡口、免清根、全熔透、無咬邊的高效全熔透焊接工藝。具體包括以下步驟：

（1）在U肋組裝胎架上將成型后U肋定位在橋面板上，U肋與橋面板間隙控制在0.5mm以內(nèi)。

（2）通過專用卡固系統(tǒng)對(duì)橋面板進(jìn)行卡固和反變形起拱，組裝成正交異性板單元。

（3）采用內(nèi)外焊同步埋弧焊接方法進(jìn)行U肋內(nèi)外兩側(cè)同步焊接。內(nèi)焊選用直徑為Φ1.6mm、強(qiáng)度與母材相匹配的埋弧焊絲，焊劑為SJ101q；外焊選用直徑為Φ3.2mm、強(qiáng)度與母材相匹配的絞股埋弧焊絲（1×3股），焊劑均為SJ101q。

步驟（3）中，U肋內(nèi)焊采用內(nèi)焊設(shè)備將焊槍送進(jìn)U肋內(nèi)部焊接部位，焊絲選用Φ=1.6mm強(qiáng)度與母材相匹配的埋弧焊絲，焊劑為SJ101q,內(nèi)焊焊接參數(shù)為Ⅰ=400±20A，U=28±4V，V_速=480±20mm/min。