长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，将细长的闭口肋焊接于正交异性钢桥面板上，内角采用直径1.0‑2.4mm的细丝埋弧焊工艺进行平位置角焊接，使得闭口肋内角焊缝熔深达1.5‑6mm；使用本发明专利技术焊接方法得到的焊缝熔深大，便于外角采用常规方法焊时获得全熔透焊缝，内在组织均匀无缺陷，表面成型连续光顺，可以满足焊缝接头与母材等强、等韧、等寿的优良性能，并且极大提高了生产效率，降低材料损耗，绿色环保，对解决钢桥疲劳损害，促进完善钢桥国际制造规范具有十分重要的意义和应用前景。

Welding technology of long life orthotropic steel bridge deck closed rib

The invention discloses a long orthotropic steel deck closed rib welding process, the welding in the closed rib slender orthotropic steel deck, with a diameter of 1 2.4mm. Thin wire submerged arc welding process of welding flat position angle, the angle closed rib weld penetration of 1.5 weld penetration using 6mm; the invention of welding method, welding angle using conventional methods for obtaining full penetration weld, the inner microstructure defects, forming continuous surface fairing, can meet the excellent weld joints and base metal, such as strong toughness, such as life, and greatly improve production efficiency, reduce material consumption, green environmental protection and to solve the fatigue damage, promote the significance and application prospect is very important to improve the international steel manufacturing specification.

【技术实现步骤摘要】
长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺
本专利技术涉及闭口肋纵缝角焊领域，尤其涉及一种长寿的正交异性钢桥面板闭口肋的纵缝角焊工艺。
技术介绍
正交异性钢桥面板闭口肋角焊接头的规定是外角单面焊熔深达80％，内角在窄细空间内难以施焊而未焊，有一个自然的开口即单面焊；最近有改进技术采用双面气体保护焊在内角处焊接一道，但是由于双面气体保护焊熔深小，可靠性差，电弧在正交异性钢桥面板和闭口肋夹角表面形成一个未焊透的焊缝，接头断面靠近闭口肋内角侧有一部分空隙，这种改进工艺使得接头强度增加，但是依然存在内部缺陷，焊缝质量不受控。上述两种接头方式，除了抗疲劳性能差，更严重的问题是存在不焊透缺陷的接头无法采用规范标准检测与评判，在工程建设中接头质量完全失控，造成严重的工程隐患。以武汉军山长江大桥为例，服役15年，于2017年8月1日进入深度休眠加固抢修期，从桥面铺装掀开后对刚桥面板探伤发现，闭口肋与刚桥面板接头处萌生的疲劳裂纹已经向面板扩展，有部分裂纹已贯穿漏水，这类疲劳裂纹病害被专家学者公认为世界难题，在我国经历了二十年钢桥建设高峰后，发现正因这个难焊而不合理的接头导致的疲劳裂纹触目惊心，出现了早发性、再现性、普遍性，使桥梁低龄化，养护困难，成本居高，社会影响巨大。桥梁疲劳裂纹的根源在于焊接接头的缺欠引起的应力集中，解决应力集中问题，首先要开发一种好的焊接工艺，使得闭口肋与刚桥面板之间的接头低损伤、连续、均匀、无缺陷。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，将闭口肋焊接于正交异性钢桥面板上，内角采用直径1.0-2.4mm的细丝埋弧焊工艺进行平位置角焊接，使得闭口肋内角熔深达1.5-6mm。优选的是，所述的长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，在闭口肋外角处采用直径1.2-3.2mm的细丝埋弧焊工艺进行焊接，外角焊肉与内角焊肉相交达到全熔透，或者闭口肋两侧的内、外焊角尺寸近似对称，焊肉即为焊缝金属。优选的是，所述的长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，正交异性钢桥面板与闭口肋定位焊后置于水平位置进行平位置内外角埋弧焊接，且内角焊枪跟其对应的外角焊枪间距0-200mm同时施焊。优选的是，所述的长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，埋弧焊工艺参数具体为：电流200A-450A，电压28V-35V，焊速300-650mm/min。优选的是，所述的长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，待焊闭口肋坡口为自然坡口，或外角焊缝坡口不大于6mm的开口尺寸。优选的是，所述的长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，内外角同时施焊时，在焊枪前方或后方设置火焰枪，给闭口肋上部结构加热，使焊缝与闭口肋收缩量相等，防止结构纵向因焊缝冷却后收缩变形。优选的是，所述的长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，内、外焊枪固定不动，工件行走，此处的工件指的就是待焊的正交异性钢桥面板和闭口肋。本专利技术至少包括以下有益效果：(1)使用本专利技术焊接方法得到的接头内在组织均匀无缺陷，表面成形连续光顺，可以满足焊缝接头与母材等强、等韧、等寿的优良性能，对解决钢桥疲劳病害，促进完善钢桥国际制造规范具有十分重要的意义和应用前景；(2)本专利技术的焊接工艺生产效率高：因为其中采用的埋弧焊工艺本身就比别的焊接方法效率高，而且同步施焊使热能充分利用，不会像分步焊那样冷却焊缝，后一道焊时又要从环境温度起加热熔化金属，既损耗电能又增加热输入量，同步施焊的工效是传统工艺方法的四倍以上；(3)本专利技术的焊接工艺可以有效降低损耗：因为本焊接工艺中的坡口角是自然坡口或者小坡口，省掉了切削坡口的工序，同时大大减少了焊缝填充量，也减少了电能热量输入使工件热变形小，减少后续火工校正工序；(4)本专利技术的焊接工艺绿色环保：本工艺过程中没有明弧闪光、烟尘，噪声低，有利于环境工况和工人健康；(5)本专利技术的焊接工艺在闭口肋平位置两侧对称焊接，残余应力小且分布均匀，有利于提高抗疲劳性能，提高桥梁使用寿命。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术中提到的单面焊示意图；图2为本专利技术中提到的双面气体保护焊示意图；图3为本专利技术的焊接方法示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。利用本专利技术的焊接方法进行以下焊接试验，其中，实验装置及焊接材料如下表1所示，试验1-3采用本专利技术的焊接工艺；试验4采用目前现有的单面焊工艺；试验5采用目前现有的双面气体保护焊工艺；表1实验装置及焊接材料表2试验1表3试验2表4试验3表5试验4表6试验5为了体现本专利技术焊接方法的优越性，将试验1-3焊接得到的接头的优异性能，将其与目前闭口肋的两个焊接方式得到的接头进行疲劳测试比较；其中，第一种是单面焊(如图1所示)，闭口肋1焊接在正交异性钢桥面板钢桥面2上，先在外角打底焊，再盖面焊，内角有一个自然的裂口；第二种是双面气体保护焊(如图2所示)，先内角进行内焊，再在外角打底焊，再盖面焊，闭口肋1焊接在正交异性钢桥面板2上，采用双面气体保护焊在内角处焊接一道，但是由于气体保护焊熔深小，电弧在正交异性钢桥面板和闭口肋腹板夹角表面形成一个未焊透的空隙。利用本专利技术的焊接方法焊接过程中，闭口肋1利用焊丝3焊接在正交异性钢桥面板2上，4为焊接过程中需要用到的焊药。具体疲劳测试如下：测试单位：中交船舶与桥梁工程质量监督检验测试中心一、实验主要仪器设备如下表，表7实验主要仪器设备仪器作用MTS322电液伺服结构疲劳测试系统疲劳加载uT7110Y静态应变仪测量应变二、试验方法各项准备工作完成后，开始疲劳试验，以频率5Hz，最大荷载向下3kN的正弦波进行疲劳试验，测量应变前，先循环加载几十次，以消除残余工装力。以疲劳循环次数达500万次或裂纹扩展到整个宽度方向时，作为停机准则，并将其循环次数作为疲劳寿命。表8试验对比组实验组(试验1-3)本专利技术焊接方法得到的接头(3组接头)对比组1(试验4)单面焊得到的接头对比组2(试验5)双面气体保护焊得到的接头三、试验现象以及结果表9试验应力幅和循环次数总汇表组别实测应力(MPa)循环次数裂纹试验4165.258754开裂试验5170.8231289开裂试验1177.55019712无裂纹试验2166.75012355无裂纹试验3182.35036982无裂纹由表9的实验结果可知，实验组(试验1-3)的3组接头均未产生裂纹，而单面焊的对比组1(试验4)和双面气体保护焊(试验5)的对比组2均出现了裂纹，单面焊的对比组1的接头裂纹发生在焊根处(靠近坡口)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，将细长的闭口肋焊接于正交异性钢桥面板上，其特征在于，内角采用直径1.0‑2.4mm的细丝埋弧焊工艺进行平位置角焊接，使得闭口肋内角熔深达1.5‑6mm。

【技术特征摘要】
1.一种长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，将细长的闭口肋焊接于正交异性钢桥面板上，其特征在于，内角采用直径1.0-2.4mm的细丝埋弧焊工艺进行平位置角焊接，使得闭口肋内角熔深达1.5-6mm。2.如权利要求1所述的长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，其特征在于，在闭口肋外角处采用直径1.2-3.2mm的细丝埋弧焊工艺进行焊接，外角焊肉与内角焊肉相交达到全熔透，或者内、外焊角尺寸近似对称。3.如权利要求1所述的长寿正交异性钢桥面板闭口肋的焊接工艺，其特征在于，正交异性钢桥面板与闭口肋定位焊后置于水平位置进行平位置内外角埋弧焊接，且内角焊枪跟其对应的外角焊枪间距0-200mm同时施焊。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪小根，胡文喜，周丽梅，
申请(专利权)人：武汉天高熔接股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42