基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法，该方法首先在正交异性钢桥面板的U肋端封板处开设仿形孔，打磨机器人从仿形孔进入U肋内部，沿着U肋长度方向对U肋和桥面板的内侧连接处进行打磨，完成后从仿形孔退出U肋；接着在U肋与桥面板的外侧连接处涂覆降温涂层；继而焊接机器人从仿形孔进入U肋内部，沿着U肋长度方向行走到末端，再向反方向移动，使用高粘稠高韧性药芯焊丝对U肋和桥面板的内侧连接处进行仰位补焊；最后对仿形孔位置进行填补，并做防锈涂装处理。本发明专利技术中能有效减少铁水下坠的现象，焊道形状和外观优异，没有夹渣等焊接缺陷的焊接部，进而提高增补内焊缝的连接强度和成型质量。

【技术实现步骤摘要】
基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法
本专利技术涉及钢结构焊接
，具体涉及一种基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法。
技术介绍
正交异性板正交异性钢桥面板具有自重轻、极限承载力大、抗风性强、施工方便等一系列优点，在大跨度钢结构桥梁建设中得到了广泛的应用。由于U肋内部空间狭小，正交异性板结构桥梁只能在U肋外侧进行单面焊接，在U肋内部空间存在大量开口性缺欠，致使已建成通车的桥梁在运行一段时间后，面板与U肋连接处出现了大量开裂现象。目前，U肋内焊技术可将U肋与桥面板的连接焊缝由单面角焊缝变为双面角焊缝，消除U肋内侧的开口性缺欠，提高正交异性板结构钢桥的抗疲劳性能、延长钢桥服役寿命。通过对现役桥梁中面板与U肋的内角焊缝进行补焊，来维修加固老旧的桥梁，降低桥梁使用寿命内的维护成本。考虑到服役桥梁的结构和安全问题，不可拆卸至工厂进行维修加固，需在已建成的桥梁现场，对桥梁中U肋与顶板连接内侧进行仰位补焊。申请号为201710763947.1的中国专利技术专利公开了一种U肋板双面焊接方法，在U肋板内侧角焊缝施焊的焊接电流为290～310A、焊接电压为29～31V，采用现有的药芯焊丝进行仰位补焊时，熔融铁水在自身重力作用下易产生下坠的现象，造成焊肉下坠，严重影响焊缝的成型。为此，亟需开发一种高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接实施方法，特别适应密闭环境在狭小空间内连续施焊，能减缓仰位补焊过程中的铁水下坠，提高增补内焊缝的连接强度和成型质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接实施方法。为实现上述目的，本专利技术所设计一种基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法，包括以下步骤：1)在正交异性钢桥面板中U肋端封板处开设仿形孔，将打磨机器人从仿形孔中进入U肋内部，打磨机器人沿着U肋长度方向行走，同时对U肋和面板的内侧连接处进行打磨；2)在U肋与桥面板的外侧连接处涂覆降温涂层(用于快速吸收仰位补焊过程中产生的热量)；3)将焊接机器人从仿形孔中进入U肋内部，焊接机器人沿着U肋长度方向行走到末端，再向反方向移动，同时使用高粘稠高韧性药芯焊丝对U肋和面板的内侧连接处进行仰位补焊；4)焊接完成后，对仿形孔位置进行填补，填补完毕后对仿形孔的填补位置做防锈涂装处理。进一步地，所述步骤2)中，降温涂层为相变材料，相变材料选自石蜡、羧酸酯。再进一步地，所述步骤3)中，仰位补焊的焊接电流为185-220A，焊接电压为24-26V，焊接速度为0.35-0.45m/min，仰焊角度为45-55°。再进一步地，所述步骤3)中，高粘稠高韧性药芯焊丝包括内部的药芯和裹覆于药芯表面的碳钢外皮；药芯焊丝的直径为1.0-1.4mm；所述药芯的原料按重量百分比计包括6.5％～8.5％的氟化物、5.5％～8.5％的碳酸盐、6.5％～7.5％的锆英砂、0.3％～1.2％的氧化钙、0.1％～0.8％的氧化镁、0.2％～0.8％的氧化钾、0.2％～0.6％的氯化钡、0.2％～0.5％的二氧化钛、0.2％～0.5％的二氧化硅、2.5％～6.5％的硅锰合金、0.6％～1.5％的钴粉、1.2％～3.5％的镍粉、3.5％～4.5％的银粉、1.6％～3.5％的钼铁、1.2％～3.0％的钒铁、1.2％～2.5％的钛铁、1.2％～3.0％的硼铁、0.1％～1.5％的碳纳米管、余量为铁粉。再进一步地，所述药芯的原料按重量百分比计包括6.5％～7.2％的氟化物、7.5％～8.0％的碳酸盐、6.8％～7.2％的锆英砂、0.3％～0.5％的氧化钙、0.5％～0.8％的氧化镁、0.2％～0.5％的氧化钾、0.5％～0.6％的氯化钡、0.2％～0.3％的二氧化钛、0.2％～0.3％的二氧化硅、4.5％～5.5％的硅锰合金、0.8％～1.0％的钴粉、1.8％～3.2％的镍粉、3.8％～4.0％的银粉、2.8％～3.2％的钼铁、1.2％～2.0％的钒铁、1.8％～2.1％的钛铁、1.2％～1.5％的硼铁、0.2％～0.5％的碳纳米管、余量为铁粉。再进一步地，所述氟化物为三氟化钛、六氟铝酸钠、氟化锂和四氟化铈中的任意一种或两种以上混合物；碳酸盐为碳酸锰、碳酸钡和碳酸锌中的任意一种或两种以上混合物。再进一步地，所述氟化物为氟化锂和四氟化铈形成混合物；其中，氟化锂和四氟化铈的重量比为1:1～3。再进一步地，所述碳钢外皮中的碳含量占药芯焊丝总重量的百分比为：0.15％～0.25％，碳钢外皮开设锯齿形边缘。再进一步地，所述药芯焊丝它包括内部的药芯和裹覆于药芯表面的碳钢外皮；所述药芯的原料按重量百分比计包括7.0％的氟化物、7.5％的碳酸钡、7.2％的锆英砂、0.5％的氧化钙、0.6％的氧化镁、0.3％的氧化钾、0.6％的氯化钡、0.3％的二氧化钛、0.2％的二氧化硅、5.5％的硅锰合金、0.8％的钴粉、1.8％的镍粉、3.8％的银粉、3.0％的钼铁、1.5％的钒铁、2.0％的钛铁、1.3％的硼铁、0.3％的碳纳米管、余量为铁粉；其中，所述氟化锂和四氟化铈的混合物且氟化锂和四氟化铈的重量比为1:1；所述碳钢外皮中的碳含量占药芯焊丝总重量的百分比为：0.15％。再进一步地，所述药芯焊丝由以下步骤制备而成：1)按上述药芯的原料按重量百分比称取6.5％～8.5％的氟化物、5.5％～8.5％的碳酸盐、6.5％～7.5％的锆英砂、0.3％～1.2％的氧化钙、0.1％～0.8％的氧化镁、0.2％～0.8％的氧化钾、0.2％～0.6％的氯化钡、0.2％～0.5％的二氧化钛、0.2％～0.5％的二氧化硅、2.5％～6.5％的硅锰合金、0.6％～1.5％的钴粉、1.2％～3.5％的镍粉、3.5％～4.5％的银粉、1.6％～3.5％的钼铁、1.2％～3.0％的钒铁、1.2％～2.5％的钛铁、1.2％～3.0％的硼铁、0.1％～1.5％的碳纳米管、余量为铁粉，备用；2)将氟化物、碳酸盐、锆英砂、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氯化钡、二氧化钛、二氧化硅进行研磨混匀，在温度为680-750℃条件下煅烧2.5-3h，经碾压过筛制成140-160目的混合粉；3)将上述混合粉与其它原料，加入丙酮中超声波分散5-10min，在温度为55-58℃条件下低温干燥，得到药芯粉末，，按照规定的填充率向碳钢外皮内填充药芯粉末，然后采用绞刀式成型轧机进行轧制并减径至所需规格，得到直径为1.0-1.4mm的药芯焊丝，其中，药芯焊丝包括内部的药芯和裹覆于药芯表面的碳钢外皮。本专利技术的工艺和部分原料的作用：1.本专利技术的工艺在U肋狭小空间内采用“细小焊丝+超低电压”的仰焊工艺，选用“直径为1.0-1.4mm的细小焊丝，24-26V超低电压，并适配一定的焊接电流和焊接速度”，U肋狭小空间内部热量不易散失，细小焊丝在24-26V超低的电弧电压下，会引起细小焊丝(直径1.0-1.4mm)与熔池的固体短路，不仅短路过渡时弧长较短，熔滴形成较小尺寸就会与熔池短路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)在正交异性钢桥面板中U肋端封板处开设仿形孔，将打磨机器人从仿形孔中进入U肋内部，打磨机器人沿着U肋长度方向行走，同时对U肋和面板的内侧连接处进行打磨；/n2)在U肋与桥面板的外侧连接处涂覆降温涂层；/n3)将焊接机器人从仿形孔中进入U肋内部，焊接机器人沿着U肋长度方向行走到末端，再向反方向移动，同时使用药芯焊丝对U肋和面板的内侧连接处进行仰位补焊；/n4)焊接完成后，对仿形孔位置进行填补，填补完毕后对仿形孔的填补位置做防锈涂装处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在正交异性钢桥面板中U肋端封板处开设仿形孔，将打磨机器人从仿形孔中进入U肋内部，打磨机器人沿着U肋长度方向行走，同时对U肋和面板的内侧连接处进行打磨；
2)在U肋与桥面板的外侧连接处涂覆降温涂层；
3)将焊接机器人从仿形孔中进入U肋内部，焊接机器人沿着U肋长度方向行走到末端，再向反方向移动，同时使用药芯焊丝对U肋和面板的内侧连接处进行仰位补焊；
4)焊接完成后，对仿形孔位置进行填补，填补完毕后对仿形孔的填补位置做防锈涂装处理。


2.根据权利要求1所述基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法，其特征在于：所述步骤2)中，降温涂层为相变材料，相变材料选自石蜡、羧酸酯。


3.根据权利要求1所述基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法，其特征在于：所述步骤3)中，仰位补焊的焊接电流为185-220A，焊接电压为24-26V，焊接速度为0.35-0.45m/min，仰焊角度为45-55°。


4.根据权利要求1所述基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法，其特征在于：所述步骤3)中，药芯焊丝包括内部的药芯和裹覆于药芯表面的碳钢外皮；药芯焊丝的直径为1.0-1.4mm；所述药芯的原料按重量百分比计包括6.5％～8.5％的氟化物、5.5％～8.5％的碳酸盐、6.5％～7.5％的锆英砂、0.3％～1.2％的氧化钙、0.1％～0.8％的氧化镁、0.2％～0.8％的氧化钾、0.2％～0.6％的氯化钡、0.2％～0.5％的二氧化钛、0.2％～0.5％的二氧化硅、2.5％～6.5％的硅锰合金、0.6％～1.5％的钴粉、1.2％～3.5％的镍粉、3.5％～4.5％的银粉、1.6％～3.5％的钼铁、1.2％～3.0％的钒铁、1.2％～2.5％的钛铁、1.2％～3.0％的硼铁、0.1％～1.5％的碳纳米管、余量为铁粉。


5.根据权利要求4所述基于高粘稠高韧性药芯焊丝的U肋内部仰位焊接方法，其特征在于：所述药芯的原料按重量百分比计包括6.5％～7.2％的氟化物、7.5％～8.0％的碳酸盐、6.8％～7.2％的锆英砂、0.3％～0.5％的氧化钙、0.5％～0.8％的氧化镁、0.2％～0.5％的氧化钾、0.5％～0.6％的氯化钡、0.2％～0.3％的二氧化钛、0.2％～0.3％的二氧化硅、4.5％～5.5％的硅锰合金、0.8％～1.0％的钴粉、1.8％～3.2％的镍粉、3.8％～4.0％的银粉、2.8％～3.2％的钼铁、1.2％～2.0％的钒铁、1.8％～2.1％的钛铁、1.2％～1.5％的硼铁、0.2％～0.5％的碳纳米管、余量为铁粉。


6.根据权利要求4或5所述基于高粘稠高韧性...

【专利技术属性】
技术研发人员：余顺新，陈金州，冯鹏程，宋林，夏飞，王志刚，李谦，高兴，
申请(专利权)人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，武汉锂鑫自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42