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桥梁钢结构焊接材料的选用及思考

2014-06-06   金属加工热加工作者:中铁山桥集团有限公司徐向军

  主要产品及常用焊材
  我公司是国内铁路道岔、桥梁制造业中综合实力较强的企业,桥梁钢结构制造水平始终引领行业的发展,在国内外享有极高的声誉,被喻为中国“钢桥”的摇篮。目前正在承担港珠澳大桥、美国纽约韦拉扎诺海峡大桥及鸭绿江大桥等项目的制造任务。
  国内桥梁结构钢以Q370级和Q345级为主,部分采用Q390级和Q420级钢,符合《低合金高强度结构钢》(GB/T1591—2008)和《桥梁用结构钢》(GB/T714—2008)标准,更高强度级别的钢种尚未在桥梁工程中应用。我公司在桥钢结构制造上常用的焊接方法为埋弧焊和气体保护焊,少量采用焊条电弧焊,相应常用焊接材料如附表所示。

  根据钢桥结构形式不同,所采用的焊接材料的比例不同:①对于公路钢箱梁桥,气体保护焊用量大,约占85%,埋弧焊用量少,约占15%,焊条电弧焊约占2%。②对于桁架桥,埋弧焊用量较大,约占58%,气体保护焊用量约占40%,焊条电弧焊约占2%。
  生产中遇到的焊接材料选用难题
  (1)高品质焊接材料选用范围小随着桥梁用钢强度级别和韧性标准的不断提高,对高强度、高韧性、低氢型焊接材料的需求日益增强,如南京大胜关长江大桥Q420qE钢板焊接接头要求-40℃冲击吸收能量≥48J,对于Q345qE和Q370qE钢板的焊接接头要求-40℃冲击吸收能量≥47J,且板厚≤16mm的薄板对接焊缝冲击韧性的保证较难。从焊材标准上,一般要求-40℃冲击吸收能量≥27J或34J,焊材标准低于产品焊缝力学性能要求。另外,在要求高韧性的同时,还要求焊缝金属的强度不能超过母材强度过多,即超强受限,以南京大胜关长江大桥为例,对接焊缝不超过母材实际值100MPa,角焊缝不超过母材实际值120MPa。
  随着钢桥制造向高度、重载、全焊、大节段制造方向发展,对焊材抗裂性能提出更高要求,扩散氢含量要求更低,如港珠澳大桥提出采用扩散氢含量≤5mL/100g的超低氢型焊材,这对药芯焊丝的生产提出很高要求。由于焊材研发费用高、用量少、利润低,所以我国高品质焊接材料的研发与高性能钢板的研发不匹配,高品质焊接材料少。
  (2)国外项目选用的焊材资质证书不全近几年,我公司陆续制造了美国、德国、加拿大等国家的钢桥和水工钢结构,由于焊接质量管理体系不同,对焊接技术标准和焊工资质的要求不同,如欧盟钢结构产品对焊材要求具有CE认证,美国钢结构产品对焊材要求具有ABS认证,加拿大结构产品对焊材要求具有加拿大焊接局的CWB认证,而我国焊材一般具有ABS或船级社认证,具有CE认证的焊材较少,具有加拿大焊接局的CWB认证的焊材更少,钢结构厂家选用范围小,有的品种在国内没有,只能从国外进口。
  对焊材未来研发和发展的期待和建议
  (1)在焊接材料生产过程中减少粉尘、污水、噪声,减少对环境的污染。
  (2)提高焊材的工艺性,减少焊接过程中产生的烟尘,减少对环境的污染和焊工的危害。
  (3)改进焊材配方,提高焊接熔敷效率,生产高效节能的焊接材料。
  (4)随着焊接机器人和焊接专机在钢桥制造领域的推广应用,绿色焊接车间逐渐兴起,焊接机器人或焊接专机用桶装气体保护焊材的用量将在钢桥制造业不断增加。

关键词:焊接,焊接材料,桥梁钢结构, | 作者 :

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