桥梁钢结构焊接技术交流

二、桥梁钢结构焊接技术的专 业基础知识 1、钢材的焊接性 （1）焊接性的定义： 钢材在限定的施工条件下，焊 接成按规定设计要求的构件，并 满足预定服役要求的能力。即： 钢材对焊接加工的适应性和使 用可靠性。
⑵焊接性的具体内容 ①工艺焊接性。包括： 热焊接性—焊接过程对焊接热影响区组 织性能及产生缺陷的影响。 冶金焊接性—冶金反应对焊缝性能和产 生缺陷的影响。 ②使用焊接性 焊接接头或整体结构满足各种使用性 能的程度，包括： 力学性能、低温韧性、抗脆断性能、 抗疲劳性能、抗腐蚀性能、耐磨性能等。
4、关于焊接工艺评定试验 ⑴施工单位投产前必须进行的工作， 作为选择焊接工艺的依据，是一项严肃、 科学的工作，须按法规要求进行。 ⑵有执行人和主管人签字的焊接工艺 评定试验原始数据记录及原始试验报告的 保留审查最有意义。 ⑶进行焊接工艺评定试验过程发现不 合格项或异常问题应即使进行科学分析， 查找原因，提出改进方案，反复试验，才 能取得解决。
②落锤试验法，采用动载荷简支 弯曲法测定材料无塑性脆性转变温 度，简称NDT试验。
③宽板拉伸试验法（Wells）（根 据标距510mm内产生0.5％应变值的 温度作为材料的最低使用温度
⑶ 焊接接头断裂韧度试验 K1c试验法、COD试验法、J1c 试验法。
⑷ 焊接接头的疲劳与动载性能试
验
①焊接接头的疲劳性能试验 ②接接头的疲劳裂纹扩张速率 试验。
⑵ 近年来随着我国冶金工业的技 术进步，采取各种先进的冶炼、轧 制和热处理技术，使钢材的关键成 分得到控制，降低，杂质，如C、S、 P、O2含量很低，微观夹杂物含量 亦很低，钢材的韧、塑性水平提高 很多，钢材的焊接性水平有极大提 高，给焊接质量的稳定性提供了基 本保证。
⑶ 夹杂物含量与分布、钢材的各向异性， 特别是大厚板的厚度方向（Z向）性能，仍 然是当前生产中常遇到的问题。 大厚板（如44-56mm厚）因夹杂物含量 与分布不均匀引起分层组织，容易引起焊接 接头的层状撕裂（常出现在箱形梁的棱角接 头、开双面坡口T型接头的翼板、开双面坡 口的十字接头、插糟焊缝中）。 上述重要焊缝周围区域的年无损检测极 为重要，不可忽视。 E级钢及Z向钢的出现，情况大为改观。
2、现代铁路桥梁的焊接特点 ⑴对焊接质量的要求更高， 保证焊接接头有足够的强度，还应 有良好的低温韧性（-40℃）和抗 疲劳性能。 ⑵要求掌握各种厚板及大厚板 焊接技术和各种接头型式的焊接技 术。 ⑶要求采用现代的优质焊接材 料。
⑷要求采用优、高效的焊接 方法。
⑸要求有先进、科学、严格 的焊接质量保证体系。 ⑹要求有先进的检测和探伤 技术。
⑷ 桥梁用钢有些是热处理后 供货（如正火供货），生产时如 果工艺不当（如超温），会出现 塑性、韧性降低，整形时断裂， 亦不可忽视。 严防正火超温引起的性能下 降。
2、关于桥梁钢结构焊缝超强问题 ⑴ 为什么要控制焊缝过度超强？ 焊缝强度高匹配是合理的，但焊缝 强度超过基材强度120-150MPa以上时，会 降低接头的断裂韧性； 超匹配的焊缝金属焊接时预热温度 要求更高、冷裂纹敏感性更大。 ⑵ 焊缝强度的最佳匹配是不超过基 材的100MPa，即焊接材料的分级大概是 100MPa一个等级，这个看法有经验因素。
5、焊接材料的合理选择
⑴ 焊缝强度合理匹配（等强匹配：焊缝 强度≥基材强度，但不高于过多）。 ⑵ 焊缝、熔合线、热影响区的冲击韧性 高于指定温度下的冲击韧性。 ⑶ 焊材的工艺性能良好（焊缝成形好、 无气孔、无夹渣）。 ⑷ 焊材的抗裂性好。 ⑸ 焊缝其他性能指标均能达到要求。
6、焊接工艺参数的合理选择 ⑴ 通过焊接工艺评定试验选 定焊接工艺参数 ⑵ 焊接工艺参数基本内容：
3、预热、层间温度严格控制的必要性 ⑴ 热的作用是降低冷却速度（降低 t8/5）、降焊接内应力、减少马氏体的形成， 主要防止出现冷裂纹（延迟裂纹、层状撕 裂），提高接头的年韧性。 ⑵ 点焊冷却速度快、焊接应力大、 焊缝厚度薄，容易开列裂，应严格保证点 固焊的预热温度，焊缝长度和适当厚度， 不可忽视。 ⑶开裂的点固焊缝留在第二道或多 道焊缝底部，就是危险的裂源，危害性很 大。
桥梁钢结构焊接技术交流大纲 周昭伟 （2009、11、26 武汉）
一、桥梁钢结构的焊接特点 1、现代铁路桥梁的特点 ⑴栓焊结构代替了铆接结构 ⑵用全焊结构的接点代替了铆 接结构和铆焊联合结构接点。 ⑶载荷增大，须采用高强钢及 大厚度钢材，最大板厚达到56mm， 对钢材质量有更高的要求。
⑷列车速度从80公里/小时提高到 120、250、350公里/小时，承受苛刻 的动载负荷，要求钢材及其焊接接头 有良好的抗疲劳性能。 ⑸许多桥梁要在全天候高寒环境 中运行，要求钢材及其焊接接头有良 好的低温韧性和低温抗脆断性能。 ⑹桥梁建造质量要求达到万无一 失。
⑶ 超强控制有时出现困难的原因及调 节措施： ①T型接头单道焊缝的强度容易偏高， 因为T型接头三向散热。 ②焊接材料与基材化学成分搭配不合 适，焊接材料化学成分应考虑更多，应更 多了解国内、外焊接材料系列品种。 ③调整坡口形式与尺寸调节焊缝强度 ④调整焊接规范（线能量、预热温度， 层间温度等）来调节焊缝强度。
⑵ 焊接接头抗脆断性能试验 ①型缺口冲击试验，测定脆性 转变温度
能量准则——Akv降低到20J（15ftlb）或40J（30 ft-lb）为脆性转变温度。 断口准则——断口上的晶粒端面 达到50％时为脆性转变温度。 形变特征准则——断裂后其缺口 根部相对收缩量达到3.8％时的温度取为脆 性转变温度。
焊接电流、焊接电压、焊接速度、 送丝速度、预热温度、层间温度、后热 温度、焊后热处理温度（保温时间）、 保护气体纯度与流量、焊条焊剂烘干温 度与时间等。
三、桥梁焊接技术几个主要问题的讨论 1、关于基材的全面性能指标与质量的 控制问题
⑴ 桥梁钢按屈服极限分级，如 Q345q（A、B、C、D、E） Q370q（A、B、C、D、E） Q420q （A、B、C、D、E） 以前旧钢号是以主要化学成分和含碳量组 成，如16Mnq，15MnVNq，14MnNbq等，化学成 分的因素明显。 现行钢号未反映化学成分，特别是微量合 金元素如钒、铌、钛，出现异常，应关注这些元 素的存在和影响。
⑶影响焊接性的因素 ①钢材因素——化学成分、 冶炼轧制状态、热处理条件、组 织状态、力学性能等。 ②设计因数——焊接结构和 焊接接头形式、接口端面的过渡、 焊缝的布置、焊缝应力集中与多 向应力状态等。
③工艺因素——焊接方法、焊接 材料、焊接工艺（线能量、预热、 后热、层间温度、焊接顺序、后 热处理等）。 ④服役条件因素——焊接结构的 工作温度、承受载类别（静载、 动载、冲击、高速）、工作环境。
Ⅱ、焊接裂纹试验方法 ⑴焊接热裂纹试验方法（评定 热裂纹的敏感性） ①T型接头试验法 ②可调拘束热裂纹试验法 ⑵焊接冷裂纹敏感性试验法 （确防止冷裂纹的最低预热温度 ①斜Y型坡口焊接裂纹试验 法（铁研法） ②插销试验法
4、使用焊接性试验方法 ⑴ 焊接接头力学性能试验 ①接接头及焊缝金属的拉伸试验 ②焊接接头冲击试验（各区） ③焊接接头弯曲试验（纵弯、横 弯、侧弯） ④焊接接头应变时效敏感性试验 （拉伸残余变形10％后保温人工时效）
⑷数据分散、波动的原因是多方 面的，环节也很多，如材料、工艺、 操作、加工、测试等，应具体问题 具体分析，积极创造改变参量的实 验，以求得到合格材焊接性的分析与试验评定 对于新钢材、新结构、新工艺 方法在正式使用施工之前，都要经 过焊接性分析与试验，以评定其工 艺焊接性及使用焊接性是否能达到 要求，作为制订焊接工艺的依据。
3、工艺焊接性试验方法 Ⅰ、工艺焊接性的间接预测法 ⑴钢的碳当量公式（Ceq）。 ⑵钢的焊接冷裂纹敏感指数（Pcm） ⑶钢的焊接热影响区最高硬度法 （HAZ HVmax），一般应 HVmax≤350 （依据钢材种类或强度级别而异）。