冬季环境下桥梁钢结构的焊接施工探究|钢结构桥梁焊接标准

　　摘要:桥梁钢结构在冬季环境下进行焊接施工时容易受低温等相关环境因素的影响,需要采取有效的施工措施来控制这些因素对施工质量的影响。本文从冬季环境下桥梁钢结构焊接施工的准备工作谈起,然后就冬季环境下桥梁钢结构焊接施工技术进行分析,最后对冬季环境下桥梁钢结构焊接施工措施进行说明。
　　关键词:冬季环境 桥梁钢结构 焊接施工
　　工程概况:新建哈尔滨至大连高速铁路客运专线是我国首批按照客运专线标准设计的时速200公里(预留350公里)的建设项目,工程引进大量新技术,科技含量高,质量要求严。工程地点位于第二松花江一级阶地,气候特点是四季分明,冬季漫长而寒冷,夏季短暂而炎热,而春、秋季气温升降变化快,季节最大冻深145cm。
　　就桥梁钢结构而言,冬季焊接的质量保证关键在于施工过程控制。施焊前后,注意收集气象预报资料,焊接作业区的相对湿度大于90%时不得进行施焊作业;当恶劣气候即将到来,如无确切把握抵挡时,则放弃施焊。
　　1、冬季环境下桥梁钢结构焊接施工的准备工作
　　1.1 焊接负温试验
　　(1)试验目的。按工期安排要求,本工程进行冬季焊接施工,受寒冷环境的影响,如不采取对应措施,极易在焊缝接头区出现冷裂纹。需针对冬季气候特点进行相应的焊接工艺试验,经与监理协商并参照GB要求,拟进行在-10℃的气温条件下的现场厚板焊接工艺试验,具体内容如下。(2)焊接围护棚形式。在试验区域四周搭设防风围护棚,要求防护密实,不透风同时外挂保温帘,尽量模拟现场实际情况。(3)焊后探伤及力学试验。第一、试件板焊接完成24小时后,委托专业单位对试件进行无损探伤检测。第二、力学试验项目:拉伸试验、弯曲试验。对这两项试验,分别进行5组,试样取样位置符合规范规定。
　　1.2 焊接材料的选择使用
　　为了保证焊逢不发生冷脆裂纹,负温下焊接用的焊条,在满足设计强度要求前提下,根据焊接工艺评定结果,尽可能先用屈服强度低、冲击允性好的低氢型焊接材料。
　　1.3 焊接材料的储存、使用
　　焊剂及碱性焊条的焊药易吸潮,在负温时更甚,所以,焊条在使用前应按照说明书的规定要求进行烘焙。使用时,从烘箱取出存放在保温筒内,随取随用,保温筒必须接电。外露2小时后要进行重新烘焙,重复烘烙次数不得超过2次。焊丝实行专人保管,贮存在通风干燥的地方,禁止油污污染,采取垫高防潮措施,确保焊条具有的良好性能等。焊丝实行专人发放的管理制度,严禁私自开箱取用,保管员须建立发放记录台帐。实行限额领用,多余焊条当天及时回收。
　　1.4 焊接机具设备检查
　　负温时,瓶装气体在水气作用下瓶嘴容易发生冰缩堵塞,焊接使用的瓶装CO2气体,负温时的瓶嘴,如在水气作用下有可能产生冰冻堵塞现象,作业中要及时检查疏通。
　　2、冬季环境下桥梁钢结构焊接施工措施说明
　　2.1 焊接预热处理
　　焊接预热处理采用火焰加热法,焊缝焊接前在施焊焊缝坡口两侧进行,宽度为板厚的1.5倍且不小于100mm。焊缝焊接前将焊缝两侧的铁锈、毛刺、泥土、油污及冰雪等清理干净,以保证焊接质量。
　　2.2 焊接保证措施
　　严寒的冬季焊接施工,光有严密的焊接防护还不够,钢材由骤冷至焊接产生骤热,容易发生钢结构焊缝接头区冷裂纹现象。因此,在5℃至－5℃的气候条件下,焊前还必须用两支大功率烤枪在1.5倍的板厚+100mm的范围进行加热至焊接试验确定的温度或采用电加热方式;如果环境温度5℃以上,一般仅作加热除湿处理即可。整个热焊接保证过程中,焊工利用便携式红外测温仪复测检测构件温度。随时利用红外测温仪观察层间温度,如发现低于规定的温度,立即采用加热烤枪对构件进行再加热,始终保持焊缝100～120℃的层间温度。
　　2.3 焊接过程控制
　　厚板焊接时,焊缝层间温度应始终控制在100～120℃之间,每个焊接接头应一次性焊完,大型焊口,配备一定数量的焊工轮流施焊,其它焊口也根据实际需要配备相应的焊工轮流施焊。施焊前,注意收集气象预报资料,当恶劣气候即将到来,如无确切把握抵挡时,则放弃施焊。若焊缝已开焊,要抢在恶劣气候来临前,至少焊完板厚的1/3方能停焊,且严格做好后热处理,并且进行保温处理。
　　2.4 焊后加热
　　焊后加热是焊接工艺中相当重要的环节,使用两把烤枪对焊缝区域进行烘烤或采用电加热方式,使后热温度达到150℃,并持续保持该温度15分钟,这一过程可通过红外测温仪来测量控制。对于80mm以上厚板或环境温度低于零度时,填充缝焊接和面层焊接完毕,在自检外观质量符合要求后,立即实施焊后加热处理。这一过程的实施,不仅能使逐渐降下来的接头温度再度上升,而且能够起到将焊接区域储热不均匀现象降低到最低程度的重要作用。对于超厚钢板、大长焊缝,尽管作业者严格遵循工艺流程,实施中间再加热,也不可避免由于板厚过大、始端终端焊缝过长、面缝过宽等原因造成的根部与面层的温差、始端与终端的温差、近缝区与远缝区的温差、水平横向焊缝下部与上部的温差。
　　2.5 焊后保温
　　在寒冷劲风多发地区, 一切焊前加热、中间再加热、后热等都围绕着消除骤冷骤热、消除胀缩不均、延缓冷却收缩这个质保目的,但是仅上述措施还不能阻止温度热量的快速散失、特别是防止边沿区域冷却较缝中部冷却过快的现象。最有效最直接的方法是加盖保温性能好、耐高温的石棉布,在寒冷地区,须加盖至少2～4mm厚的石棉布,在钢柱接头焊接部位密封围护棚阻止空气流通,使其缓慢冷却,达到常温后,方可除去保温措施。由于厚石棉布可基本阻止外界空气对构件焊接区的直接冷却,构件的绝大部分焊接热通过构件两端的延伸部分传递,这个过程温度的渐变较缓慢,只要石棉布围护严密,焊接质量即可保证,围护后不可随意对围护区遮蔽措施进行拆解,并加强棚内温度监测。
　　3、结语
　　为了能够有效保证冬季环境下桥梁钢结构焊接施工的质量,钢结构的安装、测量校正、焊接等工序将根据工程所处地理位置的实际气候特点采取相应的组织措施和技术措施,确保冬季环境下桥梁钢结构按期、顺利、安全地施工。
　　参考文献
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