導語：低溫條件下鋼箱梁焊接技術研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：為了更好地解決鋼結構冬季低溫焊接技術難題，本文對北部地區某大橋鋼箱梁進行了研究分析，并通過一系列的實驗得出了更適合低溫條件的焊接措施，有效保障了低溫條件下的鋼箱梁焊接質量，同時為北方地區同類型焊接操作提供了參考。

關鍵詞：鋼箱梁；低溫條件；焊接工藝

一、概述

低溫焊接是我國北方地區開展鋼結構施工無法回避的問題。在溫度較低的環境下進行焊接作業，焊接接頭容易產生淬硬組織，焊縫內部的擴散氫也容易滯留，繼而使鋼結構產生冷裂紋，影響焊接施工的整體質量。目前，國內外規范對焊接施工臨界溫度并沒有統一的標準，作業時只能根據實際情況做出符合客觀情況的正確決策。本文對北部地區某大橋鋼箱梁進行了研究分析，該大橋采用的是Q345E型鋼材，研究中通過設計制作不同溫度條件下的實驗板材，再對實驗板材焊接接頭的化學成分以及硬度、低溫沖擊等力學性能進行分析，最后通過對比實驗結論得出更適合低溫條件的焊接措施，有效保障了低溫條件下的鋼箱梁焊接質量，同時為北方地區同類型焊接操作提供了參考。

二、實驗方法

本研究的實驗材料為Q345E型鋼材，厚度分別為12毫米、14毫米、16毫米、20毫米和30毫米，實驗溫度條件分三個區間：-15℃至-5℃、-5℃至5℃、5℃以上。本次實驗選取的42組板材厚度均控制在20厘米，長度均為60厘米，以確保焊接接頭冷卻的速度不受影響。實驗采用無拘束對接焊的方式，各板材的焊接坡口形式、施焊位置等如表1所示。

三、實驗結果

對42組實驗板材進行檢查發現，板材表面均未出現裂紋，焊接接頭的熔合情況符合理想效果。隨后，分析42組實驗板材的硬度、低溫沖擊等力學性能，總結不同溫度條件及保護措施對上述參數的影響。（一）化學成分分析。實驗板材全部采用二氧化碳氣體保護焊和埋弧自動焊蓋面結合的方法焊接，表2為不同焊接方法的焊接材料及各項參數對比。在實驗開始前，對鋼材料進行出廠品質校驗，GFL-71Ni型鋼材采用二氧化碳氣體保護焊的方法焊接，CJQ-1+SJ103M型鋼材采用埋弧焊蓋面的方法焊接。表3為不同焊材料的化學成分出廠參數報告。對比42組實驗板材與不同金屬焊接后的元素含量發現，不同實驗板材中的金屬元素含量都較為穩定，實驗板材焊縫金屬碳、錳、硅、硫、磷、鎳的含量依次為：0.06%、0.49%、1.46%、0.014%、0.005%、0.34%，各元素的含量與規范要求差異較小。（二）表面硬度。除30毫米厚的實驗板材外，分別在12毫米、14毫米、16毫米、20毫米的實驗板材接頭橫斷面的上下緣以及從焊縫區至熱影響區的不同部分挑選38個點進行表面維氏硬度的測量。實驗板材上緣至下緣的硬度測量數值在分布上是相同的，但焊縫區、熔合區的硬度值則要略高于熱影響區。通過對比不同組別的實驗板材硬度值分布后發現，從整體上看，其分布規律是一致的，但如果處于不同的溫度條件，則會出現差異。預熱溫度對板材表面硬度的最小值與平均值影響較小，但在預熱溫度逐步提升后，板材的表面硬度最大值會呈現下降趨勢，這說明提高預熱溫度能有效降低低溫條件下焊接接頭的淬硬度。（三）力學性能。結合國內的相關鋼結構焊接規范，本文對不同組別的實驗板材分別進行了接頭及焊縫金屬的力學性能檢驗，主要包括拉伸、側彎以及低溫沖擊等實驗。實驗結果表明，42組實驗板材的接頭在抗拉強度、側彎方面的指標都可以達到相關標準的要求。焊縫金屬在屈服強度、抗拉強度和斷后伸長率等方面的表現強于Q345E型鋼材的力學性能。焊縫區域和熱影響區域在沖擊吸收能量的數值方面均能夠達標，但熱影響區域中有極少數數據值是偏低的，不排除該區域有局部焊接不達標的可能性。

四、低溫焊接工藝措施

本文通過實驗研究，得出了幾點提升低溫條件下鋼箱梁焊接技術工藝的策略。（一）搭設防風保溫棚。在焊接作業的各區域搭建具有防風保溫功能的棚帳，即在鋼箱梁下部搭設木跳板或者腳手架，并在兩側和底部包裹10厘米厚的巖棉氈，以起到保溫作用。（二）采用電加熱設備預熱。在正式焊接前，用電加熱設備進行預熱處理，條件不允許的情況下，也可以用火焰加熱，防止處于低溫環境下的鋼材焊接接頭因淬硬度降低而出現裂紋。（三）合理控制層間溫度。一般情況下，可將層間溫度維持在20～150℃，要求預熱溫度高于層間溫度，并以250℃為溫度上限。盡量一次性完成接頭的焊接工作，然后再重新加熱焊縫，此時的加熱溫度應比焊接前的預熱溫度提高20～30℃左右。待焊接作業完成后，要立刻用巖棉將焊接接頭包裹好做保溫處理。（四）合理規劃施工場地。合理規劃施工場地，避免各類材料亂堆亂放。在拼接結構部件時，避免強硬操作。在組裝結構部件時，要對所有焊縫的組裝公差進行合理調整，使其分布均勻。除此以外，還需要施工人員嚴格按照焊接要求規范操作，以保障焊接的整體質量。

五、結語

本文對不同厚度的板材在不同溫度下的接試情況進行了實驗對比，還對低溫焊接下板材的各項力學性能進行了梳理總結，為改善低溫條件下鋼箱梁的焊接工藝提供了有效數據支撐。此外，還分享了低溫條件下開展鋼箱梁焊接施工的要點，為同類型施工提供了參考借鑒。

作者:呂鑫 謝偉江 單位:中交四公局第一工程有限公司