中铁四局集团钢结构建筑有限公司制造分公司 安徽合肥 230000
摘要：本文以某工程为例对桥梁钢结构自动化焊接技术的应用进行了分析，并就其未来发展趋势展开了探讨。
关键词：桥梁钢结构；焊机自动化；工艺技术
1.工程概况
本工程钢结构站房主要由钢柱、圆管桁架、箱型钢梁及拉杆构成的空间体系，钢结构总用钢量约为9800t 左右，材质均采用Q345B 及Q345C，GS-20Mn5V，详见下表：
采用焊接方法相连，现场安装所用焊材约100 吨（焊条、焊丝），该工程质量好坏取决于焊接质量好坏。因此，焊接方法、焊接工艺、操作程序、焊接管理、焊工素质诸类问题是确保焊接质量关键所在。
2.焊接方法及技术的确定
桥梁钢结构焊接过程中会受到多方面因素的影响，如果不能够采取措施对这些因素进行有效控制，那么就会对桥梁钢结构的焊接质量产生影响，造成安全隐患。通过调查和分析我们可知，常见的影响桥梁钢结构焊接质量的因素主要有以下几个方面：（1）桥梁钢结构焊接技术和工艺。在桥梁钢结构焊接过程中，焊接技术和工艺会对焊接质量产生非常大的影响。（2）焊接人员的职业素养。焊接技术人员的职业素养直接决定了焊接质量，如果焊接人员技能水平比较低下，操作不熟练，那么极有可能会造成安全隐患。（3）使用的原材料和焊接设备。（4）桥梁钢结构焊接工艺流程。不同的工艺流程会对桥梁钢结构焊接质量产生较为严重的影响，所以要结合实际情况采用合理的工艺流程，只有这样，才能够有效保障焊接质量。
在桥梁钢结构焊接实际工作中，工作主要是依据构件材质厚度、接头形式、施焊条件等诸类因素来进行针对性的工艺评定，从而确定焊接设备、焊接材料、焊接方法、焊接参数、编制焊接工艺卡进行实施。根据母材钢号、规格、焊接方法等我们共进行了12 项工艺评定即可覆盖全部工程。根据模拟焊接试验，确定收缩量与变形控制，其焊接方法我们分别采用手工电弧焊和CO2 气体保护焊两种方法。因地面施焊易采取防风措施，由于CO2 气体保焊既省电费又提高工效，焊缝一次合格率经超声波探伤100%。所以除地面拼装焊的2 米桅杆对接采用手工电弧焊，其余凡有条件的情况下均采用CO2 气体保护焊，因桅杆对接焊缝由于种种原因既大又重不易转动故采用水平固定焊，焊材又是采用的J507 焊条，对于焊工操作技能要求特别高，我们对几十名焊工进行优中选优。由于管壁厚度达40 ㎜，焊前用火焰加温至120℃用测温仪实测采取三名焊工分段退焊，连续焊接直至焊完。必须控制层面温度在80℃左右，焊后应迅速用石棉布缠包使其缓冷。
3.焊接自动化技术的应用及质量控制
质量控制的关键是施工单位依据设计图纸以及按照施工的规则与规范和现行的规范标准，以此来制定出方便于操作的桥梁钢结构施工方案。桥梁钢结构质量控制的保证在于质量管理制度要建立健全并完善相关规定，以此来确保相关负责人的资质应满足工程项目的要求，这样的工作与制度要求相关责任人有高度责任感。而持证人员的资质持证项目必须符合工程施工的相关要求，并落到实处。材料的型号和规格应符合设计的相关要求且不能擅自改动，而且还要与实物一样。而对材料的化学成分以及机械性能如果有疑问时，那么就要对材料取样本来进行相关复验，复验结果的各项指必须符合相关标准。材料的使用必须经过验收确认，确定材料合格后才能入库使或者使用。而且材料的发放也必须有专业的人员进行处理，防止意外出现，待用材料必须要经过相关单位的批准并同意使用后方可使用。
3.1 5# 铸钢件与桅杆组对焊
5# 铸钢件壁厚100mm，直径达2m，桅杆壁厚36mm，因此采取何种方法进行焊接才能保证质量。实际过程中我们采用如下方法：
（1）焊前预热
在焊接前4 名工人采取乙炔枪对焊道进行预热，预热温度120℃，用测温仪测定。
（2）分段退焊
焊接由8 名工人分成两个班组，每4 人一班，从而保证焊接的连续，过程当中不间断。
采用手工电弧焊由四人对称分段退焊，用507 超低氢焊条打底，在运条时在铸钢件一侧略加停留，使铸钢件得到有效熔化，有利于焊缝熔合线质量。（加图示1）
（3）焊后保温缓冷（详细说明，图示2）
4.桥梁钢结构自动化焊接
技术的未来发展目前桥梁钢结构厂内板单元生产已经能够采用机器人自动化焊接，提高了焊接质量和焊接效率，取得了良好的应用效果。钢箱梁整体拼装时的板单元间对接焊缝、节段间斜底板对接焊缝、腹板立位对接焊缝以及钢锚箱焊接时的熔透角焊缝等数量多，焊缝质量要求高，焊接难度大。采用传统的手工气体保护半自动焊方法，效率低，质量稳定性较差，且受现场条件限制，无法采用大型的焊接机器人作业，需要研究便携的小型焊接机器人焊接。另外，我们还需要针对结构复杂的钢桁梁弦杆箱型杆件，研发隔板角焊缝、横梁接头板角焊缝、腹杆接头板角焊缝等焊接机器人。
5.结束语
5.1 效果
由于我们采取了科学管理、严谨作风、并且措施得当、方法正确从而获得满意结果，即：超声波探伤一次合格率达98%，经唐山中权无损检测中心第三方抽检（采用超声波探伤和磁粉探伤），共抽查315，合格314 率99.6%，因而确保了钢结构施工质量。
5.2 体会
（1）焊工操作水平的高低是焊接工作的重要因素，因此焊工上岗前必须经严格技能考试择优选用。
（2）焊接设备的好坏是完成焊接工作重要环节必选择好的焊接设备，才能确保焊接质量。
（3）焊接材料必须复验，同时需采购信誉好的厂家产品。
（4）必须严格遵照焊接工艺卡所规定的参数要求进行施焊焊工不得随意更改。
（5）焊前准备是十分重要的，如对口间隙坡口角度两侧清理，应严格按规定实施。
（6）焊条必须按规定烘烤放置保温筒内随用随取。
（7）需焊前预热的焊口必须进行预热，同时用测温仪进行测量并作记录，焊后应保温缓冷。
（8）铸钢件与低合金钢焊接尤其厚度在36mm 以上的采用超低氢焊条打底，对降低预热温度、防止裂纹是行之有效的措施。
（9）焊缝必须打上焊工钢印号，这样加强焊工责任又可追溯。焊接追溯性是焊接质量控制的重点，旨在提高每个参与焊接环节的质量意识，焊缝具有追溯性。要求焊缝标识中的焊工、焊接日期、管线号、焊缝编号与图纸、焊接记录、焊工资质、焊条烘干发放、预热和热处理、无损检测一一对应。通过对焊接追溯性的控制，实现焊接全过程的质量控制。
参考文献
[1]刘杰，宋晓帆.道桥施工钢结构与焊接技术的优化应用[J].建材与装饰，2018，No.541（32）：280-281.
[2]杨福志.公路桥梁钢结构可靠性控制及其检验[J].智能城市，2017（09）：185.
[3]王宾，李晶蕊，姜泽侯.小单元制作工艺在钢结构桥梁中的应用和发展[J].施工技术，2017（S1）：968-969.
论文作者:李幼君
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/28
标签：钢结构论文; 桥梁论文; 焊工论文; 质量论文; 焊条论文; 方法论文; 材料论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;