一种铁路钢桥用不锈钢复合钢板桥面结构的焊接方法技术

本发明专利技术介绍了一种铁路钢桥用不锈钢复合钢板桥面结构的焊接方法，以厚度１６～２０ｍｍ的桥梁用结构钢为基层，以厚度２～４ｍｍ的奥氏体不锈钢为复层，将焊接坡口两边的复层材料每边预先去除掉３～６ｍｍ，坡口角度４５°～６５°，坡口间距４～８ｍｍ；先装配定位焊，然后ＣＯ２气体保护焊进行打底焊接；再埋弧焊进行基层焊接；最后采用ＣＯ２气体保护焊进行过渡层和复层焊接。本发明专利技术采用特定坡口型式，排除了不确定的人为因素，解决了基层熔敷金属厚度不足、基层焊接时复层被误熔化等问题；反面成形好，免去了反面清根工序；装配质量好；容易实现机械化和自动化，提高了生产效率；便于保证复层的耐腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及属于不锈钢复合钢板的焊接
，特别是一种铁路钢桥用不锈钢 复合钢板桥面结构的焊接方法。
技术介绍
不锈钢复合钢板是理想的工程结构材料，它有广泛的材料组合和厚度比，使材料 在性能上和尺寸上达到完美的匹配，充分发挥材料的优点，得到既有复层材料的良好耐蚀 性，又有基层材料的高强度和韧性，因此往往是设计师在解决复杂和重要工程结构时首选 的材料。随着桥梁建设的飞速发展，采用新技术、新材料并突出创新性成为大桥设计者的指 导思想。不锈钢复合钢板用于桥梁建造中，不仅可以充分发挥复层材料和基层材料各自的 优点，还可以使大桥自身的重量大大减轻。目前不锈钢复合钢板是否可以用于钢桥面的关键问题之一就是不锈钢复合钢板 自身的焊接难题，不锈钢复合钢板是由化学成分、力学性能和焊接性有重大差异的两层钢 材复合而成，因而不可能用单一焊接材料和焊接工艺进行焊接，而且常用的不锈钢复合钢 板的焊接工艺又不适合桥面结构的大规模生产，焊接工人劳动强度大，生产效率低，而且焊 缝质量不易保证。本专利中提出了， 解决了铁路钢桥用不锈钢复合钢板的焊接难题，同时又提高了生产效率，不锈钢复合钢板 焊接问题的成功解决将会大大加快不锈钢复合钢板在桥梁中的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种铁路钢桥用不锈钢复合钢板桥面结构的 焊接方法，特别是。本专利技术进一步解决的技术问题是所提供的一种铁路钢桥用不锈钢复合钢板桥面 结构的焊接方法，能够在避免不锈钢复合钢板桥面结构焊接后的反面清根的同时又可得到 良好的背面成形。本专利技术更进一步解决的技术问题是提供的一种铁路钢桥用不锈钢复合钢板桥面 结构的焊接方法，保证基层焊缝熔敷厚度的前提下又可防止在基层焊接时复层材料被熔化 的缺点，还可以降低焊接工人劳动强度，提高生产效率。为了实现解决上述技术问题的目的，本专利技术采用了如下技术方案 ，该铁路钢桥用不锈钢复合 钢板以厚度为16mm 20mm的GB/T714-2000桥梁用结构钢为基层，以厚度为2mm 4mm的 奥氏体系不锈钢为复层，特征在于焊接方法包括加工特定的坡口型式和焊接操作，所述的 加工特定的坡口型式是将焊接坡口两边的复层材料在坡口的两边每边预先去除掉3mm 6mm，坡口角度是45° 65°，坡口间距为4 8mm ；焊接操作是先装配定位焊，然后采用 C02气体保护焊的方法进行打底焊接；再采用埋弧焊的方法进行基层焊接，焊接基层各个 焊道；基层焊道焊满后依次采用CO2气体保护焊的方法进行过渡层焊接和复层焊接。例如，复层奥氏体系不锈钢可以为321或347等奥氏体系不锈钢；基层的材质碳素钢或低合金钢 可以为Q370q或Q420q等桥梁用结构钢。本专利技术的，将焊接坡口两边的复层材料在坡口的两边的上层钢板材料每边预先去除掉3mm 6mm，其作用是将基层与 复层焊接区域明显区别开来，从而使基层焊接时又不会将复层材料熔化，而且只要把基层 部分坡口填满，就可以保证基层焊缝厚度，从而也满足了接头设计强度要求。这种接头型式 避免了传统坡口型式完全靠焊工的精心操作来保证焊接质量的不确定性。本专利技术的，其优选的技术方 案是所述的装配定位焊以复层为基准，基层坡口下方加陶瓷衬垫。该衬垫仅在焊接时起到 背面成形作用，选用普通的结构陶瓷材料即可。本专利技术的，其优选的技术方 案也可以是所述的打底焊接是采用CO2气体保护焊的方法打底两道。这是由于CO2气体保 护焊属于明弧焊，电弧可见性好，焊接变形小，操作简单，容易掌握，便于控制装配质量，得 到良好的背面成形。本专利技术的，其优选的技术方 案也可以是所述的基层焊接采用CO2气体保护焊的方法打底两道后，基层其余各焊道采用 埋弧焊的方法进行焊接。这是因为埋弧焊熔深大，生产效率高，机械化程度高，劳动强度低， 焊缝质量优良，容易实现生产过程的机械化和自动化，便于工厂的大规模生产。本专利技术的，其优选的技术方 案也可以是所述的过渡层焊接选用25% Cr-13% Ni型奥氏体焊材，过渡层焊道应高出复 合界面0. 5 2. Omm,焊接方法选用CO2气体保护焊。焊接过渡层的目的，主要是为了补偿 复层由于稀释所引起的铬、镍等合金元素的降低，使复层焊缝的合金成分保持应有的水平。 过渡层选用合金含量高的填充金属目的是弥补基层材料的稀释作用，从而杜绝脆性成分熔 敷金属的形成并保证复层材料的抗腐蚀性能。过渡层焊道高出复合界面0.5 2. 0mm，过渡 层的焊接方法选用CO2气体保护焊，是因为过渡层的埋弧自动焊工艺不易控制，而CO2气体 保护焊属于明弧焊，焊接变形小，容易控制工艺，与常规的不锈钢复合钢板焊接方法相比， 具有焊接工人劳动强度低和生产效率高的优点。本专利技术的，其优选的技术方 案还可以是所述的复层焊接采用CO2气体保护焊的方法进行焊接。这种焊接方法既可降 低焊接工人的劳动强度，又不容易将过渡层焊穿。本专利技术所称的“不锈钢复合钢板”，是指以桥梁用结构钢等碳素钢或低合金钢为基 层，在其一面或两面整体包覆一定厚度不锈钢的复合材料。本专利技术所称的“基层”，是指不锈 钢复合钢板中主要承受结构强度的桥梁用结构钢。本专利技术所称的“复层”，是指不锈钢复合 钢板中接触工作介质起耐腐蚀作用的不锈钢层。本专利技术所称的“复合界面”，是指不锈钢复 合钢板复层和基层之间的分界面。本专利技术所称的“过渡层”，是指为防止基层成分对复层焊 缝金属的不利影响，以保证接头质量和性能，预先在基层焊缝金属表面熔敷一层规定成分 的金属层。通过采用上述的技术方案，本专利技术一种铁路钢桥用不锈钢复合钢板桥面结构的焊 接方法具有以下的有益效果1、采用特定坡口型式，从根本上排除了不确定的人为因素，包括基层熔敷金属厚 度不足、基层焊接时复层被误熔化等问题。2、反面成形好，免去了反面清根工序。3、装配质量好，错边量小。4、容易实现生产过程的机械化和自动化，提高了生产效率，降低了焊接工人劳动 强度，便于工厂的大规模生产。5、便于保证复层的耐腐蚀性能。附图说明图1是本专利技术的中加工的 坡口型式图。图2是本专利技术的具体的焊 道图。图3是本专利技术的加工的不 锈钢复合钢板焊接接头弯曲后的试样照片。图4是本专利技术的焊接的复 层接头晶间腐蚀试验后的试样照片。图5是本专利技术的焊接的复 层接头间浸腐蚀试验后的试样照片。图中，1 2为基层打底焊道，3 4为基层其余各焊道，5 7为过渡层焊道，8 10为复层焊道，11为复层，12为基层，13为坡口间距，14为坡口角度，15和16为预先去除 掉的复层材料的宽度，17为陶瓷衬垫。具体实施例方式实施例1一种铁路钢桥用不锈钢复合钢板桥面结构焊接方法，所述不锈钢复合钢板材质组 合为321-Q370qE，其中复层不锈钢321厚度为3mm，基层Q370qE厚度为16mm。将6组尺寸 为(3+16) X200X600mm的321-Q370qE不锈钢复合钢板按图1的方式加工坡口。复层材料 在坡口的两边每边预先去除掉3mm，坡口角度是50°，坡口间距为6mm。焊接试验条件如下焊接设备YM-500KR2唐山松下CO2气体保护焊接设备、MUDE-1250上海恒通自动埋弧焊设备。基层焊材打底焊接YCJ501Ni_l、其余基层各焊道为H08Mn2E+SJ101q。过渡层焊材GMX309L，Φ1.2mm。复层焊材YCA132，Φ1.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路钢桥用不锈钢复合钢板桥面结构的焊接方法，不锈钢复合钢板以厚度为１６ｍｍ～２０ｍｍ的ＧＢ／Ｔ７１４－２０００桥梁用结构钢为基层，以厚度为２ｍｍ～４ｍｍ的奥氏体系不锈钢为复层，特征在于：焊接方法包括加工特定的坡口型式和焊接操作，所述的加工特定的坡口型式是将焊接坡口两边的复层材料在坡口的两边每边预先去除掉３ｍｍ～６ｍｍ，坡口角度是４５°～６５°，坡口间距为４～８ｍｍ；焊接操作是先装配定位焊，然后采用ＣＯ↓［２］气体保护焊的方法进行打底焊接；再采用埋弧焊的方法进行基层焊接，焊接基层各个焊道；基层焊道焊满后依次采用ＣＯ↓［２］气体保护焊的方法进行过渡层焊接和复层焊接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王小华，辛宝，张超，
申请(专利权)人：洛阳双瑞金属复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]