焊接材料专题｜桥梁钢结构焊接需要哪些焊接材料？

1、桥梁钢结构制造焊接材料

目前，国内桥梁结构钢主要采用Q345、Q370、Q390、Q420级钢板，符合《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591）或《桥梁结构钢》（GB/T 1591）标准。 T 714）。 桥梁钢结构制造中常用的焊接方法有埋弧焊和气体保护焊，也有少量采用焊条电弧焊。

根据钢桥结构形式的不同，其焊接方法和所用焊接材料的比例也不同。 对于公路钢箱梁桥，气体保护焊用量较大，约占85%，埋弧焊用量较少，约占15%。 ，焊条电弧焊仅占2%左右； 对于桁架桥，埋弧焊用量较大桥梁钢结构防腐，约占58%，气体保护焊约占40%桥梁钢结构防腐，焊条电弧焊约占2%。 不同强度等级钢板所用焊接材料见表1。

2、桥梁钢结构焊接材料的应用与发展

(1)高强度、高韧性焊接材料的研究与开发。 随着我国铁路建设向高速、重载方向发展，铁路钢桥向高速、重载、大跨度、结构美观新颖、全焊接方向发展。 桥梁结构用钢不再局限于Q345q、Q370q、Q420q钢。 为满足主跨1092m的世界最长公铁两用斜拉桥沪通长江大桥的设计需要，开发并应用了更高强度等级的Q500qE钢材。 该钢板还将用于芜湖长江公铁大桥。 由于Q500qE钢的高性能指标（屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥630MPa，-40℃低温冲击能量吸收≥120J），为了满足焊接接头的抗裂和断裂要求，高标准对Q500qE钢板提出了接头力学性能要求，并对Q500qE钢使用的焊条、气体保护焊丝、埋弧焊丝、焊剂等焊接材料提出了更高的要求（见表2）。

(2)耐候桥梁钢焊接材料的需求。 随着我国“一带一路”经济发展，位于东南沿海和西部的交通建设规模逐步扩大。 为降低桥梁钢结构建成后的维护成本，减少环境污染，将逐步推广耐候桥梁钢焊接材料的建设。 对于涂层耐候钢桥梁，各大钢厂正在开发耐海洋气候和内陆大气腐蚀的耐候钢。 我公司制造的阿拉斯加铁路免漆耐候钢桥如图1所示。

图1

为了满足耐候桥梁钢焊缝的耐候性要求，在保证焊接接头具有良好的综合力学性能的同时，焊缝还需要具有与母材相同的耐候性。 参照美标ASTM G101钢板耐候性评价标准。 即当钢材具有良好的耐大气腐蚀性能时，计算的耐腐蚀指数≥6.0。 该指标值越大，钢板的耐腐蚀性能越好。

由于焊缝区域或多或少会存在焊接残余应力，从而降低焊缝的耐蚀性，为保证耐候钢焊接接头具有良好的耐蚀性，熔敷金属的耐蚀指数为耐候桥梁钢焊接材料要求适当高于钢板标准，耐候桥梁钢焊接材料熔敷金属耐蚀指数≥6.2，熔敷金属扩散氢含量≤5mL/ 100克。

（3）复合钢板焊接材料的需求为了解决桥面防腐问题，在建的平潭海峡大桥和设计中的五峰山长江大桥的桥面结构均采用复合钢板，即复合钢板是在桥梁结构钢基材表面复合而成。 3mm厚316不锈钢板。 复合钢板的焊接需要三种焊接材料，即母材焊接采用低合金结构钢焊接材料，母材与覆层连接处过渡层焊接采用不锈钢焊接材料。 ，而表面不锈钢堆焊需要配套316不锈钢板。 不锈钢焊材。 在桥梁复合板的焊接中，不锈钢焊材的用量将逐渐增加。

(4)机器人焊接对高效焊接材料的需求。 目前，机械化、自动化焊接技术正在钢结构桥梁制造领域得到推广。 为了适应机器人连续高效的焊接，机械性能和加工性能稳定的桶装焊接材料受到制造商的青睐。 特别是随着Q500级桥梁钢的推广应用，工艺性能好、高强度、高韧性的机器人焊接用金属粉末越来越受欢迎。 气保焊药芯焊丝的用量将逐渐增加。 机器人焊接生产线如图2所示。

图2

作者简介：徐向军，中铁山桥集团有限公司焊接室主任、教授级高级工程师

本文发表于《金属加工（热加工）》2016年第08期