鋼箱梁冬季施工之我見

周新榮 劉海燕

（陜西重型機械制造有限公司，陜西 西安710021）

隨著我國鐵路與公路建設的發展，鋼橋建設得到了飛速的發展，特別是近年來隨著高等級公路的修建和城市高架橋、立交橋架設的需要，鋼箱梁結構在我國已經被廣泛采用。鋼橋形式很多，就公路橋來說，全焊鋼箱梁橋占到了相當大的比例。

近年來，我公司陸續承攬了一些西安地區和西北青海地區的鋼箱梁橋梁，有公路鋼箱梁橋，也有城市人行鋼箱梁天橋，由于施工的需要，有時不得不在冬季室外低溫條件下施工，由于接頭冷卻速度快，不但可以促使出現冷裂紋也會促使增大凝固開裂傾向。經過近幾年的冬季鋼箱梁施工，筆者總結了如下一些施工經驗。

鋼箱梁橋的制造一般是在工廠分段進行制作，再運到工地現場組裝。有時由于施工的需要，鋼箱梁的安裝不得不在冬季室外低溫條件下施工，冬季由于氣溫比較低，尤其在北方地區，通常都在0℃以下，這時常可見到焊接裂紋，不但有冷裂紋也有熱裂紋，這就會給鋼箱梁的焊接施工帶來很大困難。

在低溫條件下焊接鋼結構時，最顯著的特點是接頭具有很大的冷卻速度，因而提高了焊縫結晶速度，同時也提高了彈塑性變形速度，即提高了焊縫結晶期間的應變增長率，這必然促使增大熱裂紋傾向。實際上，冷卻速度越大，脆性溫度區間也越大，熱裂紋也越發要增大。

由于冷卻速度提高，鋼結構焊接接頭必然更易于硬化，與常溫下焊接相比較，低溫下焊接必然增大冷裂傾向，查在不同溫度下施焊時冷裂傾向試驗結果。顯然，環境溫度低于-10℃，冷裂傾向急劇增大，由試驗知，采用超低氫焊條極為有利，說明低溫焊接時，氫也能促使增大冷裂傾向。

根據目前所制作的鋼箱梁材質、板厚等特點，只要鋼板溫度低于-5℃時，就必須采取措施，否則不得進行任何形式的焊接作業。由于鋼箱梁的結構復雜、面積較大，要求采取整體保護措施比較困難。根據現有條件，制定以下措施進行保護：

（1）在每一跨鋼箱梁上搭設3-4座防雨棚，寬度為鋼橋寬。兩邊盡量落過底板，長度可為4-5米，框架采用型鋼，面布采用防雨布。長度方向兩側均掛防雨布。

（2）在每座防雨棚內設置三個爐子，以增加溫度。

（3）每道焊縫在施焊前，先用烤槍將焊縫以及兩側100mm范圍內水汽烤干，再用烤槍將同樣的位置預熱到50℃以上方可進行焊接。

（4）整個焊接過程中用測溫計隨時測量預熱溫度。

（5）由于底板所處位置的特殊，預熱溫度應比頂板、腹板的預熱溫度略高一些。

（6）由于冬季溫度較低，冷卻速度比較快，焊接時盡量連續施焊。

（7）焊接過程中應采用后熱處理，方法是用烤槍跟在施焊人員身后烘烤焊縫以及兩側，溫度大于50℃，以降低焊接冷卻速度。

（8）如果外界氣溫低于-15℃時，需停止焊接作業。

（9）為了更好的提高焊縫質量，施焊時間最好控制在9：：0—18：00之間。

（10）雪天或雪后進行作業時，焊縫兩側1米處，設密封裝置，防止雪水進入。

冬季野外施工的不確定因素很多，在做好以上的防護措施外，還需對焊工、焊接設備、焊接材料進行必要的保護。

1)焊工保護

（1）焊工在進行低溫條件焊接時，需進行低溫焊接技術理論教育和低溫焊接適應性訓練。

（2）焊工在正式焊接前，必須具備個人防寒用品，必須具備較長時間抵抗嚴寒的能力和防滑能力。

（3）低溫焊接操作時，應設有專門監護人，對焊工的工作狀態進行監控和判斷，必要時應采取措施保證焊接工作順利進行和焊工人身安全。

下雪天及雪后進行高空焊接作業時，通道應設專人清掃，特別是掃除薄冰，以保證焊工的安全通行和體力的保存。

2）焊接設備的保護

（1）焊機盡量集中擺放在可移動的焊機防護棚內，防護棚內應設置加熱設備，是焊機在正常溫度下工作。

（2）使用前，氣瓶應盡可能集中存放，在氣瓶存放棚應設有加熱裝置，確保氣體隨用隨有。

3）焊接材料的保護

（1）保護氣體應使用純度為99.9%的CO2氣體，以保證焊接接頭的抗裂性能。

（2）嚴格焊材庫的管理，焊條必須按標準進行烘干，烘干次數不得超過兩次，在空氣中的暴露時間不得超過2h。

（3）焊絲開包后盡量連續用完，不要放置過長時間。

冬季低溫焊接時，為防止產生焊接裂紋，首要問題是限制冷卻速度，其次是正確選用焊接材料以及其他工藝措施，結合近幾年的工作經驗，從焊接工藝上作了如下改進：

（1）焊接方法選用：采用低氫的焊接方法有利。一般，氣體保護焊及埋弧焊較之手弧焊有利于改善抗層狀撕裂性能，因為冷裂傾向小。

（2）填充金屬的選擇，采用低強組配的焊接材料有利。應避免采用超強組配焊接材料。

（3）焊接技術的運用：①對稱施焊，使應變分布均衡，減少應變集中。②采用適當小的線能量，以減少熱作用，從而減少收縮應變，但須防止產生冷裂紋。③控制焊縫尺寸，避免焊成過大的焊腳，采用小焊道多道焊。④在低合金鋼焊接時很容易硬化開裂，因此，定位焊時，一般要求焊道長度不小于50mm。

（4）其他措施：①預熱：低溫下焊接，預熱是防止冷裂的重要措施。②中間退火消除應力。③錘擊。

氣溫過低，如低于0℃，會增大焊縫金屬淬硬程度，促使增大冷裂傾向。選擇施焊時間應避免天氣較冷，且應注意防風。氣溫較低時，應采取暖冷措施。層間溫度保持在150-200℃之間，可采用兩臺焊機同時施焊，必要時實施預熱。

以上施工措施和工藝方法，經過近幾年的施工檢驗和完善，在冬季鋼箱梁的焊接施工中，極大地保證了鋼梁的焊接質量，在隨后的無損檢測中基本一次性通過，證明了這套施工方法的正確性。

規范大部分是經驗性的產物，不應盲目照搬，應做具體分析，可以借鑒或參照，更應不斷總結自己的經驗，完善自己的規范或標準。

以上涉及的內容只是工作中遇到的，不甚全面，可能有不妥之處，愿與業內人士共同探討，以期達到提高工程質量的目的。

［1］中國機械學會焊接學會,編.焊接手冊[M].機械工業出版社.

［2］陳伯蠡.焊接工程缺欠分析與對策[M].機械工業出版社.