焊材專題｜橋梁鋼結構焊接需要用哪些焊接材料

目前國內橋梁結構鋼主要采用Q345、Q370、Q390和Q420級別鋼板，符合《低合金高強度結構鋼》（GB/T 1591）或《橋梁用結構鋼》（GB/T 714）標準。在橋梁鋼結構制造上常用的焊接方法為埋弧焊和氣體保護焊，少量采用焊條電弧焊。

根據鋼橋所用結構形式不同，所采用的焊接方法和焊接材料的比例也不同，對于公路鋼箱梁橋，氣體保護焊用量大，約占85%，埋弧焊用量較少，約占15%，焊條電弧焊僅占約2%；對于桁架橋，埋弧焊用量較大，約占58%，氣體保護焊用量約占40%，焊條電弧焊約占2%。不同強度級別鋼板所采用的焊接材料如表1所示。

2. 橋梁鋼結構焊接材料的應用與發展

（1）研發高強度、高韌性焊材  隨著我國鐵路建設向高速、重載方向發展，鐵路鋼橋向高速、重載、大跨度、結構美觀新穎及全焊方向發展，所采用的橋梁結構鋼已經不僅限于Q345q、Q370q和Q420q鋼，為了滿足主跨1 092m的世界第一跨度斜拉公鐵兩用大橋——滬通長江大橋設計需要，研發并應用了強度級別更高的Q500qE鋼，該鋼板也即將在蕪湖長江公鐵大橋上應用。由于Q500qE鋼的性能指標高（屈服強度≥500MPa，抗拉強度≥630MPa，-40℃低溫沖擊吸收能量≥120J），為了滿足焊接接頭防裂、防斷要求，對Q500qE鋼板提出高標準接頭力學性能要求，對Q500qE鋼所采用的焊條、氣體保護焊絲、埋弧焊絲和焊劑等焊接材料提出更高要求（見表2）。

（2）耐候橋梁鋼焊材的需求  隨著我國一帶一路經濟發展，位于東南沿海和西部的交通建設規模逐漸擴大，為了降低橋梁鋼結構建成后的維護成本，減少環境污染，將逐漸推廣建設免涂裝的耐候鋼橋梁，各大鋼廠正在研發耐海洋氣候和內陸大氣腐蝕的耐候鋼，我公司制造的美國阿拉斯加鐵路免涂裝耐候鋼橋如圖1所示。

為了滿足耐候橋梁鋼焊縫耐候性需要，在保證其焊接接頭具有良好綜合力學性能的同時，焊縫也需要向母材一樣也具有耐候性能。參考美標ASTM G101對鋼板的耐候性能評價標準，即鋼材具有較好的耐大氣腐蝕性能時，經計算得出的耐腐蝕性指數≥6.0，指數值越大的鋼板耐腐蝕性能越好。

因為焊縫區域或多或少都會存在焊接殘余應力，會降低焊縫的耐腐蝕性能，為了保證耐候鋼焊接接頭具有良好的耐腐蝕性能，要求耐候橋梁鋼焊接材料熔敷金屬的耐腐蝕性指數比鋼板標準適當提高，耐候橋梁鋼焊接材料熔敷金屬的耐腐蝕性指數≥6.2，且熔敷金屬擴散氫含量≤5mL/100g。

（3）復合鋼板焊材的需求?為了解決橋面防腐問題，正在建設中的平潭海峽大橋和正在設計中的五峰山長江大橋的橋面板結構采用復合鋼板，即在橋梁結構鋼基材表面復合3mm厚的316不銹鋼板。復合鋼板的焊接需要采用三種焊材，即基材焊接采用低合金結構鋼焊材，基材與復層交界處采用不銹鋼焊材焊接過渡層，表面不銹鋼復層焊接需要與316不銹鋼板相匹配的不銹鋼焊材。在橋梁復合板焊接中，不銹鋼焊材用量將逐漸增加。