1023 鄂东桥钢锚箱焊接工艺评定总结正式.docx
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1023鄂东桥钢锚箱焊接工艺评定总结正式
鄂东长江公路大桥
焊接工艺评定试验总结
一、工程概况
湖北鄂东长江公路大桥位于长江湖北省黄石水道上游，是沪蓉高速公路湖北省东段和国家高速公路网大庆至广州高速公路湖北段的共用过江通道。
鄂东长江公路大桥主桥索塔采用“凤翎”式结构，索塔总高242.5m,其中上塔柱高92.5m，中塔柱高126.0m,下塔柱高24.0m。
塔柱采用空心箱形断面，上塔柱塔壁厚度沿顺桥向为1m,沿横桥向为1.2m，中间设钢锚箱。
钢锚箱作为斜拉索锚固结构，斜拉索同时锚固在钢锚箱上，南北塔钢锚箱分A、B、C三类，各26节，每节钢锚箱高2.5m～3.6m，宽2.40m。
钢锚箱为全焊结构，节段之间采用高强度螺栓连接,钢锚箱总高72.9m。
主桥索塔材质均为Q345qD，全桥索塔用钢量约1600t。
二、试验依据
1、《湖北鄂东长江公路大桥施工图设计》
2、《铁路钢桥制造规范》（TB10212-98）
3、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
4、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）
5、《鄂东长江公路大桥索塔钢锚箱焊接工艺评定试验任务书》
三、试验材料
3.1、母材
试验用钢板为Q345qD钢，所用钢板规格、化学成分及力学性能分别见表1和表2，经复验合格。
表1试验用钢板Q345qD钢化学成分
板厚
（mm）
批号
化学成分（%）
备注
C
Si
Mn
P
S
Al
Ceq（%）
—
—
≤0.18
≤
0.60
1.10～
1.60
≤0.025
≤0.025
≥
0.020
≤0.43
标准值
32
617578
0.14
0.36
1.51
0.015
0.003
0.045
0.43
质保书
0.15
0.38
1.51
0.014
0.004
0.054
0.42
复验
40
615450
0.15
0.30
1.43
0.013
0.003
0.035
0.42
质保书
0.14
0.28
1.39
0.008
0.002
0.042
0.38
复验
注：
质保书栏中Ceq为质量证明书中数据，复验栏中Ceq通过以下公式计算：
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
表2评定用Q345qD钢力学性能一览表
板厚
（mm）
批号
抗拉性能
弯曲
d=3a
180°
冲击功Akv（J）
数据
来源
ReL（MPa）
Rm（MPa）
A（%）
-20℃
时效
＞16-35
—
≥325
≥490
≥20
完好
≥34
≥34
标准值
32
617578
445
595
22
完好
54,173,33
97,184,186
质保书
415
575
24
完好
234,254,183
246,254,218
复验
＞35-50
—
≥315
≥470
≥20
完好
≥34
≥34
标准值
40
615450
400
545
28
完好
238,263,228
290,275,270
质保书
400
545
26
完好
196,207,201
226,209,264
复验
3.2、焊接材料
3.2.1埋弧自动焊：
采用H10Mn2（Φ5mm）焊丝，配SJ101q焊剂。
3.2.2气体保护焊：
采用药芯焊丝：
E501T-1（Φ1.2mm）
保护气体：
CO2气（纯度≥99.5%）
3.2.3定位焊：
采用E5015（Φ4mm）焊条。
3.2.4栓钉：
材质为ML15，规格为Φ22X200。
焊剂、焊条按照产品说明书规定烘干后使用，焊材的化学成分和力学性能分别见表3、表4：
牌号
规格
批号
化学成分（%）
资料
来源
C
Si
Mn
S
Ｐ
Cr
Mo
V
Cu
Ni
E5015
Φ4
—
≤0.12
0.75
1.60
0.035
0.040
0.20
0.30
0.08
—
0.30
标准值
055068
0.084
0.52
1.15
0.011
0.019
0.034
0.002
0.01
0.042
0.006
质保书
0.09
0.47
1.22
0.012
0.012
0.046
0.018
0.008
—
0.031
复验
E501T-1
Φ1.2
—
≤0.18
≤0.90
≤1.75
≤0.03
≤0.03
≤0.20
≤0.30
≤0.08
≤0.35
≤0.50
标准值
MF7726I70
0.05
0.48
1.26
0.007
0.017
—
—
—
—
—
质保书
0.04
0.61
1.50
0.008
0.007
0.036
0.017
0.018
0.031
0.026
复验
H10Mn2
Φ5
—
≤0.12
≤0.07
1.50-
1.90
≤0.035
≤0.035
≤0.20
≤0.20
≤0.30
标准值
0701121
0.083
0.035
1.72
0.015
0.016
0.01
—
—
0.18
0.01
质保书
0.09
0.06
1.70
0.010
0.014
0.028
—
—
0.009
0.043
复验
ML15
Φ22X200
—
≤0.20
≤0.17
0.30-
0.60
≤0.040
≤0.040
—
—
—
—
—
标准值
H07-146
0.145
0.09
0.43
0.016
0.015
—
—
—
—
—
质保书
0.17
0.07
0.42
0.006
0.011
—
—
—
—
—
复验
表3焊接材料化学成分
表4焊接材料熔敷金属力学性能
牌号
规格
批号
机械性能
资料
来源
ReL
（MPa）
Rm
（MPa）
A
（%）
低温冲击功Akv（J）
E501T-1
Φ1.2
—
≥400
≥480
≥22
≥27
标准值
MF7726I70
508
570
28
69,79,63（-18℃）
质保书
540
645
26
138,130,120,146,146（-20℃）
复验
H10Mn2
Φ5
—
—
—
—
—
标准值
0701121
360
420
26
34（-40℃）；配HJ350焊剂
质保书
—
—
—
—
复验
E5015
Φ4
—
≥400
≥490
22
27（-30℃）
标准值
055068
445
555
26
135,143,154（-30℃）
质保书
450
580
28
114,75,130,60,90（-30℃）
复验
ML15
Φ22X200
—
≥320
≥400
≥14
—
标准值
H07-146
439
491
26
—
质保书
450
530
21
—
复验
四、试验用焊接设备
4.1焊条手工电弧焊：
ZX5-400逆变焊机
4.2CO2气体保护焊：
唐山松下KRⅡ350焊机
4.3埋弧自动焊：
ZD5-1250直流电源配MZ-1-1000型焊机。
ZX5-400逆变焊机KRⅡ350型直流电源埋弧焊电源
图1试验用焊接设备图片
以上焊接电源均为采用直流反极性连接。
五、厚板焊接时预热温度的确定
该锚箱较大板厚为：
δ30、δ40。
δ30板厚执行朝天门大桥制造时
δ32的抗裂试验结果，δ40执行朝天门大桥制造时δ40的抗裂试验结果，试验结果见表5，抗裂性试验宏观断面照片见图2：
表5Q345qD钢斜Y坡口焊接裂纹试验结果
板厚（mm）
焊接材料
试验温度（℃）
表面裂纹率（%）
断面裂纹率（%）
备注
32
E501T-1Φ1.2
5
0
0
朝天门大桥试验
32
E501T-1Φ1.2
50
0
0
朝天门大桥试验
40
E501T-1Φ1.2
5
0
0
朝天门大桥试验
40
E501T-1Φ1.2
50
0
0
朝天门大桥试验
δ32/Q345qD焊接温度5℃δ32/Q345qD焊接温度50℃
E501T-1Φ1.2E501T-1Φ1.2
δ40/Q345qD焊接温度5℃δ40/Q345qD焊接温度50℃
E501T-1Φ1.2E501T-1Φ1.2
图2抗裂性试验宏观断面照片
表5和图2结果表明，采用CO2气体保护焊配E501T-1（Φ1.2mm）焊丝，焊接δ32钢板当室温不低于5℃时可不预热；虽然用E501T-1
（Φ1.2mm）焊丝焊接δ40钢板铁研试验结果未裂，但考虑到施工情况，钢板尺寸大、结构刚度大、散热快等因素，确定在施工时预热50℃以上。
六、焊接工艺评定试验
钢锚箱评定试验进行了1组对接接头、4组T型接头、1组圆柱头焊钉的评定试验，加上前期已经评定的两组试验，共计8组试验。
试验采用实际生产位置进行焊接，其接头形式、焊接方法、代表接头及工艺参数见表6。
试件焊接后进行外观检查，焊缝外观及尺寸符合技术要求；试件焊接24小时后对试件进行超声波探伤检查，对接焊缝内部质量均为《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345Ⅰ级；熔透角焊缝和坡口角焊缝内部质量均为GB11345II级，普通角焊缝内部质量均为《铁路钢桥制造规范》TB10212Ⅱ级。
力学性能试样按GB2649～2655标准制备，接头力学性能试验及硬度试验结果见表7、表8，焊缝化学成分见表9，接头断面宏观酸蚀照片见附图1，圆柱头焊钉弯曲试验见附图2。
表6焊缝接头坡口形式、焊接方法、代表接头及工艺参数表
编号
接头名称
（材质）
坡口尺寸
焊接方法
代表接头
焊接
材料
熔敷简图
焊接参数
焊道
电流
（A）
电压
（V）
焊速
（m/h）
预热及层温（℃）
线能量
（KJ/cm）
1
δ40+δ40
坡口角接
（横位）
FCAW
锚板间坡口角接，索塔钢锚箱锚板与腹板坡口角接
E501T-1
Φ1.2
1
240
34
12
50
线能量：
21.5～24
气体流量：
15～20L/min
2～28
260～280
32～34
12～15
80～160
2
δ40+δ32
单面熔透
（平位）
FCAW
索塔钢锚箱侧面拉板与端部承压板单面熔透角接
E501T-1
Φ1.2
1～26
260～280
30
13～15
50
线能量：
20～23
气体流量：
15～20L/min
3
δ40+δ40
单面熔透
（横位）
FCAW
索塔钢锚箱锚板、腹板与侧面拉板间坡口角接
E501T-1
Φ1.2
1
250
34
12
50
线能量：
23～26
气体流量：
15～20L/min
2～28
260～280
升级会员 