钢箱梁焊评报告.docx
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钢箱梁焊评报告
温州绕城高速公路立交钢箱梁制造
焊接工艺评定试验总报告
一.工程简介
温州绕城高速公路采用120m连续钢箱梁结构，全桥立面简图见图1。
钢箱梁梁高为2.3m，正交异性钢桥面板，顶、腹、底板设纵向加劲，隔板设竖向加劲，钢箱梁横断面见图2。
钢箱梁主要材质为Q345qD钢板，总重量约1080吨。
根据钢箱梁的接头形式、焊接位置等，确定了22组（对接焊缝11组、坡口部分熔透角焊缝8组，T形接头角焊缝3组）接头进行焊接工艺评定试验，编制了焊接工艺评定试验方案，并报该桥监理组和业主审批。
评定试验以《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）为依据，并遵守设计图的相关规定。
图1全桥立面简图
图2钢箱梁横断面图
二.试验材料及焊接设备
1.母材
用于钢箱梁制造的钢板主要材质为Q345qD，钢材符合《桥梁用结构钢》（GB/T714-2008）的规定，板厚范围8~35mm。
焊接工艺评定试验选择板厚8、12、16、20、24、30、40mm的Q345qD钢板进行，均为大生产用料。
评定用试板的化学成分和力学性能见表1和表2。
表1钢板化学成分（%）
板厚
（mm）
批号
材质
C
Si
Mn
P
S
V
Nb
Ti
Al
CEV
数据
来源
≤50
—
Q345qD
≤0.18
≤0.55
0.9~1.7
≤0.025
≤0.02
≤0.08
≤0.06
≤0.03
≥0.015
≤0.42
标准
8
B422967700
Q345qD
0.14
0.28
1.49
0.017
0.002
0.006
0.02
0.009
0.03
0.39
质保书
0.12
0.25
1.42
0.013
0.003
＜0.01
0.02
0.01
0.025
0.37
复验
12
B422925900
Q345qD
0.14
0.28
1.49
0.017
0.002
0.006
0.02
0.009
0.03
0.39
质保书
0.13
0.26
1.42
0.015
0.002
＜0.01
0.02
0.01
0.023
0.37
复验
16
B422925100
Q345qD
0.14
0.28
1.49
0.017
0.002
0.006
0.02
0.009
0.03
0.39
质保书
0.12
0.25
1.41
0.014
0.002
＜0.01
0.02
0.01
0.023
0.37
复验
6C03384200
Q345qD
0.14
0.30
1.35
0.014
0.004
-
0.02
-
0.032
0.38
质保书
0.15
0.27
1.46
0.007
0.004
-
0.02
-
0.032
0.42
复验
20
B422958200
Q345qD
0.13
0.16
1.42
0.012
0.004
0.03
0.03
0.01
0.038
0.37
质保书
0.12
0.15
1.41
0.013
0.004
0.02
0.03
0.01
0.028
0.36
复验
24
0182369000H1
Q345qD
0.15
0.37
1.41
0.014
0.002
0.002
0.002
0.004
0.042
0.39
质保书
0.14
0.36
1.42
0.011
0.002
＜0.01
＜0.01
＜0.01
0.030
0.38
复验
30
B422925810
Q345qD
0.14
0.28
1.49
0.017
0.002
0.006
0.02
0.009
0.03
0.39
质保书
0.13
0.25
1.42
0.015
0.002
＜0.01
0.02
0.01
0.023
0.37
复验
40
B422925700
Q345qD
0.14
0.28
1.49
0.017
0.002
0.006
0.02
0.009
0.03
0.39
质保书
0.13
0.25
1.43
0.015
0.002
＜0.01
0.02
0.01
0.022
0.38
复验
注：
CEV=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15
表2钢板力学性能
板厚
（mm）
批号
材质
Rel
（MPa）
Rm
（MPa）
A
（%）
弯曲
1800
KV2
（J）
交货
状态
数据
来源
≤50
—
Q345qD
≥345
490
20
d=2a完好
-20℃ ≥47
—
标准
8
B422967700
Q345qD
410
536
29.3
d=2a完好
57，57，59
控轧
质保书
410
540
31
d=2a完好
80，76，78
复验
12
B422925900
Q345qD
435
546
31
d=2a完好
256，227，218
控轧
质保书
435
540
30
d=2a完好
285，310，280
复验
16
B422925100
Q345qD
407
542
30.5
d=2a完好
211，223，207
控轧
质保书
395
510
30
d=2a完好
320，310，315
复验
6C03384200
Q345qD
411
558
27
d=2a完好
141，216，191
控轧
质保书
425
570
30
d=2a完好
182，199，157
复验
20
B422958200
Q345qD
389
513
33.5
d=3a完好
286，277，265
控轧
质保书
390
495
30
d=3a完好
310，325，320
复验
24
0182369000H1
Q345qD
395
525
32
d=3a完好
266，275，262
控轧
质保书
345
515
33
d=3a完好
192，168，174
复验
30
B422925810
Q345qD
409
542
31.9
d=3a完好
272，273，264
控轧
质保书
420
535
30
d=3a完好
240，222，230
复验
40
B422925700
Q345qD
414
529
26.8
d=3a完好
263，255，260
控轧
质保书
405
530
30
d=3a完好
285，290，300
复验
2.焊接材料
2.1埋弧自动焊
1）钢板对接接料焊缝采用H08Mn2E（Ф5mm）焊丝+SJ101q焊剂焊接。
2）钢箱梁整体拼装、桥上顶板单元单面焊双面成型平位对接焊缝的填充、盖面焊道采用H10Mn2（Ф5mm）焊丝+SJ101q焊剂焊接。
3）钢箱梁整体拼装、桥上顶板单元大间隙对接焊缝的填充、盖面焊道采用H08MnMoA（Ф5mm）焊丝+SJ101q焊剂焊接。
2.2CO2气体保护焊
1）钢板对接接料焊缝的打底焊道；梁段整拼顶、底板对接焊缝的打底焊道，采用实心焊丝ER50-6（Ф1.2mm）焊接。
2）整体拼装底板单元对接焊缝，采用实心焊丝ER50-6（Ф1.2mm）焊接。
3）横隔板与底板间T形接头角焊缝；横隔板、底板加劲肋T形角焊缝等，采用实心焊丝ER50-6（Ф1.2mm）焊接。
4）腹板与底板间坡口角焊缝，采用实心焊丝ER50-6（Ф1.2mm）焊接。
5）腹板、横隔板对接焊缝，采用药芯焊丝E501T-1（Ф1.2mm）焊接。
6）挑臂梁腹板、下翼板与箱梁腹板间角焊缝，采用药芯焊丝E501T-1（Ф1.2mm）焊接。
7）顶板单元U肋坡口角焊缝，采用药芯焊丝E501T-1（Ф1.2mm）焊接。
8）腹板与顶板间仰位坡口角焊缝；U肋嵌补段对接焊缝及角焊缝；横隔板与腹板间立位角焊缝；横隔板与顶板间仰位角焊缝等，采用药芯焊丝E501T-1（Ф1.2mm）焊接。
2.3定位焊采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊，采用E5015（Ф4）焊条或ER50-6（Ф1.2mm）焊丝。
2.4焊接衬垫
1）顶、底板单元纵向及横向对接焊缝；横隔板对接焊缝等，采用TG-2.0Z陶质衬垫；
2）顶、底板单元大间隙对接焊缝，采用TG-2.02M陶质衬垫；
焊丝、焊剂的化学成分和力学性能见表3。
焊剂按产品说明书规定烘干后使用。
CO2气体纯度大于99.5％。
表3焊丝、焊剂的化学成分和力学性能
焊
材
牌
号
批
号
规
格
化学成分（%）
力学性能
数据
来源
C
Si
Mn
P
S
Rel
（MPa）
Rm
（MPa）
A
（%）
KV2
（J）
焊
丝
H08Mn2E
—
—
≤0.10
≤0.07
1.30~1.90
≤0.015
≤0.010
—
—
—
—
技术要求
05259822
Φ5.0
0.076
0.054
1.71
0.014
0.006
480
585
28.5
162,171,165
质保书
0.08
＜0.07
1.69
0.008
0.007
—
—
—
—
复验
焊
丝
H10Mn2
—
—
≤0.12
≤0.07
1.50~1.90
≤0.035
≤0.035
—
—
—
—
标准
0412121
Φ5.0
0.072
0.035
1.76
0.016
0.023
421
495
26
-40℃，34J
质保书
0.05
＜0.07
1.68
0.010
0.023
—
—
—
—
复验
H08MnMoA
—
—
≤0.10
≤0.25
1.20~1.60
≤0.030
≤0.030
—
—
—
—
标准
818501
Φ5.0
0.07
0.13
1.28
0.008
0.013
496
654
24
-20℃，48J
质保书
0.09
0.19
1.28
0.011
0.010
—
—
—
—
复验
焊
丝
ER50-6
—
—
0.06~0.15
0.80~1.15
1.40~1.85
≤0.025
≤0.025
≥420
≥500
≥22
-30℃；≥27
标准
06071142
Φ1.2
0.069
0.87
1.47
0.017
0.011
445
540
30.5
114,108,119
质保书
0.08
0.86
1.46
0.016
0.024
470
560
25
52,66,60
复验
01013707
Φ1.2
0.069
0.93
1.51
0.012
0.012
445
550
29
91,103,87
质保书
0.08
0.91
1.42
0.021
0.018
440
555
22.5
56,51,53
复验
E501T-1
—
—
≤0.18
≤0.90
≤1.75
≤0.03
≤0.03
≥400
≥480
≥22
-20℃；≥27
标准
12061214
Φ1.2
0.052
0.33
1.36
0.009
0.006
455
535
29
133,125,132
质保书
0.05
0.34
1.36
0.010
0.005
510
570
29.5
173,190,168
复验
焊
剂
SJ101q
—
—
—
—
—
≤0.040
≤0.030
≥400
480~650
≥22
-20℃；≥47
标准
2003
—
—
—
—
0.036
0.024
465
545
27
78,69,62
质保书
—
—
—
0.036
0.013
500
585
28.5
92,80,108
复验
147
—
—
—
—
0.027
0.028
463
625
28
52,60,60
质保书
—
—
—
0.037
0.024
400
510
26.5
66,72,40
复验
注：
焊剂SJ101q（2003批）的力学性能是配H08Mn2E焊丝的数值；
焊剂SJ101q（147批）的力学性能是配H10Mn2焊丝的数值。
3.焊接设备
1）埋弧自动焊采用威达ZD5（D）-1250直流电源配A2或MZ-1焊机焊接。
2）CO2气体保护焊采用KR500型直流电源焊接。
3）焊条电弧焊采用ZX7-500型焊机。
以上焊接电源均为直流反极性接法。
三.焊接工艺评定试验
（一）焊接工艺评定试验及结果
1.对接焊缝
1）对接焊缝坡口尺寸、焊接方法及代表焊缝
对接焊缝共焊接12组试件，接头板厚组合、坡口尺寸、焊接方法及焊接材料、代表焊缝见表4。
表4对接接头坡口尺寸、焊接方法及代表焊缝
编号
板厚组合
（材质）
坡口形式
焊接
位置
焊接方法
及焊接材料
代表焊缝
D1
12+12
（Q345qD）
平位
埋弧自动焊
H08Mn2E（Φ5.0）+SJ101q
8~14mm钢板对接接料焊缝
D2
16+16
（Q345qD）
平位
CO2气保护半自动焊打底
+埋弧自动焊
ER50-6（Φ1.2）
H08Mn2E（Φ5.0）+SJ101q
11~19mm钢板对接接料焊缝
D3
20+20
（Q345qD）
平位
CO2气保护半自动焊打底
+埋弧自动焊
ER50-6（Φ1.2）
H08Mn2E（Φ5.0）+SJ101q
20~26mm钢板对接接料焊缝
D4
16+16
（Q345qD）
平位
CO2气保护半自动焊打底
+埋弧自动焊
ER50-6（Φ1.2）
H10Mn2（Φ5）+SJ101q
顶、底板单元对接焊缝等
D5
16+16
（Q345qD）
平位
CO2气保护半自动焊打底
+埋弧自动焊
ER50-6（Φ1.2）
H10Mn2（Φ5）+SJ101q
顶、底板单元对接焊缝等
D6
16+16
（Q345qD）
平位
CO2气保护半自动焊
+埋弧自动焊
ER50-6（Φ1.2）
H08MnMoA（Φ5）+SJ101q
顶、底板单元大间隙对接焊缝等
D7
30+30
（Q345qD）
平位
CO2气保护半自动焊打底
+埋弧自动焊
ER50-6（Φ1.2）
H10Mn2（Φ5）+SJ101q
顶、底板单元对接焊缝等
D8
24+24
（Q345qD）
平位
CO2气保护半自动焊
ER50-6（Φ1.2）
底板板单元对接焊缝等
D9
24+24
（Q345qD）
立位
CO2气保护半自动焊
E501T-1（Φ1.2）
腹板节段对接焊缝；隔板立位对接焊缝等
D10
8+8
（Q345qD）
立位
CO2气保护半自动焊
E501T-1（Φ1.2）
U形肋嵌补段
对接焊缝
D11
8+8
（Q345qD）
仰位
CO2气保护半自动焊
E501T-1（Φ1.2）
U形肋嵌补段对接焊缝
2）对接接头施焊状况及焊缝检验
对接接头施焊状况见表5，其中陶质衬垫单面焊双面成型焊缝，试板组对时采用马板定位。
焊后对焊缝进行外观检查，表面质量符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）要求。
24小时后，对D1~D10焊缝全长进行超声波探伤检查，焊缝内部质量达到GB11345-89Ⅰ级要求。
对D11~D12焊缝全长进行磁粉探伤检查，焊缝质量达到JB/T6061-2007Ⅱ级要求。
表5对接焊缝施焊记录
编号
熔敷简图
焊道
道间温度（℃）
电流
（A）
电压
（V）
焊速
（cm/分）
焊接
方法
备注
D1
1
—
700~720
31~32
55
121
（Φ5）
温度：
26℃
湿度：
38%
平位焊接
2
105
740~760
31~32
55
D2
1
—
240~260
30~32
—
135
（Φ1.2）
温度：
26℃
湿度：
52%
背面清根
平位焊接
2
85
580~600
30~32
42
121
（Φ5）
3
160
580~600
30~32
42
4
150
580~600
30~32
42
5
160
580~600
30~32
42
6
120
580~600
30~32
42
D3
1
—
240~260
30~32
—
135
（Φ1.2）
温度：
26℃
湿度：
38%
背面清根
平位焊接
2
95
640~650
30~31
42
121
（Φ5）
3
130
640~650
30~31
42
4
125
640~650
30~31
42
5
165
640~650
30~31
42
6
148
640~650
30~31
42
7
150
640~650
30~31
42
D4
1，2
—
200~220
28~30
—
135
（Φ1.2）
温度：
18℃
湿度：
20%
背面衬陶垫
平位焊接
3
95
630~640
28~30
37
121
（Φ5）
4，5
160,150
650
32
40
D5
1~3
—
180~200
26~28
—
135
（Φ5）
温度：
18℃
湿度：
20%
背面衬陶垫
平位焊接
4~5
120,144
600
30
33
121
（Φ5）
6~7
150
680
30~32
40
D6
1~5
—
180~200
26~28
—
135
（Φ1.2）
温度：
18℃
湿度：
20%
背面衬陶垫
平位焊接
6~9
120~165
620~640
30~32
35
121
（Φ5）
10~11
135~140
660
32~33
40
D7
1
—
200~220
28~30
—
135
（Φ1.2）
温度：
19℃
湿度：
15%
背面衬陶垫
平位焊接
2
90
220~240
30~32
—
3~4
105~120
600
32
35
121
（Φ5）
5~11
113~171
680~700
32~34
38
D8
1
—
200~220
28~30
—
135
（Φ1.2）
温度：
5℃
湿度：
45%
背面衬陶垫
平位焊接
2~9
105~140
240~260
30~32
—
10~12
120~145
240~260
30~32
—
D9
1
—
140~160
24~26
—
136
（Φ1.2）
温度：
5℃
湿度：
45%
背面衬陶垫
立位焊接
2~4
105~140
160~180
26~28
—
5
120
160~180
26~28
—
D10
1
—
160~180
26~28
—
136
（Φ1.2）
温度：
26℃
湿度：
30%
背面衬钢垫
立位焊接
2
90
160~180
26~28
—
D11
1
—
180~200
26~28
—
136
（Φ1.2）
温度：
26℃
湿度：
30%
背面衬钢垫
仰位焊接
2
86
180~200
26~28
—
3
110
180~200
26~28
—
4
150
180~200
26~28
—
备注：
1.焊接方法：
121－埋弧自动焊；135－实心CO2气体保护焊；136－药芯CO2气体保护焊。
2.CO2气体流量20~25L/min。
3）对接接头试验结果
对接接头分别进行了拉伸、弯曲（对D11、D12进行面弯和背弯试验，其它接头进行侧弯试验）、冲击（其中D11、D12不做）、断面酸蚀及接头硬度试验，拉伸及弯曲试验结果见表6，低温冲击试验结果见表7，接头硬度试验结果见附表1，焊缝金属化学成分见附表2。
表6对接接头拉伸及弯曲试验结果
编号
材质
板厚
组合
焊缝金属拉伸
接头拉伸
弯曲180°
Rel
（MPa）
Rm
（MPa）
A
（%）
Rm
（MPa）
断口
位置
D1
Q345qD
12+12
520
615
30
570
母材
侧弯d=2a完好
D2
Q345qD
16+16
505
600
32
535
母材
侧弯d=2a完好
D3
Q345qD
20+20
560
635
29
505
母材
侧弯d=3a完好
D4
Q345qD
16+16
420
530
24.5
555
焊缝
侧弯d=2a完好
D5
Q345qD
16+16
415
515
26.5
540
焊缝
侧弯d=2a完好
D6
Q345qD
16+16
390
530
29.5
545
母材
侧弯d=2a完好
D7
Q345qD
30+30
445
540
22.5
565
焊缝
侧弯d=3a完好
D8
Q345qD
24+24
480
585
30
535
母材
侧弯d=3a完好
D9
Q345qD
24+24
485
580
28
545
母材
侧弯d=3a完好
D10
Q345qD
8+8
—
—
—
534
母材
面弯、背弯
d=2a完好
D11
Q345qD
8+8
—
—
—
543
母材
面弯、背弯
d=2a完好
表7对接接头低温冲击试验结果
编号
材质
板厚
组合
-20℃KV2（J）
焊缝金属
热影响区（线外1mm）
D1
Q345qD
12+12
116，56，52（75）
230，252，250（244）
D2
Q345qD
16+16
78，92，95（88）
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