马鞍山长江公路大桥钢塔柱焊接工艺.docx

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马鞍山长江公路大桥钢塔柱焊接工艺

马鞍山长江公路大桥钢塔柱焊接工艺

摘要：

马鞍山长江公路大桥钢塔采用Q370qE和Q420qE钢，针对该钢塔使用的中厚板焊接，选择合理的焊接方法、焊接坡口、焊接材料以及焊接工艺参数进行焊接试验，通过焊接工艺评定试验及试验数据分析发现，各项性能均满足设计和相关标准要求。

该焊接工艺成功应用于马鞍山长江公路大桥钢塔柱的制作，可供同类桥梁钢结构焊接制作借鉴。

关键词：

中厚板；焊接工艺；焊接工艺评定

1工程概述

马鞍山长江公路大桥左汊主桥为（360+1080+1080+360）m的3塔2跨连续钢箱梁悬索桥，其中塔为钢-混凝土叠合结构。

中塔结构设计为门式结构，由上、下塔柱、塔顶装饰及上、下横梁组成，其中下塔柱为预应力混凝土结构，上塔柱、塔顶装饰及上、下横梁为钢结构。

塔高为175.8m，钢塔柱结构见图1。

钢塔柱主体结构采用Q370qE和Q420qE钢，板厚集中在32～60mm，塔柱断面见图2。

图1马鞍山长江大桥悬索桥钢塔柱结构

图2钢塔柱断面及零件组成示意

2焊接质量要求

2.1焊缝外观检查

焊缝进行外观检查，不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤等缺陷，外观质量符合TB10212—2009《铁路钢桥制造规范》中表4.9.12的规定。

2.2焊缝无损检验

焊缝外观质量检查合格后进行无损检测，检验在试板焊接完成24h后进行。

无损检验按照TB10212—2009的有关规定进行。

1）对接焊缝、全熔透角焊缝Ⅰ级；2）部分熔透角焊缝Ⅱ级。

2.3接头力学性能的要求

马鞍山长江大桥钢塔焊接接头的力学性能的设计要求为：

焊缝的力学性能（除低温冲击）不低于母材标准规定值[1]。

焊接接头V形缺口低温冲击功不低于表1所示的要求[2]。

表1焊接接头V形缺口低温（-40℃）冲击韧性要求J

牌号对接焊缝熔透角接焊缝棱角焊缝、坡口角焊缝Q370qE≥41≥41≥41Q420qE≥41≥41≥41

3焊接试验内容

3.1焊接试验流程

焊接试验是针对马鞍山长江公路大桥钢塔的Q370qE和Q420qE钢，选取典型焊接接头展开的试验。

试验流程见图3。

图3焊接工艺评定试验流程

3.2焊接材料的选择

Q370qE和Q420qE钢强度较高，选择合适的焊接材料，使焊缝达到良好的强韧性匹配是选材的重点。

在广泛调研的基础上，分别对Q370qE和Q420qE钢进行了埋弧自动焊、药芯焊丝CO2气体保护焊等选材试验。

根据工艺性、力学性能选择焊材，如表2所示。

表2焊材的选用

钢材埋弧自动焊药芯焊丝CO2气体保护焊Q370qEH08Mn2E+SJ105qGFL-71NiQ420qEH60Q+SJ105qGFL-71Ni

3.3预热温度的确定

本工程使用的Q370qE和Q420qE钢材均为厚板，厚板焊接具有较敏感的冷裂倾向，选择合理的预热温度可有效防止裂纹的产生，同时，对拘束应力较大的焊接接头，合理的焊前预热可有效降低接头拘束度。

在此借鉴大胜关大桥[3]和芜湖长江大桥抗裂试验数据来确定厚板焊前预热温度和焊接层间温度，见表3。

表3预热温度和层间温度

钢材板厚/mm预热温度/℃手弧焊、气体保护焊埋弧焊道（层）间温度/℃Q370qE28～4060～100≥560～20040～6880～120≥580～200Q420qE28～4060～100≥560～20040～6880～120≥6080～200

3.4焊接试验数据

3.4.1对接焊缝

对接接头的工艺试验中，对接接头采用埋弧自动焊。

焊接工艺见表4。

表4对接焊缝焊接工艺（部分）

板厚/mm材质焊接方法焊接材料熔敷示意焊接参数焊道/道电流/A电压/V焊速/（m\5h-1）预热及层温/℃44+44Q370qESAWH08Mn2E（?

5）SJ105q165029215预热602～76803121592～20086503021592～2009～146803121592～20044+44Q420qESAWH60Q（?

4）SJ105q16502922预热602～76803121590～20086503021590～2009～146803121590～20060+60Q420qESAWH60Q（?

4）SJ105q165029215预热602～116803121590～200126503021590～20013～166803121590～200