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        中寧黃河特大橋鋼桁梁中厚板焊接工藝

        2009-06-08 08:51:34
        企業(yè)導(dǎo)報 2009年2期
        關(guān)鍵詞:力學(xué)性能

        向 俊

        【摘要】 對國產(chǎn)橋梁用鋼Q370qE進行了焊接工藝研究,通過對16~36mm中厚板的各種焊接接頭型式的焊接工藝試驗,總結(jié)出了Q370qE中厚板焊接工藝參數(shù),可供類似工程參考。

        【關(guān)鍵詞】 Q370qE;鋼焊接;焊接工藝評定;力學(xué)性能;焊接參數(shù)

        一、鋼橋焊接結(jié)構(gòu)概況

        1.工程概況

        中寧黃河特大橋是太(太原)、中(中寧)、銀(銀川)鐵路控制性工程,位于寧夏回族自治區(qū)中寧縣境內(nèi),是國內(nèi)目前最長的黃河特大橋,屬國家重點工程。中寧黃河特大橋全橋長4459米,118個敦臺,其中全橋有6跨L=96m雙線簡支鋼桁梁。鋼桁梁采用無豎桿三角桁架,桁高12.3m,節(jié)間長度12m,主桁中心距11.2m。

        2.焊接結(jié)構(gòu)形式

        中寧黃河特大橋栓焊結(jié)構(gòu)主要由主桁、橫梁、縱梁、上平聯(lián)、橫聯(lián)五個部分組成。主桁、橫梁、縱梁設(shè)計材質(zhì)Q370qE,焊接接頭-40℃沖擊值不得低于《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼(GB/T714-2000)》鋼材標(biāo)準(zhǔn)。

        主桁箱型桿件蓋板與豎板的棱角接頭為開坡口部分熔透焊縫,熔透深度在13~28mm之間,且附加焊角高度不小于5mm。

        橫梁箱型桿件的蓋板與豎板棱角接頭為開坡口部分熔透焊縫,熔透深度12mm。橫梁與縱梁聯(lián)接的連接板為部分熔透角焊縫,橫梁上蓋板與縱梁端部上蓋板對接全熔透工地焊接??v梁兩端上蓋板與橫梁上蓋板對接全熔透工地焊接。

        3.設(shè)計選用鋼材標(biāo)準(zhǔn)

        設(shè)計采用Q370qE鋼材,技術(shù)條件滿足《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》GB/T714-2000要求。

        Q370qE鋼板,設(shè)計文件要求,鋼板應(yīng)正火狀態(tài)交貨,鋼板沖擊韌性:板厚>24mm時,-40℃時Akv應(yīng)大于120J;厚度小于或等于24mm時,-40℃時Akv應(yīng)大于100J。性能優(yōu)越的耐寒材料保證了低溫條件下大橋的質(zhì)量。

        4.焊縫力學(xué)性能要求和焊接工藝評定試驗規(guī)定

        (1)焊縫強度:對接焊縫、角接焊縫屈服強度、抗拉強度不低于基材標(biāo)準(zhǔn)(GB/T714-2000)。

        (2)焊接接頭韌性:對接焊縫及受拉的開坡口的角接焊縫,-40℃時的卻貝沖擊功不小于41J;角接及棱角接焊縫,-30℃時的卻貝沖擊功不小于34J。

        (3)焊接接頭冷彎:對接焊縫180°冷彎不裂。

        (4)焊縫伸長率:δ=6~16mm時δ5≥21%,δ>16mm時δ5≥20%。

        二、焊接方法及焊接材料的力學(xué)性能

        1.焊接方法

        本橋采用埋弧自動焊、藥皮焊條手工電弧焊和富氬混合氣體保護焊完成此結(jié)構(gòu)的焊接工作。

        2.焊接材料的化學(xué)成份和力學(xué)性能

        焊接材料的化學(xué)成份和力學(xué)性能,見表1、表2。注:①表中數(shù)據(jù)化學(xué)成份為最大值,力學(xué)性能為最小值。②表中數(shù)據(jù)供貨單位提供。

        3.焊材力學(xué)性能與母材力學(xué)性能的比較

        選用的焊接材料力學(xué)性能均匹配設(shè)計母材,焊接材料力學(xué)性能滿足要求。

        三、試板接頭形式及焊接條件

        1.試板接頭形式及施焊工藝參數(shù)

        根據(jù)設(shè)計文件和《鐵路鋼橋制造規(guī)范》(TB10212-98)的規(guī)定,結(jié)合本橋結(jié)構(gòu)的焊接接頭形式及擬采取的焊接方法。焊接工藝評定,選出7組試板,分別對對接接頭、T形接頭、箱形棱角接頭三種形式進行評定試驗。焊接試驗接頭型式、方法、材料和擬定的焊接參數(shù)表3。

        2.試板的焊接條件

        試件采用火焰切割下料,坡口采用火焰切割,用砂輪打磨光順。坡口角度誤差±5°。試件焊接選擇操作技能較好的焊工進行,施焊地點在室內(nèi)。

        焊接均采用直流電源,工件接電源負極。焊前對工件進行了預(yù)熱,預(yù)熱溫度80-100℃。焊接為多道焊,層間溫度未超過150℃。焊接背面的清理采用碳弧氣刨清根,砂輪打磨的方法。焊接電流、電壓及速度,按初步作業(yè)指導(dǎo)書進行。

        焊條和焊劑在使用前進行烘干,烘干溫度300~350℃,并保溫2小時后取用。

        3.試板的焊縫檢查

        (1)外觀質(zhì)量

        試件焊縫外觀成型良好,未見裂紋、夾渣,未熔合、未填滿弧坑和焊瘤等缺陷。

        (2)內(nèi)部探傷

        試件焊接完成24小時后,均進行超聲波探傷。對接接頭質(zhì)量水平達到《鐵路鋼橋制造規(guī)范》規(guī)定的Ⅰ級要求;3#、4#、6#角接頭達到Ⅱ級要求。

        4.焊接試驗結(jié)果匯總及數(shù)據(jù)分析

        焊接接頭力學(xué)性能試驗委托中國船舶工業(yè)武漢材料與結(jié)構(gòu)試驗檢測中心進行性能試驗。試驗結(jié)果匯總及分析見表4。

        5.試驗結(jié)論

        本橋焊接工藝試驗通過了專家評審組的評審,評審認為:焊接工藝評定試驗,選擇Q370qE鋼7組有代表性的焊接接頭,采用擬定的初步焊接工藝進行施焊。經(jīng)檢驗,試件焊縫金屬拉伸、接頭拉伸、接頭沖擊和彎曲試驗結(jié)果均符合設(shè)計文件和《橋規(guī)》中關(guān)于試驗驗收要求,各項力學(xué)性能試驗結(jié)果均大于基材標(biāo)準(zhǔn)。各試件的宏觀酸蝕試驗,均未發(fā)現(xiàn)裂紋、未熔合、夾渣、未填滿弧坑和焊瘤等缺陷。硬度試驗結(jié)果,最高硬度為HV222,未超過HV350的規(guī)定。

        擬定的焊接工藝基本合理,各項試驗結(jié)果均滿足設(shè)計和《橋規(guī)》要求,擬定的焊接工藝可以作為正式工藝應(yīng)用于實際產(chǎn)品焊接。

        參考文獻:

        [1]陳祝年.焊接工程師手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2002

        [2]馬立鵬,徐向軍.武漢天興洲公鐵兩用長江大橋焊接工藝評定實驗.鋼結(jié)構(gòu)雜志論文集,2008

        [3]哈爾濱焊接研究所.14MnNbq鋼焊接材料、焊接工藝試驗研究[R].哈爾濱:哈爾濱焊接研究所,1998

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