焊接工艺评定方案(修订)

苏州宝带东路跨运河钢桁梁制造苏州宝带东路跨运河钢桁梁制造 焊接工艺评定方案 修订 焊接工艺评定方案 修订 编制 编制 复核 复核 审核 审核 批准 批准 中铁九桥工程有限公司中铁九桥工程有限公司 20132013 年年 0909 月月 1 一 总则一 总则 苏州宝带东路跨运河钢桁梁主体结构采用 Q345qD 钢材制造 各结 构中存在多种不同规格的对接 熔透或坡口角接及 T 型角接接头 根据 钢梁的设计图纸及相关技术文件要求 结合全桥钢梁的结构形式 我们 根据 公路桥涵施工技术规范 JTG T F50 2011 附录 F1 的相关规定 从各种形式接头所有的板厚规格中选择有代表性的板厚组合进行焊接工 艺评定试验 以下简称试验 二 接头选择二 接头选择 结合各部分结构形式 我们整理了结构中存在的各种不同板厚 不 同焊接方法和不同施焊工位的各类主要对接 熔透或坡口角接及 T 型角 接接头 详见 附表 苏州宝带桥全桥主要接头形式表 并从所有的接 头形式中选择了 33 组有代表性和针对性的板厚和接头组合进行焊接工 艺评定试验 其中包括 14 组对接接头 10 组熔透角接接头 5 组坡口 角接接头和 4 组 T 型角接接头 三 试验材料和焊接设备三 试验材料和焊接设备 1 母材 本次试验用钢板包括厚度为 8mm 12mm 20mm 25mm 30mm 35mm 40mm 50mm 55mm 的 Q345qD 材 质钢板 符合 GB T714 2008 的技术要求 试板规格 对接接头 150 800 角接接头 150 600 2 焊接材料 2 1 埋弧自动焊 上下弦杆件节点板对接焊缝 箱型杆件棱角焊缝箱体外部采用 2 H08Mn2E 5 0 焊丝 配合 SJ101q 焊剂 上下层桥面板对接焊缝填充盖面层焊接采用 H08Mn2E 5 0 焊 丝 配合 SJ101q 焊剂 工型腹杆 桥面系 T 型横梁主焊缝采用 H08MnA 5 0 焊丝 配合 SJ101q 焊剂 2 2 CO2气体保护焊 上下弦杆件腹杆接头板 横梁接头板焊缝采用药芯焊丝 E501T 1 1 2 焊接 上层桥面 U 肋焊缝采用药芯焊丝 E501T 1 1 2 焊接 下层桥 面纵向板肋焊缝采用实芯焊丝 ER50 6 1 2 焊接 弦杆 腹杆纵向 加劲肋采用实芯焊丝 ER50 6 1 2 焊接 桁片制造腹杆与上下弦杆件之间的对接焊缝采用药芯焊丝 E501T 1 1 2 焊接 桥面板对接焊缝打底层焊接采用实芯焊丝 ER50 6 1 2 横梁 腹板 底板与上下弦杆工地连接焊缝采用药芯焊丝 E501T 1 1 2 焊 接 上下弦杆件之间工地对接焊缝采用药芯焊丝 E501T 1 1 2 焊接 各类连接角焊缝平位采用实芯焊丝 ER50 6 1 2 焊接 立 仰位采用药芯焊丝 E501T 1 1 2 焊接 2 3 焊条电弧焊 用于定位焊 采用焊条 E5015 3 2 以上选用焊材除 H08Mn2E 采用专用技术条件外 其余均符合以下国 家标准的规定 焊材名称标准名称标准号 3 埋弧焊丝 熔化焊用钢丝 GB T14957 94 埋弧焊剂 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂 GB T12470 2003 CO2实芯焊丝 气体保护电弧焊用碳钢 低合金钢焊丝 GB T8110 2008 CO2药芯焊丝 碳钢药芯焊丝 GB T10045 2001 焊条 碳钢焊条 GB T5117 1995 3 焊接设备 埋弧自动焊 ZD5 1000 型自动埋弧焊机 气体保护焊 KR500 型气体保护焊机 焊条电弧焊 SS630 硅整流焊机 四 焊接检验及力学性能试验四 焊接检验及力学性能试验 1 焊缝外观质量应符合JTG T F50 2011中表19 6 1的规定 2 焊缝外观质量检查合格后进行无损检测 对接焊缝和全熔透角 焊缝应沿焊缝全长进行超声波探伤 质量等级为 级 坡口角焊缝进行 超声波探伤 质量等级为 级 U肋焊缝进行磁粉探伤 质量等级为 级 3 焊缝接头力学性能的要求 3 1 拉伸试验结果 屈服强度 抗拉强度 延伸率 不低于母材标 准值 见下表 时 判为合格 当试验结果低于母材标准值时 允许从 同一试件上再取一个试样重新试验 若重新试验的结果不低于母材标准 值 则仍可判为合格 否则判为不合格 材质 板厚范围 mm ReL MPa Rm MPa A 50 345 490 20 Q345qD 50 100 335 490 21 3 2 焊缝 V 型缺口低温 20 冲击功不低于 47J 若冲击试验的 每一组 3 个 试样试验结果的平均值不低于规定值 且任一试验结果 4 不低于 0 7 倍的规定值 则判为合格 当试验结果未满足上述要求 允 许从同一试件上再取一组 3 个 附加试样重新试验 若总计 6 个试验 结果的平均值不低于规定值 且低于规定值的试验结果不多于 3 个 其 中 不得有 2 个以上的试验结果低于 0 7 倍的规定值 也不得有任一试 验结果低于 0 5 倍的规定值 则可仍判为合格 否则 判为不合格 3 3 对接接头弯曲 180 试样受拉面没有裂纹 或仅在棱角处有 撕裂且裂纹长度不大于 3mm 时 判为合格 当试验结果未满足上述要求 则允许从同一试件上再取一个试样重新试验 若试验结果满足上述要求 则仍判为合格 否则 判为不合格 3 4 接头硬度不大于 HV350 4 力学性能试验项目及试样数量 个 对接接头力学性能试验项目 试样数量见表1 全熔透角焊缝 坡口角焊缝 T形接头角焊缝力学性能试验项目 及试样数量见表2 表1 对接接头力学性能试验内容 试样数量表 试 件 型 式试 验 项 目 试验 数量 试 验 方 法 接头拉伸试验 1 焊缝金属拉伸试验 1 接头侧弯试验 180 d 2a 3a 1 焊缝金属和热影响区V型缺口低温冲 击试验 各3 对接焊缝 接头硬度试验 1 按 焊接接头机械 性能试验方法 GB2649 2654 侧弯时板厚 16mm时 d 2a 板厚 16mm时 d 3a 表2 角接接头力学性能试验项目 试样数量表 试 件 型 式试 验 项 目试验数量试 验 方 法 全熔透角焊缝焊缝金属拉伸试验 1 焊接接头机械性能试 5 焊缝金属和热影响区V型缺 口低温冲击试验 各3 接头硬度试验 1 焊缝金属拉伸试验 1 坡口角焊缝 T 形接头角焊缝 接头硬度试验 1 验方法 GB2649 2654 的规定进行 5 每一组试板进行一次宏观断面酸蚀试验 试验方法应符合 钢 的低倍组织及缺陷酸蚀试验方法 GB226 的规定 五 剪力钉焊接工艺评定五 剪力钉焊接工艺评定 1 试验用材料 剪力钉 ML15 13 60 钢材 Q345qD 12 400 400 2 剪力钉布置如右图所示 3 剪力钉焊接 采用专用 RSN 3000 型剪力钉焊机 指导性参数如 下表 伸出长度 mm 提升高度 mm 焊接时间 s 焊接电流 A 52 51 01000 4 焊缝要求及试验项目 焊缝挤出焊脚均匀饱满 外观质量合格 4 1 拉力试验 3 根 当拉力载荷达到 55 86KN 时 不得断裂 继续增大载荷直至拉断 断裂不发生在焊缝和热影响区内 4 2 弯曲试验 3 根 用手锤打击焊钉试件头部 使其弯曲 30 在试件的焊缝和热影响区不应产生肉眼可见的裂缝 六 焊接工艺评定报告的内容六 焊接工艺评定报告的内容 1 母材和焊接材料的型 牌 号 规格 化学成分和力学性能等 6 2 试板图 3 试件的焊接条件及施焊工艺参数 4 焊缝外观及探伤检验结果 5 力学性能试验及宏观断面酸蚀试验结果 6 结论 7 苏州宝带桥焊接工艺评定试验项目苏州宝带桥焊接工艺评定试验项目 一 对接焊缝 一 对接焊缝 编号 板厚 组合 坡口形式 焊接方法 工位 焊接材料 焊接工艺参数 代表焊缝 接头表中 序号 备注 SD120 35 埋弧自动焊 平位 H08Mn2E 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 上下弦节点 板对接 1 9 反面气刨 清根熔透 SD250 55 埋弧自动焊 平位 H08Mn2E 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 上下弦节点 板对接 9 反面气刨 清根熔透 SD312 12 气体保护焊打底 埋弧自动焊填充盖 面 平位 气体保护焊丝 ER50 6 1 2 CO2 参数 230 250A 23 25V 埋弧焊材 H08Mn2E 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 上下层桥面 板对接 39 反面贴陶 质衬垫单 面焊双面 成型 SD412 12 气体保护焊打底 埋弧自动焊填充盖 面 平位 气体保护焊丝 ER50 6 1 2 CO2 参数 230 250A 23 25V 埋弧焊材 H08Mn2E 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 桥面板大间 隙对接 39 反面贴陶 质衬垫单 面焊双面 成型 SD540 55 气体保护焊 平 仰位 E501T 1 1 2 CO2 平位 250 280A 28 30V 仰位 200 220A 20 25V 桁片对接 20 仰位焊接 后在平位 气刨清根 熔透 SD640 40 气体保护焊 立位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V 桁片对接 横梁腹板对 接 21 44 反面气刨 清根熔透 仰位 平位 8 编号 板厚 组合 坡口形式 焊接方法 工位 焊接材料 焊接工艺参数 代表焊缝 接头表中 序号 备注 SD712 12 气体保护焊 立位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V 横梁腹板与 弦杆对接 40 反面贴陶 质衬垫单 面焊双面 成型 SD812 12 气体保护焊 平位 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 横梁底板与 弦杆对接 43 反面贴陶 质衬垫单 面焊双面 成型 SD920 20 气体保护焊 平位 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 横梁底板与 弦杆对接 弦杆桥位对 接 41 38 反面贴陶 质衬垫单 面焊双面 成型 SD1050 50 气体保护焊 平位 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V W5 E5 节段 下弦杆与横 梁对接 45 反面贴陶 质衬垫单 面焊双面 成型 SD1120 35 气体保护焊 立位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V 弦杆桥位对 接 横梁腹 板与弦杆对 接 38 40 反面贴陶 质衬垫单 面焊双面 成型 SD1220 20 气体保护焊 仰位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V 弦杆桥位对 接 38 反面贴陶 质衬垫单 面焊双面 成型 SD1320 20 气体保护焊 平位 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 弦杆桥位大 间隙对接 38 反面贴陶 质衬垫单 面焊双面 成型 SD148 8 气体保护焊 仰位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V U 肋嵌补段 对接 46 反面加钢 衬垫单面 焊双面成 型 9 二 角焊缝 二 角焊缝 编号 板厚 组合 坡口形式 焊接方法 工位 焊接材料 焊接工艺参数 代表焊缝 接头表 中序号 备注 SR120 35 气体保护焊 平角位 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 先填充焊接 面 坡口 在面 气刨 清根熔透 SR220 35 气体保护焊 埋弧自动焊 平角位 气体保护焊丝 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 埋弧焊材 H08Mn2E 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 先在面 侧 焊接 2 道贴 角焊缝 在 面 气刨后 采用埋弧自 动焊焊接 熔透 SR335 30 气体保护焊 埋弧自动焊 平角位 气体保护焊丝 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 埋弧焊材 H08Mn2E 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 先采用气体 保护焊焊接 面 坡口 在面 气刨 后采用埋弧 自动焊焊接 熔透 SR455 50 气体保护焊 埋弧自动焊 平角位 气体保护焊丝 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 埋弧焊材 H08Mn2E 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 上下弦杆 主焊缝 5 6 1 3 14 先在面 侧 焊接 2 道贴 角焊缝 在 面 气刨后 采用埋弧自 动焊焊接 熔透 SR512 35 气体保护焊 平角位 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 上弦杆横 梁接头焊 缝 15 气刨清根熔 透 SR640 50 气体保护焊 埋弧自动焊 平角位 气体保护焊丝 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 埋弧焊材 H08Mn2E 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h W5 E5 下 弦杆中横 梁主焊缝 28 先采用气体 保护焊焊接 面 坡口 在面 气刨 后采用埋弧 自动焊焊接 熔透 10 编号 板厚 组合 坡口形式 焊接方法 工位 焊接材料 焊接工艺参数 代表焊缝 接头表 中序号 备注 SR740 55 气体保护焊 立角位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V 支墩处横 梁接头焊 缝 4 8 2 9 气刨清根熔 透 SR812 30 埋弧自动焊 平角位 焊材 H08MnA 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 气刨清根熔 透 SR912 30 气体保护焊 仰角位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V 气刨清根熔 透 SR1025 30 气体保护焊 平角位 E501T 1 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 上层桥面 系横梁腹 板与底板 桥面板间 焊缝 15 34 35 气刨清根熔 透 SP130 30 埋弧自动焊 平角位 焊材 H08MnA 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 腹杆主焊 缝 18 19 SP230 35 气体保护焊 立角位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V 弦杆上腹 杆接头板 焊缝 7 12 SP320 20 气体保护焊 平角位 ER50 6 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 纵向加劲 焊缝 2 10 16 17 2 7 11 编号 板厚 组合 坡口形式 焊接方法 工位 焊接材料 焊接工艺参数 代表焊缝 接头表 中序号 备注 SP48 12 气体保护焊 船型位 E501T 1 1 2 CO2 参数 230 250A 23 25V 30 40cm min U 肋角焊 缝 33 SP58 12 气体保护焊 仰角位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V U 肋嵌补 段角焊缝 47 ST112 20 埋弧自动焊 船型位 焊材 H08MnA 5 0 SJ101q 参数 650 700A 28 30V 24m h 下层桥面 横梁腹板 与底板焊 缝 23 ST212 20 气体保护焊 平位 ER50 6 1 2 CO2 参数 250 280A 28 30V 各类角焊 缝 3 11 2 2 26 30 31 32 36 37 ST312 20 气体保护焊 立位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V 各类角焊 缝 3 11 2 2 26 30 31 32 36 37 ST412 20 气体保护焊 仰位 E501T 1 1 2 CO2 参数 200 220A 20 25V 各类角焊 缝 3 11 2 2 26 30 31 32 36 37 12 附表 苏州宝带桥全桥主要接头形式表 序号接头位置板厚组合图示接头类型 焊接方法 焊接工位 备注 一 下弦杆 1 节点板不 等厚对接 30 35 20 35 20 45 30 55 对接 埋弧自动焊 平焊 气刨清根熔 透 2 顶 底 腹板上纵 向加劲 t 20 30 坡口角接 气体保护焊 平角焊 3 横隔板 角焊缝 t 12 16 T 型角接 气体保护焊 平 立角焊 4 支墩位置 隔板及加 劲焊缝 t 30 40 50 熔透 坡 口角接 气体保护焊 平 立角焊 隔板三面焊 位置待定 5 t1 30 20 t2 30 20 熔透角接 气体保护焊 埋弧自动焊 平角焊 节点板以外 部位 6 弦杆主棱 角焊缝 t1 30 20 t2 35 45 55 熔透角接 气体保护焊 埋弧自动焊 平角焊 节点板部位 13 序号接头位置板厚组合图示接头类型 焊接方法 焊接工位 备注 7 腹杆腹板 连接板及 加劲 t 20 30 40 坡口角接 气体保护焊 平 立角焊 8 横梁连接 板焊缝 t 40 50 熔透角接 气体保护焊 平 立角焊 仅 W5 E5 节 段 二 上弦杆 9 节点板不 等厚对接 20 35 20 45 50 55 对接 埋弧自动焊 平焊 10 顶 底 腹板上纵 向加劲 t 20 坡口角接 气体保护焊 平角焊 11 横隔板 角焊缝 t 12 16 30 T 型角接 气体保护焊 平 立 仰角焊 12 腹杆腹板 连接板及 加劲 t 20 30 40 50 坡口角接 气体保护焊 平 立角焊 14 序号接头位置板厚组合图示接头类型 焊接方法 焊接工位 备注 13 t1 20 50 30 t2 20 50 熔透角接 气体保护焊 埋弧自动焊 平角焊 节点板以外 部位 14 弦杆主棱 角焊缝 t1 20 50 t2 35 45 55 熔透角接 气体保护焊 埋弧自动焊 平角焊 节点板部位 15 横梁连接 板焊缝 t 12 20 25 熔透角接 气体保护焊 平 立角焊 三 腹杆 16 17 翼缘板 腹板上加 劲 t 20 30 坡口角接 气体保护焊 平角焊 18 19 翼缘板与 腹板间焊 缝 t 30 40 50 坡口角接 气体保护焊 或埋弧自动焊 平角焊 15 序号接头位置板厚组合图示接头类型 焊接方法 焊接工位 备注 四 工厂桁片制造 20 腹杆翼缘 板与弦杆 节点板对 接 30 35 35 40 40 45 40 55 30 55 50 55 对接 气体保护焊 平 仰焊 气刨清根 21 腹杆腹板 与弦杆腹 杆接头板 对接 30 30 40 40 50 50 对接 气体保护焊 立焊 气刨清根 五 下层桥面 22 桥面板单 元纵肋焊 缝 t 8 T 型角接 气体保护焊 平角焊 23t 10 T 型角接 气体保护焊 或埋弧自动焊 平 仰角焊 24 横梁主焊 缝 t 16 坡口 T 型角接 气体保护焊 或埋弧自动焊 平角焊 25t 8 T 型角接 气体保护焊 平 立角焊 26 横梁加劲 焊缝 t 16 T 型角接 气体保护焊 平角焊 16 序号接头位置板厚组合图示接头类型 焊接方法 焊接工位 备注 27 顶 底 腹板纵向 加劲 t 20 30 坡口角接 气体保护焊 平角焊 28 横梁腹板 与顶 底 板焊缝 t 40 50 熔透角接 气体保护焊 埋弧自动焊 平角焊 29 支座承压 板 立柱 承压板焊 缝 t 30 40 熔透角接