解放西路钢箱梁焊评计划书修正.docx

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解放西路钢箱梁焊评计划书修正

贵阳市解放西路钢箱梁

焊接工艺评定试验计划书

汇通申发钢结构股份有限公司

2015年9月

目录

1．结构形式1

2．试件接头型式2

3．焊接材料3

4．试件母材的准备4

5．试件焊接5

6．试件焊缝检验7

7．焊接接头性能试验8

焊接工艺评定试验计划书

1．结构形式

本结构为三环线北段综合改造工程，盘龙立交高架桥工程。

我公司承接的为主线高架桥第三和第四联钢箱梁。

结构钢板选材：

主材材质为Q345qD。

焊接板厚为8~24mm。

主要焊接接头有全熔透对接接头、全熔透T形接头、T形接头（无坡口）等。

为了保证焊接质量符合设计及标准要求，依据设计文件和《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）的要求应进行施工前的焊接工艺评定试验。

针对此桥焊接接头形式，选取有代表性的接头形式进行焊接工艺评定试验。

2．试件接头型式

2.1试件接头型式、焊接位置及焊接方法如表2所示。

表2：

试件接头型式、焊接位置及焊接方法

试件编号

简图

接头形式

焊接方法

焊接位置

母材/焊材

评定部位及适用范围

备注

DJ01

δ14+δ14V形坡口

反面清根

全熔透,

埋弧自动焊

平焊

Q345qD

/

H08Mn2E+

SJ101Q

钢板接长

顶、底、腹板接长

评定板厚10~21

钢板对接

DJ02

δ14+δ14V形坡口

反面清根

全熔透,

埋弧自动焊

平焊

Q345qD

/

ER50-6+H08Mn2E+

SJ101Q

钢板接长

顶、底、腹板接长

评定板厚10~21

钢板对接

DJ03

δ14+δ14V形坡口

反面陶质衬垫

全熔透,

药芯焊丝CO2气体保护焊打底、填充，

埋弧自动焊填充、盖面

平焊

Q345qD

/

E501T-1

H08Mn2E+

SJ101Q

钢板接长

顶板工地对接

评定板厚10~21

钢板对接

DJ04

δ14+δ14V形坡口

反面陶质衬垫

全熔透,

药芯焊丝CO2气体保护焊

平焊

Q345qD

/

E501T-1

钢板接长

底板工地对接

评定板厚10~21

钢板对接

DJ05

δ14+δ14V形坡口

反面陶质衬垫

部分熔透,

药芯焊丝CO2气体保护焊

立焊

Q345qD

/

E501T-1

钢板接长

腹板工地对接

评定板厚10~21

钢板对接

DJ06

δ10+δ10V形坡口

反面钢衬垫

全熔透,

药芯焊丝CO2气体保护焊

仰焊

Q345qD

/

E501T-1

钢板接长

U肋工地对接

评定板厚7~15

钢板对接

TJ01

δ14+δ16V形坡口

反面清根

全熔透,

实芯焊丝CO2气体保护焊

平角焊

Q345qD

/

ER50-6

钢板全熔透T接

腹板全熔透T接

评定板厚10~21

钢板T接

TJ02

δ10+δ14V形坡口

熔深,

实芯焊丝CO2气体保护焊

平角焊

Q345qD

/

ER50-6

钢板部分熔透T接

U肋部分熔透T接

评定板厚7~15

钢板T接

TJ03

δ10+δ14V形坡口

熔深,

药芯焊丝CO2气体保护焊

仰角焊

Q345qD

/

E501T-1

钢板部分熔透T接

U肋部分熔透T接

评定板厚7~15

钢板T接

TJ04

δ14+δ14无坡口

两侧K10

贴角焊,

实芯焊丝CO2气体保护焊

平角焊

Q345qD

/

ER50-6

隔板、加劲肋T形角焊缝

评定

钢板T形角焊缝

3．焊接材料

3.1Q345qD钢的焊接材料

3.1.1埋弧自动焊

H08Mn2E（Φ5.0）焊丝，配SJ101Q焊剂用于钢板的埋弧焊对接，焊丝，焊剂化学成份及熔敷金属力学性能应满足表3.1.1a，3.1.1b要求。

表3.1.1aH08Mn2E焊丝化学成份、熔敷金属力学性能（配合焊剂SJ101Q）铁锚焊材企标

牌号

化学成份

力学性能

C

Mn

Si

S

P

Rm

ReL

A

-20℃KV2

％

MPa

MPa

％

J

H08Mn2E

0.06~0.10

1.50~1.90

0.07

0.01

0.015

510

400

22

47

注：

表中数据单值化学成份为最大值，力学性能为最小值。

表3.1.1bSJ101Q（F5A4）化学成份、熔敷金属力学性能（配H08Mn2E）天高焊材企标

化学成份

力学性能

SiO2+TiO2

CaO+MgO

Al2O3+MnO

CaF2

P

S

Rm

ReL

A

-20℃Akv

％

MPa

MPa

％

J

18～28

28～35

20～30

18～25

0.040

0.030

510

400

22

47

注：

表中数据单值化学成份为最大值，力学性能为最小值。

3.1.2工地药芯焊丝CO2气体保护焊

工地CO2气体保护焊，采用药芯焊丝E501T-1（Φ1.2），保护气体CO2的纯度≥99.5%（体积法），其含水量不大于0.005%（重量法）。

瓶装气体的瓶内压力不低于1Mpa。

E501T-1焊丝熔敷金属化学成份和力学性能应符合表3.1.2要求。

表3.1.2E501T-1焊丝熔敷金属化学成份、力学性能铁锚焊材企标

牌号

化学成分

力学性能

C

Si

Mn

P

S

Ni

Rm

Rel

A

-40℃KV2

%

MPa

Mpa

%

J

YJ501Ni-1

0.12

0.8

1.5

0.03

0.03

0.80-1.10

510

400

20

47

注：

1.表中数据单值化学成份为最大值，力学性能为最小值。

3.1.3工厂实芯焊丝CO2气体保护焊

工厂CO2气体保护焊采用ER50-6（Φ1.2）焊丝。

焊丝化学成分和力学性能要求见表3.1.3。

表3.1.3ER50-6焊丝化学成份、熔敷金属力学性能铁锚焊材企标

牌号

化学成份

力学性能

C

Mn

Si

S

P

Rm

ReL

A

-20℃KV2

％

MPa

MPa

％

J

WH50-6

0.06~0.15

1.40~1.85

0.80~1.15

0.025

0.025

510

420

22

47

注：

1.表中数据单值化学成份为最大值，力学性能为最小值。

3.1.4手工焊焊条

采用E5015（Φ4.0）焊条；焊条熔敷金属化学成份、力学性能和扩散氢含量应符合表3.1.4要求。

表3.1.4E5015熔敷金属化学成份、力学性能和扩散氢含量铁锚焊材企标

牌号

化学成份

力学性能

C

Si

Mn

P

S

Rm

ReL

A

-40℃KV2

％

MPa

MPa

％

J

CJ507Q

0.10

0.60

1.0~1.60

0.020

0.015

490

390

22

47

注：

表中数据单值化学成份为最大值，力学性能为最小值。

4．试件母材的准备

4.1试件下料前，应收集核查钢材的炉批号及相应的质量证明书，并根据材质标准对所用材料进行化学成分及机械性能复验。

试件材质标准和复验结果应符合GB/T714-2008《桥梁用结构钢》的要求，具体见表4.1。

表4.1Q345qD试件材质标准GB/T714-2008

牌号

化学成份（％）

Q345qD

C

Si

Mn

P

S

Als

≤0.18

≤0.55

090-1.70

≤0.025

≤0.020

≥0.015

机械性能

板厚

屈服强度

抗拉强度

断后

伸长率

冷弯

V型缺口

低温冲击吸收功

mm

Rel（Mpa）

Rm（MPa）

（%）

（180°）

-20℃KV2（J）

≤50

345

490

20

D=2a、3a

≥47

50-100

335

厚度≤16mm钢板，断后伸长率提高1%。

4.2试件坡口采用机械加工的方法制备，组装前，焊接区母材表面作除锈、除尘处理。

4.3试件组装，两端安装引/熄弧板。

5．试件焊接

5.1本工程拟用焊接方法和焊接参数见表5。

表5：

焊接方法和焊接参数

焊接方法

焊材规格

焊接位置

焊接电流

电弧电压

焊道厚度

（焊接速度）

气体流量

（l/min）

气体保护焊

Φ1.2mm

平焊

220~280A

28~34V

3~5mm/道

15~20

仰焊、立焊

140~180A

焊条电弧焊

Φ4.0mm

平焊、横焊

140~160A

/

3~5mm/道

/

仰焊、立焊

120~140A

/

3~5mm/道

埋弧自动焊

Φ5.0mm

平焊

580~650A

28~36V

31~40cm/min

/

5.2主要的焊接工艺措施

5.2.1各种焊丝应具有一定的挺度，焊丝表面的镀铜应均匀致密，焊丝表面应无水分和油污，药芯焊丝随取随用，受潮后严禁使用；焊丝不可回收烘干使用。

5.2.2焊剂中不允许混入熔渣和脏物，重复使用的焊剂应用钢丝网筛过滤。

5.2.3焊条表面应无水分和油污，严禁使用受潮、变质以及药皮开裂、焊芯生锈的焊条；焊剂淋湿后严禁使用。

焊条、焊剂必须按表5.2规定烘干使用。

表5.2：

焊接材料的烘焙参数

焊接材料

烘干温度

保温时间

保存温度

说明

焊条

300～350℃

2h

100～150℃

焊材从保温箱中取出4h以上应重新烘干，焊剂随用随取。

焊剂

300～350℃

2h

100～150℃

5.2.4焊工（包括定位焊），必须有焊接资格证书，且只能从事焊工资格认定范围内的工作。

5.2.5焊接前应检查并确认所使用的设备工作状态正常，仪表工具良好、齐全可靠，方可施焊。

5.2.6施焊应严格执行焊接工艺，焊工应按照焊接试验作业指导书进行作业，不得随意变更参数。

5.2.7焊接工作宜在室内进行，施焊时，环境温度不应低于5℃，空气相对湿度不应高于80%。

环境温度低于5℃时，原不要求预热的接头应进行预热处理，预热温度80~120℃。

相对湿度高于80%时，焊前应用烤枪对焊区进行烘烤除湿，焊条、焊剂在空气中暴露时间不宜超过2小时。

室外作业时，宜在晴天进行，遇到风雨时，应设挡风板和遮雨棚。

5.2.8焊接选用直流电源，采用反极性连结（即试件接负极）。

5.2.9焊接前清除焊接区的锈尘。

多道焊时应将前道熔渣清除干净，并经检查确认无裂纹等缺陷后再继续施焊。

5.2.10焊接尽量采用多道焊，手工焊接时，焊条作适当横向摆动。

5.2.11预热及层间温度要求：

本次试验钢板常温下可不预热。

当环境温度低于5℃时，应进行预热处理，预热温度80~120℃。

层间温度不低于预热温度，当低于预热温度时，需重新预热；控制在150℃～180℃左右，且不超过250℃。

5.2.12零件加工及组装，其坡口角度、钝边尺寸和组装间隙应满足试件图要求，并做好检测记录。

5.2.13焊接时应做好过程记录。

（包括：

环境温度、湿度、坡口角度、组装间隙、焊接电流、电压及速度、焊道厚度等）

6．试件焊缝检验

焊缝检验标准执行《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）和设计文件要求。

所有试件焊接后均经焊缝外观检查和内部超声波探伤。

焊缝外观成形应良好，无气孔、夹渣、咬边、未填满弧坑等缺陷。

焊接完成24小时后做超声波探伤检验，超声波按《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345-1989）规定检测，对接焊缝和熔透角焊缝质量等级应达到Ⅰ级，对接焊缝超声波探伤合格后，还须进行射线探伤，射线探伤范围为焊缝全长，质量标准达GB3323-2005规定的照相等级B级/焊缝内部质量Ⅱ级。

非熔透角焊缝应沿焊缝全长进行超声波探伤，质量等级为Ⅱ级。

7．焊接接头性能试验

7.1接头试验项目

接头焊接试验项目如表7.1所示。

表7.1：

接头性能试验项目

试样型式

试验项目

试样数量

试验方法

对接接头试件

接头拉伸（拉板）试验

1

1）按《焊接接头机械性能试验方法》（GB2649-2654）的规定。

2）熔透角焊缝的取样参照有关规定执行。

焊缝金属拉伸试验

1

接头侧弯试验①

1

低温冲击试验②

6

接头硬度试验

1

宏观断面酸蚀试验

1

全熔透角接试件

焊缝金属拉伸试验

1

低温冲击试验②

6

宏观断面酸蚀试验

1

接头硬度试验

1

T形接头试件

焊缝金属拉伸试验

1

宏观断面酸蚀试验

1

接头硬度试验

1

注①对接接头侧弯试验，弯曲角α=180°。

②缺口开在焊缝中心、热影响区即熔合线外1.0mm处各3个。

注：

Q345qD在-20℃下进行试验.

7.2焊接试验结果要求

1）对Q345qD钢，当拉伸试验结果（屈服强度、抗拉强度及拉棒的延伸率）应满足以下要求：

①屈服强度不低于基材的标准值；②延伸率不低于基材标准值。

当试验结果低于基材标准值，则允许从同一试件上再取一个试样重新试验，若试验结果不低于基材标准值，则仍可判为合格，否则，判为不合格。

2）接头侧弯试验结束后，若试样受拉面上的裂纹总长不大于试样宽度的15%，且单个裂纹长度不大于3mm，则判为合格；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）不同牌号基材的焊接接头V型缺口低温冲击试验，应满足下表要求。

钢种

试验温度℃

冲击功（KV2/J）

Q345qD

-20

≥47

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）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倍规定值），则仍可判为合格，否则，判为不合格。

4）当焊接接头的硬度值不大于HV350时，则判为合格，否则，判为不合格。

5）力学性能试验结束后，若发现试样断口上有超差的缺陷，应查明产生该缺陷的原因并决定试验结果是否有效。

6）每一评定应作一次宏观断面酸蚀试验，试验方法应符合现行国家标准《钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验方法》（GB226-1991）的规定；焊缝成型系数应为1.3～2.0。