海翔改造工程焊评方案526DOC.docx
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海翔改造工程焊评方案526DOC
海翔大道与田集连线立交工程
钢箱梁工程
焊接工艺评定试验方案
中铁一局集团有限公司
编制
审核
批准
2016年5月
目录
一、工程概况3
二.试验目的3
三、编制依据4
四、焊缝接头类型4
五.试验内容5
1焊接工艺评定标准5
2评定用钢板5
3焊接方法5
4焊接材料5
5焊接设备6
6试验项目6
焊道8
电流(A)8
电压(V)8
焊道9
电流(A)9
电压(V)9
7、 试验及检验内容13
六.焊接工艺评定报告的内容14
海翔大道与田集连线立交工程钢箱梁
焊接工艺评定试验方案
为保证海翔大道与田集连线立交改造工程钢箱梁焊接质量,针对本桥结构形式、所使用的钢材材质和焊接接头的质量要求,结合公司多年桥梁钢结构生产中对Q345qC钢的焊接经验,对各种接头型式拟选定的坡口形式、坡口尺寸、焊接材料以及焊接工艺进行焊接工艺评定试验。
一、工程概况
海翔大道与田集连接线立交改造工程钢箱梁部分共有五个节段:
1、A匝道桥桥梁中心桩号AK0+331.802,钢箱梁布置在匝道第二联,跨径布置为(28+38+23+28)m;
2、C匝道1号桥桥梁中心桩号CK0+253.015,钢箱梁布置在匝道第一联,跨径布置为(30+30)m;
3、C匝道2号桥桥梁中心桩号CK0+643.382,钢箱梁布置在匝道第一联,跨径布置为(28+36+28)m;
4、F匝道桥桥梁中心桩号FK0+446.163,钢箱梁布置在匝道的第二、四联跨径布置为(3×34)+(2×23)m;
A匝道第二联钢箱梁采用单箱双室截面,钢材材质为Q345qc。
钢箱梁梁高1.7米,桥面横坡采用箱梁绕箱梁顶面道路设计线为旋转点刚性旋转形成。
桥面顶宽10.5米,底宽5.55米,两侧悬臂2.2米,桥面采用正交异性板结构,一般断面顶板板厚16mm,钢箱梁顶下设U型纵向加劲肋,加劲肋厚8mm,间距300mm左右,顶板悬臂下设L型加劲肋,板厚10mm,间距350mm;一般断面地板板厚14mm,底板纵肋采用I型焊接截面,纵肋间距为300mm左右。
横隔板一般间距2.0m,为了便于节段间现场施焊,横隔板上布置进人孔。
腹板一般板厚16mm,在支点附近变厚到20mm,腹板设四道纵向加劲肋,布置间距离350mm。
支点处横隔梁由于承受较大的横向荷载,支点附近范围内顶、底板及横隔板板厚均适当加厚,最大板厚加至28mm。
梁底由于桥面纵坡、横坡的变化,通过支座垫块予以调整,以便水平放置支座。
为了便于钢箱梁的养护,钢箱梁两端设封端隔板。
C1匝道第一联钢箱梁采用单箱双室截面。
C2匝道第一联钢箱梁采用单箱双室截面。
F匝道第二联钢箱梁采用单箱双室截面。
F匝道第四联钢箱梁采用单箱双室截面。
二.试验目的
1、选定适合本工程Q345qC钢材的焊接材料;
2、对各种不同的焊接接头选择合理的坡口形式和坡口尺寸;
3、选择能够满足各接头的焊接工艺,使其焊缝内外部质量及焊接接头的各项力学性能全面达到设计图和相关标准的要求。
三、编制依据
1、海翔大道与田集连线立交改造工程施工图设计;
2、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)。
四、焊缝接头类型
1、熔透焊对接接头
1)、钢板接料(拼板、平位焊)
顶板t16+t16t20+t20t28+t28t16+t20(不等厚)t16+28(不等厚)
底板t14+t14t20+t20t28+t28t14+t20(不等厚)t14+t28(不等厚)
腹板t16+t16t20+t20t16+t20(不等厚)
2)、顶板与顶板对接接头t16+t16(平位焊)
3)、底板与底板的对接接头t14+t14(平位焊)
4)、腹板与腹板的对接接头t16+t16(立位焊)
5)、u肋或条肋的对接接头u肋t8+t8(仰位、立位)条肋t12+t12(平位、立位)挑臂加劲角钢t10+t10(平位、立位)
2、熔焊T型角焊缝
1)、u肋与顶板组对(u肋坡口熔透)t8+t16(平位)
2)、挑臂加劲角钢与顶板组对(角钢坡口熔透)t10+t16(平位)
3)、A、C2横隔梁与顶板t28+28(仰位)、横隔梁与底板t28+28(横位)、横隔板与腹板t28+20(立位)。
3、贴角焊缝
1)、横隔板与顶板、底板、腹板的组对(t10<隔板>+t16<顶>+t14<底>+t16<腹>K=10、仰位、横位、立位)
2)、横隔梁与顶板、底板、腹板的组对(t20<横梁>+t20<顶板>+t20<底板>+t20<腹板>或t28<横梁>+t28<顶板>+t28<底板>+t28<腹板>K=20仰位、横位、立位)
3)、腹板与顶板、底板组对t16<腹板>+t16<顶板>+t14<底板>K=16仰位、横位或t20<腹板>+t20(28)<顶板>+t20(28)<底板>,K=16、仰位、横位
4)、条肋与腹板、底板组对t12<条肋>+t16(14)<腹板或底板>K=12平位
5)、人孔圈与隔板组对t10<人孔圈>+t10<隔板>K=8平位
6)、无横隔板处加劲肋与腹板t10<加劲肋>+t16<腹板>K=10立位
7)、横隔梁加劲肋组对t20<加劲肋>+t20(28)<横隔梁>K=12平位
8)、其他角焊缝
9)、剪力钉焊缝
五.试验内容
1焊接工艺评定标准
本项目焊接工艺评定依照《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)附录F1的相关规定执行,根据本桥采用的钢材材质及结构特点,选择有代表性的接头进行焊接工艺评定试验,这些接头在标准认可范围内可覆盖所有焊接接头。
其结果除满足《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)要求外,还需满足本项目设计图纸的技术要求。
2评定用钢板
本项目主材均采用Q345qC,应符合《桥梁用结构钢》(GB/T714-2008)的规定。
3焊接方法
根据焊缝不同的位置和接头形式,本次试验所采用的焊接方法有:
埋弧自动焊(SAW)、实心焊丝CO2气体保护焊(GMAW)、药芯焊丝CO2气体保护焊(FCAW-G)、焊钉螺柱焊(SW-P)四种焊接方法。
4焊接材料
根据本工程试验用钢板,选择与其相匹配的焊接材料,拟选用的焊接材料见表1。
表1本工程拟选用焊接材料及符合标准
名称
型号
标准名称
标准编号
焊条
E5015
《非合金钢及细晶粒钢焊条》
GB/T5117-2012
CO2焊实心焊丝
ER50-6
《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》
GB/T8110-2008
CO2焊药芯焊丝
E501T-1
《碳钢药芯焊丝》
GB10045-2001
埋弧焊丝
H08MnA
《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》
GB/T5293-1999
埋弧焊剂
SJ101
《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》
GB/T5293-1999
5焊接设备
埋弧自动焊采用MKR-1250型焊机;
CO2气保护焊采用KR500型焊机;
剪力钉的焊接采用RSN系列电弧螺柱焊机。
(或CO2焊机)
6试验项目
试验项目见表2。
表2:
海翔大道与田集连线立交改造工程钢箱梁工程焊接工艺评定试验项目及拟采用工艺参数(对接溶透焊缝)
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
熔敷简图
拟采用的焊接工艺参数
焊道
电流(A)
电压(V)
焊速(m/h)
气体量(l/min)
层温(℃)
XD1
16+16
Q345qC
平位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2);
埋弧焊
H08MnA(Φ4)+SJ101
钢板接料
1
280±20
30±2
25±2
—
≤200
2
300±20
30±2
25±2
—
≤200
3
500
35±2
25±2
—
≤200
XD2
16+16
Q345qC
平位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2);
埋弧焊
H08MnA(Φ4)+SJ101;
陶瓷衬垫TG-2.0Z
顶(底)板
对接
1
240±20
28±2
—
15~20
≤200
2
280±20
30±2
—
15~20
≤200
3
550±30
35±2
25±2
—
≤200
XD3
16+16
Q345qC
立位
药芯焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2);
陶瓷衬垫TG-2.0Z
腹板对接
1
150±15
22±2
—
10~15
≤200
2
170±15
24±2
—
10~15
≤200
3
220±20
25±2
—
10~15
≤200
XD4
16+16
Q345qC
平位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2);
埋弧焊
08MnA(Φ4)+SJ101q;
陶瓷衬垫TG-2.02M
顶(底)板桥位可能出现的
大间隙对接
1、2
240±20
28±2
—
15~20
≤200
3~5
280±20
30±2
—
15~20
≤200
6~8
550±30
35±2
25±2
—
≤200
表2:
海翔大道与田集连线立交改造工程钢箱梁工程焊接工艺评定试验项目及拟采用工艺参数(对接溶透焊缝)
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
熔敷简图
拟采用的焊接工艺参数
焊道
电流(A)
电压(V)
焊速(m/h)
气体量(l/min)
层温(℃)
XD5
12+12
Q345qC
立位
药芯焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2);
陶瓷衬垫TG-2.0Z
条肋嵌补段对接
1
150±15
24±2
—
10~15
≤200
2
170±15
26±2
—
10~15
≤200
XD6
8+8
Q345qC
仰位
药芯焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2);
钢衬垫
U肋嵌补段对接
1
180±15
26±2
—
15~20
≤200
2
180±15
26±2
—
15~20
≤200
XD7
8+8
Q345qC
立位
药芯焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2);
钢衬垫
U肋嵌补段对接
1
150±15
22±2
—
10~15
≤200
2
170±15
24±2
—
10~15
≤200
表2:
海翔大道与田集连线立交改造工程钢箱梁工程焊接工艺评定试验项目及拟采用工艺参数(T型溶透焊缝)
XR1
8+16
Q345qC
横位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2)
U肋熔透角焊缝
1
280±20
30±2
—
15~20
≤200
2
280±20
30±2
—
15~20
≤200
XR2
10+16
Q345qC
横位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2)
悬臂角钢与面板熔透角焊缝
1、2
280±20
30±2
—
15~20
≤200
3、4
280±20
30±2
—
15~20
≤200
XR3
28+28
Q345pc
仰位
药芯焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2);
(A、C2)横隔梁与顶板熔透角焊缝
1-3
170±15
24±2
—
10~15
≤200
4、5
170±15
24±2
—
10~15
≤200
6、7
170±15
24±2
—
10~15
≤200
XR4
28+28
Q345pc
横位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2)
(A、C2)横隔梁与底板熔透角焊缝
1-3
280±20
30±2
—
15~20
≤200
4、5
280±20
30±2
—
15~20
≤200
6、7
280±20
30±2
—
15~20
≤200
XR5
28+28
Q345pc
立位
药芯焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2);
(A、C2)横隔梁与腹板熔透角焊缝
1-3
170±15
24±2
—
10~15
≤200
4、5
170±15
24±2
—
10~15
≤200
6、7
170±15
24±2
—
10~15
≤200
表2:
海翔大道与田集连线立交改造工程钢箱梁工程焊接工艺评定试验项目及拟采用工艺参数(贴角焊缝)
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
熔敷简图
拟采用的焊接工艺参数
焊道
电流(A)
电压(V)
焊速(m/h)
气体量(l/min)
层温(℃)
XT1
10+14
Q345qC
横位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2)
横隔板与底板
1、2
280±20
30±2
—
15~20
≤200
3、4
280±20
30±2
—
15~20
≤200
XT2
10+16
Q345qC
立位
药心焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2)
横隔板与腹板
1、2
170±15
24±2
—
10~15
≤200
3、4
170±15
24±2
—
10~15
≤200
XT3
10+16
Q345qC
仰位
药心焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2)
横隔板与顶板
1、2
170±15
24±2
—
10~15
≤200
3、4
170±15
24±2
—
10~15
≤200
XT4
20+20
Q345qC
横位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2)
横隔梁与底板
1-3
280±20
30±2
—
15~20
≤200
4-6
280±20
30±2
—
15~20
≤200
XT5
20+20
Q345qC
立位
药心焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2)
横隔梁与腹板
1-3
170±15
24±2
—
10~15
≤200
4-6
170±15
24±2
—
10~15
≤200
XT6
20+20
Q345qC
仰位
药心焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2)
横隔梁与顶板
1-3
170±15
24±2
—
10~15
≤200
4-6
170±15
24±2
—
10~15
≤200
XT7
16+16
Q345qC
横位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2)
腹板与底板
1-3
280±20
30±2
—
15~20
≤200
4-6
280±20
30±2
—
15~20
≤200
XT8
16+16
Q345qC
仰位
药心焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2)
腹板与顶板
1-3
170±15
24±2
—
10~15
≤200
4-6
170±15
24±2
—
10~15
≤200
XT9
12+14
Q345qC
横位
实心焊丝CO2气保焊
ER50-6(Φ1.2)
条肋与底板
1、2
280±20
30±2
—
15~20
≤200
3、4
280±20
30±2
—
15~20
≤200
XT10
12+16
Q345qC
立位
药心焊丝CO2气保焊
E501T-1(Φ1.2)
条肋与腹板
1、2
170±15
24±2
—
10~15
≤200
3、4
170±15
24±2
—
10~15
≤200
7、 试验及检验内容
1)焊缝外观质量应符合JTG/TF50-2011中19.6.1的规定。
2)焊缝外观质量检查合格后应沿焊缝全长进行超声波探伤。
质量等级应符合JTG/TF50-2011中19.6.2的规定。
3)焊缝接头力学性能的要求
①焊缝强度:
焊缝屈服强度和抗拉强度不低于母材标准值。
②焊缝金属伸长率:
不低于母材标准值。
③接头韧性:
对接焊缝和熔透角焊缝接头0℃冲击功不低于47J。
④侧弯:
对接接头弯曲180°,试样受拉面上没有裂纹,或仅在棱角处有撕裂且裂纹长度不大于3mm,则判为合格。
⑤接头硬度不大于HV10350。
⑥剪力钉弯曲试验应符合以下规定:
用锤击或套管将焊钉试件头部弯曲30°,在焊缝和热影响区不应产生肉眼可见的裂纹。
使用套管进行试验时,套管下端距离焊缝上端不得小于一倍栓钉直径。
⑦剪力钉拉伸试验应符合以下规定:
拉力载荷达到119.28KN时不得断裂;继续增大拉力载荷直至拉断,断口位置不应在焊缝和热影响区。
4)力学性能试验项目及试样数量(个)
焊接工艺评定试验力学性能试验项目、试样数量见表3。
表3焊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
对接接头试件
接头拉伸(拉板)试验
1
按《焊接接头机械性能试验方法》(GB2649~2654)。
弯曲:
板厚δ≤16mm时,d=2a;
板厚δ>16mm时,d=3a;
d为弯心直径,a为试样厚度。
焊缝金属拉伸试验
1
接头侧弯试验(α=180°)
1
低温冲击试验(0℃)
焊缝金属
3
熔合线外1mm或0.5mm
3
接头硬度试验
1
熔透角接试件
焊缝金属拉伸试验
1
低温冲击试验(0℃)
焊缝金属
3
熔合线外1mm或0.5mm
3
接头硬度试验
1
T型接头试件
焊缝金属拉伸试验
1
接头硬度试验
1
注:
a.粗丝埋弧焊时为熔合线外1.0mm,CO2气体保护焊或细丝埋弧焊时为熔合线外0.5mm;
b.T型接头角焊缝的焊脚尺寸≤8mm时,可用焊脚尺寸为10mm的试验结果代替。
5)焊接接头力学性能试样的制取
试样的制取和试验按照GB2650~2654执行。
熔透角焊缝取样位置按照图1进行取样。
图1熔透角焊缝冲击试样取样位置
6)每一组试板进行一个宏观断面酸蚀试验,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。
通过断面检查,还应满足以下要求:
①断面无裂纹、气孔、夹渣及未熔合等缺陷;
②焊缝成型美观;
③对接焊缝,必须全熔透;
④坡口角焊缝的焊缝熔深达到设计要求;
⑤T型角焊缝焊角尺寸达到要求。
六.焊接工艺评定报告的内容
评定报告应包括下列内容:
①母材和焊接材料的质量保证书和复验报告等;
②试板图;
③试件的焊接条件、施焊日期、工艺参数;
④焊接接头外观检验及无损检验结果;
⑤力学性能试验结果;
⑥宏观断面酸蚀试验结果;
⑦评定结论。
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