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焊接工艺评定方案(修订)

苏州宝带东路跨运河钢桁梁制造

焊接工艺评定方案（修订）

编制：

复核：

审核：

批准：

中铁九桥工程有限公司
2013年09月
一、总则
苏州宝带东路跨运河钢桁梁主体结构采用Q345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》（ 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
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
1、母材
本次试验用钢板包括厚度为8、12、20、25、30、35、40、50、55的Q345材质钢板。符合714-2008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：
①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H082E（φ5.0）焊丝，配合101q焊剂。
②上下层桥面板对接焊缝填充盖面层焊接采用H082E（φ5.0）焊丝，配合101q焊剂。
③工型腹杆、桥面系T型横梁主焊缝采用H08（φ5.0）焊丝，配合101q焊剂。
2.2 2气体保护焊：
①上下弦杆件腹杆接头板、横梁接头板焊缝采用药芯焊丝E5011（φ1.2）焊接。
②上层桥面U肋焊缝采用药芯焊丝E5011（φ1.2）焊接，下层桥面纵向板肋焊缝采用实芯焊丝50-6（φ1.2）焊接；弦杆、腹杆纵向加劲肋采用实芯焊丝50-6（φ1.2）焊接。
③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E5011（φ1.2）焊接。
④桥面板对接焊缝打底层焊接采用实芯焊丝50-6（φ1.2）；横梁腹板、底板与上下弦杆工地连接焊缝采用药芯焊丝E5011（φ1.2）焊接；上下弦杆件之间工地对接焊缝采用药芯焊丝E5011（φ1.2）焊接。
⑤各类连接角焊缝平位采用实芯焊丝50-6（φ1.2）焊接，立、仰位采用药芯焊丝E5011（φ1.2）焊接。
2.3焊条电弧焊：用于定位焊。采用焊条E5015（φ3.2）。
以上选用焊材除H082E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
埋弧焊丝
《熔化焊用钢丝》
14957-94
埋弧焊剂
《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》
12470-2003
2实芯焊丝
《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》
8110-2008
2药芯焊丝
《碳钢药芯焊丝》
10045-2001
焊条
《碳钢焊条》
5117-1995
3、焊接设备
埋弧自动焊：5－1000型自动埋弧焊机
气体保护焊：500型气体保护焊机
焊条电弧焊：630硅整流焊机
四、焊接检验及力学性能试验
1、焊缝外观质量应符合 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Ⅰ级；坡口角焊缝进行超声波探伤，质量等级为Ⅱ级；U肋焊缝进行磁粉探伤，质量等级为Ⅱ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
()

()

()
A
(%)
Q345
≤50
≥345
≥490
≥20
＞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350。
4、力学性能试验项目及试样数量（个）
① 对接接头力学性能试验项目、试样数量见表1。
② 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
对接焊缝
接头拉伸试验
1
按《焊接接头机械性能试验方法》2649～2654；
侧弯时板厚δ≤16mm时，2a, 板厚δ>16mm时，3a 。
焊缝金属拉伸试验
1
接头侧弯试验（α=180°2a,3a）
1
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
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验方法》2649～2654的规定进行
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
坡口角焊缝、T 形接头角焊缝
焊缝金属拉伸试验
1
接头硬度试验
1
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》（226）的规定。
五、剪力钉焊接工艺评定
1、试验用材料

剪力钉：15 13×60
钢材：Q345 12×400×400
2、剪力钉布置如右图所示：
3、剪力钉焊接：采用专用3000型剪力钉焊机，指导性参数如下表：
伸出长度
()
提升高度
()
焊接时间
(s)
焊接电流
(A)
5
2.5
1.0
1000
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55.86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
1、母材和焊接材料的型（牌）号、规格、化学成分和力学性能等。
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。
苏州宝带桥焊接工艺评定试验项目
（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
1
20+35

埋弧自动焊（平位）
H082E(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
上下弦节点板对接
（1、9）
反面气刨清根熔透
2
50+55

埋弧自动焊（平位）
H082E(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
上下弦节点板对接
（9）
反面气刨清根熔透
3
12+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：50-6(Φ1.2)2
参数：230-250A 23-25V
埋弧焊材：H082E(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
上下层桥面板对接
（39）
反面贴陶质衬垫单面焊双面成型
4
12+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：50-6(Φ1.2)2
参数：230-250A 2325V
埋弧焊材：H082E(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
桥面板大间隙对接
（39）
反面贴陶质衬垫单面焊双面成型
5
40+55

气体保护焊（平+仰位）
E5011(Φ1.2) + 2
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
6
40+40

气体保护焊（立位）
E5011(Φ1.2) 2
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
7
12+12

气体保护焊（立位）
E5011(Φ1.2) 2
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
8
12+12

气体保护焊（平位）
E5011(Φ1.2) + 2
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
9
20+20

气体保护焊（平位）
E5011(Φ1.2) + 2
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
10
50+50

气体保护焊（平位）
E5011(Φ1.2) + 2
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
11
20+35

气体保护焊（立位）
E5011(Φ1.2) 2
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
12
20+20

气体保护焊（仰位）
E5011(Φ1.2) 2
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
13
20+20

气体保护焊（平位）
E5011(Φ1.2) + 2
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
14
8+8

气体保护焊（仰位）
E5011(Φ1.2) 2
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
（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
1
20+35

气体保护焊（平角位）
E5011(Φ1.2) + 2
参数：250-280A 28-30V
上下弦杆主焊缝
（5、6、13、14）
先填充焊接面①坡口，在面②气刨清根熔透
2
20+35

气体保护焊+埋弧自动焊（平角位）
气体保护焊丝：E5011(Φ1.2) + 2
参数：250-280A 28-30V
埋弧焊材：H082E(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
先在面①侧焊接2道贴角焊缝，在面②气刨后采用埋弧自动焊焊接，熔透
3
35+30

气体保护焊+埋弧自动焊（平角位）
气体保护焊丝：E5011(Φ1.2) + 2
参数：250-280A 28-30V
埋弧焊材：H082E(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24m
先采用气体保护焊焊接面①坡口，在面②气刨后采用埋弧自动焊焊接，熔透
4
55+50

气体保护焊+埋弧自动焊（平角位）
气体保护焊丝：E5011(Φ1.2) + 2
参数：250-280A 28-30V
埋弧焊材：H082E(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
先在面①侧焊接2道贴角焊缝，在面②气刨后采用埋弧自动焊焊接，熔透
5
12+35

气体保护焊（平角位）
E5011(Φ1.2) + 2
参数：250-280A 28-30V
上弦杆横梁接头焊缝（15）
气刨清根熔透
6
40+50

气体保护焊+埋弧自动焊（平角位）
气体保护焊丝：E5011(Φ1.2) + 2
参数：250-280A 28-30V
埋弧焊材：H082E(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
W5(E5)下弦杆中横梁主焊缝
（28）
先采用气体保护焊焊接面①坡口，在面②气刨后采用埋弧自动焊焊接，熔透
7
40+55

气体保护焊（立角位）
E5011(Φ1.2) 2
参数：200-220A 20-25V
支墩处横梁接头焊缝（4、8、29）
气刨清根熔透
8
12+30

埋弧自动焊（平角位）
焊材：H08(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
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
9
12+30

气体保护焊（仰角位）
E5011(Φ1.2) 2
参数：200-220A 20-25V
气刨清根熔透
10
25+30

气体保护焊（平角位）
E5011(Φ1.2) + 2
参数：250-280A 28-30V
气刨清根熔透
1
30+30

埋弧自动焊（平角位）
焊材：H08(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
腹杆主焊缝
（18、19）

2
30+35

气体保护焊（立角位）
E5011(Φ1.2) 2
参数：200-220A 20-25V
弦杆上腹杆接头板焊缝
（7、12）

3
20+20

气体保护焊(平角位)
50-6(Φ1.2) + 2
参数：250-280A 28-30V
纵向加劲焊缝
（2、10、16、17、27）

4
8+12

气体保护焊（船型位）
E5011(Φ1.2) 2
参数：230-250A 23-25V 30-40
U肋角焊缝
（33）

5
8+12

气体保护焊（仰角位）
E5011(Φ1.2) 2
参数：200-220A 20-25V
U肋嵌补段角焊缝
（47）

1
12+20

埋弧自动焊（船型位）

焊材：H08(Φ5.0)101q
参数：650-700A 28-30V 24
下层桥面横梁腹板与底板焊缝(23)

2
12+20

气体保护焊(平位)
50-6(Φ1.2) + 2
参数：250-280A 28-30V
各类角焊缝(3、11、22~26、30、31、32、36、37)

3
12+20

气体保护焊（立位）
E5011(Φ1.2) 2
参数：200-220A 20-25V
各类角焊缝(3、11、22~26、30、31、32、36、37)

4
12+20

气体保护焊（仰位）
E5011(Φ1.2) 2
参数：200-220A 20-25V
各类角焊缝(3、11、22~26、30、31、32、36、37)

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
20/30

坡口角接
气体保护焊
平角焊

3
横隔板
角焊缝
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
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
弦杆主棱角焊缝
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
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
7
腹杆腹板连接板及加劲
20/30/40

坡口角接
气体保护焊
平/立角焊

8
横梁连接板焊缝
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
20

坡口角接
气体保护焊
平角焊

11
横隔板
角焊缝
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
20/30/40/50

坡口角接
气体保护焊
平/立角焊

13
弦杆主棱角焊缝
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
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
12/20/25

熔透角接
气体保护焊
平/立角焊

三、腹杆
16
翼缘板、腹板上加劲
20/30

坡口角接
气体保护焊
平角焊

17

18
翼缘板与腹板间焊缝
30/40/50

坡口角接
气体保护焊
或埋弧自动焊
平角焊

19

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
8

T型角接
气体保护焊
平角焊

23
横梁主焊缝
10

T型角接
气体保护焊
或埋弧自动焊
平/仰角焊

24
16

坡口型角接
气体保护焊
或埋弧自动焊
平角焊

25
横梁加劲焊缝
8

T型角接
气体保护焊
平/立角焊

26
16

T型角接
气体保护焊
平角焊

27
顶、底、腹板纵向加劲
20/30

坡口角接
气体保护焊
平角焊
W5(E5)节段下弦杆中横梁
28
横梁腹板与顶、底板焊缝
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
30/40

熔透角接
气体保护焊
平/立角焊
六、上层桥面
30
顶板一字肋焊缝
10/16

T型角接
气体保护焊
平角焊
106
168
31
挑梁焊缝
12

T型角接
气体保护焊
平角焊

32
10

T型角接
气体保护焊
平/立角焊

33
U肋焊缝
8

坡口角接
气体保护焊
船型焊

34
横梁主焊缝
12

熔透角接
气体保护焊
或埋弧自动焊
平/仰角焊

35
25

熔透角接
气体保护焊
或埋弧自动焊
平角焊
W5(E5)节段箱型横梁
36
横梁加劲焊缝
10

T型角接
气体保护焊
平/立角焊

37
16

T型角接
气体保护焊
平角焊

七、工地焊接
38
上下弦杆件之间全断面对接
20/30
对接
气体保护焊
平/立/仰焊
背面贴陶质衬垫单面焊双面成型
39
上下层桥面板对接
10/12
对接
气体保护焊
+埋弧自动焊
平焊
背面贴陶质衬垫单面焊双面成型
40
上层桥面系横梁腹板与上弦杆对接
12+12
25+25
对接
气体保护焊
立焊
背面贴陶质衬垫单面焊双面成型
41
上层桥面系横梁底板与上弦杆对接
20+20
对接
气体保护焊
平焊
背面贴陶质衬垫单面焊双面成型
42
下层桥面系横梁腹板与下弦杆连接
10/16
坡口角接
气体保护焊
立角焊

43
下层桥面系横梁底板与下弦杆对接
12/16
对接
气体保护焊
平焊
背面贴陶质衬垫单面焊双面成型
44
W5(E5)节段下弦杆中横梁腹板与下弦杆对接
50+40/50
对接
气体保护焊
立焊
气刨清根
45
W5(E5)节段下弦杆中横梁底板与下弦杆对接
50+50
对接
气体保护焊
平焊
背面贴陶质衬垫单面焊双面成型
46
U肋嵌补段对接
8
对接
立/仰焊
反面贴钢衬垫
47
U肋嵌补段角焊缝
8
角接
仰角焊

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