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系杆拱桥拱肋焊接工艺试验

2012-03-23刘琦

城市建设理论研究 2012年4期
关键词:焊接

刘琦

摘要:针对系杆拱拱肋焊接工艺试验,研究了焊接试验材料及设备的选取,对拱肋焊接代表焊缝位置进行了对接焊缝、角焊缝和溶透焊缝试验,并从焊缝外观质量、无损检测和焊缝接头力学性能等方面进行质量控制,结果表明试验所采用的焊接工艺合理、工艺参数正确,焊接接头的力学性能全部满足设计要求。

关键词:系杆拱;拱肋;焊接;工艺试验

Abstract: based on the bowstring arch bridge arch rib welding process tests, and the welding materials and equipment selection of test, arch rib representatives to the position of the welding welding the butt weld, Angle and soluble weld seam through test, and from a welding the appearance quality, nondestructive testing and weld joint mechanical properties and so on quality control, the results show that the experiment the reasonable welding technology, process parameters correctly, the mechanical properties of welding joint all meet the design requirements.

Keywords: bowstring arch bridge; The arch rib; Welding; Process test

中图分类号:U445.5 文献标识码:A文章编号:

工程概况

宁波枢纽北环线新建工程镇海支线特大桥为1-96m下承式钢管混凝土平行系杆拱桥,拱肋采用哑铃型钢管混凝土截面,截面高度3m,沿等高程布置,钢管直径1m,每榀拱肋的两钢管间采用腹板联接,上、下钢管为钢混组合结构,钢管内填充C55微膨砼。两拱肋间在拱顶设X撑,拱顶至拱脚间设K撑4道。本桥主拱、腹板及K支撑釆用Q345qD钢,设计板厚为:16mm、14mm、12mm,其余采用Q235钢。

图1 系杆拱桥立面示意图

焊接试验材料及设备

2.1 焊接材料选取

CO2气体保护焊实芯焊丝为JQMG50-6,直径1.2mm,生产单位天津金桥焊材集团有限公司;埋弧焊焊丝H10Mn2,直径为5.0mm,生产单位天津金桥焊材有限公司;焊剂为SJ101,生产单位洛阳中州焊剂厂。所有焊接材料的质量均符合相应国家标准规范的要求,见表1。

表1评定用焊接材料

2.2 焊接材料化学成分和力学性能

焊接材料的化学成分和力学性能见表2。

表2 焊丝、焊剂化学成分和力学性能

2.3 使用范围

(1) CO2气体保护焊JQMG50-6(Φ1.2)实芯焊丝:平位对接单面焊面成型的打底和填充、接頭角焊缝、其它角焊缝、T型接头熔透焊缝等。

(2) 埋弧自动焊焊丝和焊剂H10Mn2(Φ5.0)+SJ101:单面焊成型焊缝的填充和盖面、接料焊缝等。

2.4 焊接设备

埋弧自动焊采用直流电源DC-1000配LT-7焊车焊接,CO2气体保护焊焊接电源为NBC400ICO2型,焊条电弧焊采用ZX7-500型等直流电源,均为反极性接法。

试验项目

镇海支线特大桥1-96m系杆拱桥焊接工艺试验,是对各种焊接接头进行了分类和汇总,结合《客运专线铁路桥涵施工技术指南》、《铁路钢桥制造规范》和相应的焊接方法,最后确定能够覆盖全部焊接接头的接头型式共计4组试验项目,其中:对接接头2组,T型接头角焊缝2组。焊缝试验项目分为对接焊缝(D1、D2)、角焊缝(T1)和溶透焊缝(R1),坡口形式见图2,具体内容见表3。

图2 坡口形式

表3 试验项目内容

质量控制

4.1 外观质量

评定试板焊缝全部进行外观检查,表面不允许有裂纹、超标咬边和焊瘤等缺陷,角焊缝的焊脚尺寸符合要求,其外观质量应符合《铁路钢桥制造规范》TB10212-2009的相关规定。

4.2 无损检测

1).无损检验为超声波和射线检验,检验在试板焊接完成24h后进行。

2).全熔透对接接头焊缝、全熔透T型接头的对接与角接组合焊缝和全熔透角接头的对接与角接组合焊缝,超声波检验质量符合《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89规定的Ⅰ级;T型接头部分熔透的对接与角接组合焊缝、T型接头角焊缝超声波检验质量符合《铁路钢桥制造规范》TB10212-2009规定的Ⅱ级。

4.3 焊接接头力学性能

1)焊缝强度:焊缝金属ReL、Rm不低于母材标准ReL、极限强度Rm。

2)对接接头抗拉强度:不低于母材标准值Rm。

3)焊缝金属伸长率:不低于母材标准值A。

4)接头韧性:对接接头焊缝金属、热影响区(线外1mm)-20℃的V型缺口冲击功不低于47J;

5)冷弯:板厚小于等于16mm的对接接头,d=2a、弯曲180°不裂;板厚大于16mm的对接接头,d=3a、弯曲180°不裂。

6)接头硬度不大于HV350。

试验结果

5.1焊缝外观

所有试板的焊缝都进行外观检查,未发现裂纹、超标咬边和焊瘤等缺陷,外观成型良好,角焊缝的焊脚尺寸符合要求。

5.2无损检验

无损检验为超声波和射线检验,检验在试板焊接完成24h(板厚≥30mm的48 h)后进行。全熔透对接接头焊缝、全熔透T型接头的对接与角接组合焊缝和全熔透角接头的对接与角接组合焊缝,超声波检验质量符合《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89规定的Ⅰ级;T型接头部分熔透的对接与角接组合焊缝、T型接头角焊缝超声波检验质量符合《铁路钢桥制造规范》TB10212-2009规定的Ⅱ级。

5.3 焊接接头力学性能

a、焊缝强度:焊缝金属的屈服强度(Rel)和抗拉强度(Rm)均不低于母材标准值。

b、焊缝金属伸长率(A)不低于母材标准值。

c、对接接头焊缝和热影响区-20℃的V冲击功不低于47J。

d、板厚大于16mm的对接接头,d=3a、弯曲180°的侧弯未裂。

e、焊接接头硬度均未超过HV350。

f、焊缝的宏观照片未发现气孔、夹渣、未熔合和裂纹等缺陷。

g、T型接头角焊缝的焊脚尺寸均满足设计要求。

图4 试验试样

结语

1)焊接工艺评定试验结果表明,试验所采用的焊接工艺合理、工艺参数正确,焊接接头的力学性能全部满足《铁路钢桥制造规范》TB10212-2009、设计图纸和招标文件的要求。

2)评定试验所采用的焊接工艺可以作为指导镇海支线特大桥1-96m系杆拱桥焊接工艺规程的依据。

参考文献:

《铁路钢桥制造规范》(TB10212-2009)

《客运专线铁路桥涵施工技术指南》(TZ213-2005)

王芸.浅谈落步溪大桥钢拱肋焊接工艺[J].科学之友,2006,6:65-68.

赵智强. 无风撑背靠式钢管拱肋焊接变形控制技术[J]. 建材世界,2010,2:79-81.

注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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