钢箱梁焊接方案

武汉市东湖新技术开发区珞瑜路虹景立交钢箱梁焊接工艺评定中建三局第二建设工程有限责任公司二零一四年四月I目录一、工程概况.............................................1二、焊接方法及焊接材料...................................32.1、焊接方法.........................................32.2、焊接材料.........................................3三、试件接头形式及焊接方法和材料.........................4四、试件母材准备........................................12五、试件焊接............................................135.1、焊接工艺参数....................................135.2、焊接工艺措施....................................13六、试件焊缝检验........................................156.1、焊接接头性能试验................................166.2、焊钉实验项目及方法..............................166.3、实验结果要求及判定..............................171一、工程概况珞瑜路与光谷大道是武汉城区两大城市主干道，珞瑜路横向连接鲁巷广场与森林公园，光谷大道纵向贯通关东、关南开发区，是武昌地区交通最为繁忙的两条道路。珞瑜路虹景立交工程主要分为东西向珞瑜路段及南北段光谷大道至喻家湖路段。本次项目设计主要为东西向珞瑜路段。珞瑜路采用高架桥形式上跨光谷大道（喻家湖路），珞瑜路高架桥全长358.08米，其中第二联为40m+50m+39m连续钢箱梁桥，标准段宽31米。钢箱梁梁高2.1m，箱梁两侧分别绕设计高程点旋转形成桥面双向坡，箱梁顶、底板平行。钢箱梁截面为单箱7室结构（见如下示意图），顶、底板采用厚度16mm钢板，腹板厚20mm，纵肋厚10～16mm，U形肋厚8mm，横隔板为空心结构、厚度14mm，悬臂隔板厚度16mm，悬臂底板厚16mm，并设置6mm厚装饰板。面板顶部均布19×60剪力钉（圆柱头焊钉）。钢箱梁主结构钢材采用Q345qd和Q370qd，需满足《桥梁用结构钢》（GB/T714-2008）标准。圆柱头焊钉设计用料材质ML15，规格为φ19×60mm，焊钉的尺寸、化学成分、机械性能应符合《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》(GB/T210433-2002)规定。Q345qD钢的化学成分如表1所示：Q345qD钢的化学成分（GB/T714-2008）（表1）牌号CSiMnSPNbVTiCrNiCuMoNAlsQ345qD≤0.18≤0.550.90～1.70≤0.020≤0.025≤0.06≤0.08≤0.03≤0.80≤0.50≤0.55≤0.20≤0.012≥0.015Q345qD钢的力学性能如表2所示：Q345qD钢的力学性能（GB/T714-2008）（表2）牌号下屈服强度Rel/MPa抗拉强度Rm/MPa断后伸长率A/%-20℃时的冲击功KV2/JQ345qD≥345≥490≥20≥47Q370qD钢的化学成分如表3所示：Q370qD钢的化学成分（GB/T714-2008）（表3）牌号CSiMnSPNbVTiCrNiCuMoNAlsQ370qD≤0.18≤0.551.00～1.70≤0.020≤0.025≤0.06≤0.08≤0.03≤0.80≤0.50≤0.55≤0.20≤0.012≥0.015Q370qD钢的力学性能如表4所示：Q370qD钢的力学性能（GB/T714-2008）（表4）牌号下屈服强度Rel/MPa抗拉强度Rm/MPa断后伸长率A/%-20℃时的冲击功KV2/JQ370qD≥370≥510≥20≥47焊钉材料及机械性能如表5所示：焊钉材料及机械性能（GB/T10433-2002）（表5）材料标准机械性能ML15GB/T6478σb≥400N/mm2σs≥320N/mm2δ5≥14%根据设计文件和《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）的要求，钢箱梁结构施工前必须进行焊接工艺评定试验。3二、焊接方法及焊接材料2.1、焊接方法根据设计要求及本产品的实际制造情况，拟采用埋弧自动焊、CO2气体保护焊及电弧螺柱焊完成本项目钢结构的焊接工作。埋弧自动焊用于工厂制造时顶板、底板和腹板的对接焊缝。CO2气体保护焊用于埋弧自动焊前的打底焊接和厂内制造及现场安装的所有焊接。电弧螺柱焊用于圆柱头焊钉的焊接。2.2、焊接材料（1）埋弧自动焊采用H08MnA(φ4mm）焊丝，配SJ101焊剂，焊材应满足《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》（GB/T12470-2003）的要求。埋弧焊丝H08MnA的化学成分如表6所示：H08MnA的化学成分（GB/T12470-2003）（表6）牌号化学成份CMnSiCrNiCuSP％H08MnA≤0.100.80～1.10≤0.07≤0.20≤0.30≤0.20≤0.030≤0.030埋弧焊丝力学性能复验结果不得低于母材标准值。（2）CO2气体保护焊药芯焊丝CO2气体保护焊采用药芯焊丝E501T-1（φ1.2mm）；实芯焊丝CO2气体保护焊采用实芯焊丝ER50-6（φ1.2mm），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。焊丝熔敷金属化学成份和力学性能应4符合《碳钢药芯焊丝》（GB/T10045-2001）和《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T8110-2008）的要求。CO2气体保护焊焊丝化学成份、熔敷金属力学性能如表7、表8所示：E501T-1焊丝化学成份、熔敷金属力学性能（GB/T10045-2001）（表7）牌号化学成份力学性能CMnSiSPCrMoRmRelA-20℃Akv％MPaMPa％JE501T-1≤0.18≤1.75≤0.90≤0.03≤0.03≤0.20≤0.30≥480≥400≥22≥27ER50-6焊丝化学成份、熔敷金属力学性能（GB/T8110-2008）（表8）牌号化学成份力学性能CMnSiSPCrMoRmRelA-30℃Akv％MPaMPa％JER50-60.06～0.151.40～1.850.80～1.15≤0.025≤0.025≤0.15≤0.15≥500≥420≥22≥27三、试件接头形式及焊接方法和材料试件1：Q345qD+Q345qD，t=16+16（16×150×600，2件）。焊接位置：平焊对接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊填充、盖面。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）/H08MnA（φ4.0焊丝）+SJ101（烧结焊剂）。适用于顶板、底板和腹板的厂内对接。试验接头坡口形式见下图：5试件2：Q370qD+Q370qD，t=45+45（45×150×400，2件）。焊接位置：立焊对接。焊接方法：药芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：E501T-1（φ1.2焊丝）。适用于封端板的现场对接。试验接头坡口形式见下图：试件3：Q345qD+Q345qD，t=16+16（16×150×400，2件）。焊接位置：平焊对接。焊接方法：药芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：E501T-1（φ1.2焊丝）。适用于顶板和底板的现场对接。试验接头坡口形式见下图：6试件4：Q345qD+Q345qD，t=20+20（20×150×400，2件）。焊接位置：立焊对接。焊接方法：药芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：E501T-1（φ1.2焊丝）。适用于腹板的现场对接。试验接头坡口形式见下图：试件5：Q345qD+Q345qD，t=20+16（20×150×400，1件；16×150×400，1件）。焊接位置：平焊角接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）。适用于腹板与底板的厂内焊接。试验接头坡口形式见下图：7试件6：Q345qD+Q345qD，t=20+16（20×150×400，1件；16×150×400，1件）。焊接位置：仰焊角接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）。适用于腹板与顶板的厂内焊接。试验接头坡口形式见下图：试件7：Q345qD+Q345qD，t=8+16（8×150×400，1件；16×150×400，1件）。焊接位置：平焊角接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）。适用于U肋的厂内焊接。试验接头坡口形式见下图：8试件8：Q345qD+Q345qD，t=14+16（14×150×400，1件；16×150×400，1件）。焊接位置：平焊角接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）。适用于标准段横隔板与底板，纵肋的厂内焊接。试验接头形式见下图：试件9：Q345qD+Q345qD，t=14+16（14×150×400，1件；16×150×400，1件）。焊接位置：立焊角接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）。适用于标准段横隔板与腹板，竖肋的厂内焊接。试验接头形式见下图：9试件10：Q345qD+Q345qD，t=14+16（14×150×400，1件；16×150×400，1件）。焊接位置：仰焊角接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）。适用于标准段横隔板与顶板的厂内焊接。试验接头形式见下图：试件11：Q345qD+Q345qD，t=14+16（14×150×400，1件；16×150×400，1件）。焊接位置：立焊角接。焊接方法：药芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：E501T-1（φ1.2焊丝）。适用于标准段横隔板与腹板的现场焊接。试验接头形式见下图：10试件12：Q345qD+Q345qD，t=16+16（16×150×400，2件）。焊接位置：平焊角接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）。适用于桥墩处横隔板与底板的厂内焊接。试验接头形式见下图：试件13：Q345qD+Q345qD，t=16+16（16×150×400，2件）。焊接位置：立焊角接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）。适用于桥墩处横隔板与腹板的厂内焊接。试验接头形式见下图：11试件14：Q345qD+Q345qD，t=16+16（16×150×400，2件）。焊接位置：仰焊角接。焊接方法：实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：ER50-6（φ1.2焊丝）。适用于桥墩处横隔板与顶板的厂内焊接。试验接头形式见下图：试件15：Q345qD+Q345qD，t=16+16（16×150×400，2件）。焊接位置：立焊角接。焊接方法：药芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料：E501T-1（φ1.2焊丝）。适用于桥墩处横隔板与腹板的现场焊接。试验接头形式见下图：12试件16：Q345qDδ16钢+ML15φ19×60焊钉（16×100×100，1件；φ19×60焊钉1个），制作2组20件，其中一组10件用于拉伸试验，一组10件用于弯曲试验焊接方法：电弧螺柱焊。试验接头形式见下图：四、试件母材准备（1）试件材料选用本结构设计用料Q345qD和Q370qD，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，复验结果应满足《桥梁13用结构钢》（GB/T714-2008）的要求。（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。（3）试件