鄂东长江公路大桥索塔钢锚箱焊接工艺评定试验总结 第 1 页 共 14 页 鄂东长江公路大桥 焊接工艺评定试验总结 一、工程概况 湖北鄂东长江公路大桥位于长江湖北省黄石水道上游，是沪蓉高速 公路湖北省东段和国家高速公路网大庆至广州高速公路湖北段的共用 过江通道。鄂东长江公路大桥主桥索塔采用“ 凤翎” 式结构，索塔 总高 242.5m,其中上塔柱高 92.5m ，中塔柱高 126.0m, 下塔柱高 24.0m。塔柱采 用空心箱形断面，上塔柱塔壁厚度沿顺桥向为 1m,沿横桥向为 1.2m ，中 间设钢锚箱。 钢锚箱作为斜拉索锚固结构，斜拉索同 时锚固在钢锚箱上， 南北塔钢锚箱分 A、B 、C 三类，各 26 节，每 节钢锚箱高 2.5m3.6m ， 宽 2.40m。 钢锚 箱为全焊结构， 节段之间采用高 强度螺栓连接,钢锚箱总 高 72.9m。主 桥索塔材质均为 Q345qD ，全 桥 索塔用钢量约 1600t 。 二、试验依据 1、 湖北鄂东长江公路大桥施工图设计 2、 铁路钢桥制造规范 （TB10212-98） 3、 公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000） 4、 建筑钢结构焊接技术规程（JGJ81-2002 ） 5、 鄂东长江公路大桥索塔钢锚箱焊接工艺评定试验任务书 三、试验材料 3.1、母材 试验用钢板为 Q345qD 钢，所用 钢板规格、化学成分及力学性能分 别见表 1 和表 2，经复验合格。鄂东长江公路大桥索塔钢锚箱焊接工艺评定试验总结 第 2 页 共 14 页 表 1 试验用钢板 Q345qD 钢化学成分 化学成分 （% ） 板厚 (mm) 批号 C Si Mn P S Al Ceq （% ） 备注 0.18 0.60 1.10 1.60 0.025 0.025 0.020 0.43 标准值 0.14 0.36 1.51 0.015 0.003 0.045 0.43 质保书 32 32 617578 0.15 0.38 1.51 0.014 0.004 0.054 0.42 复 验 0.15 0.30 1.43 0.013 0.003 0.035 0.42 质保书 40 40 615450 0.14 0.28 1.39 0.008 0.002 0.042 0.38 复 验 注：质保书栏中 Ceq 为质量证明书中数据，复验栏中 Ceq 通过以下公式 计算：Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 表 2 评定用 Q345qD 钢力学性能一览表 抗 抗 拉 拉 性 性 能 能 冲 冲 击 击 功 功 A A kv kv (J) (J)板 板 厚 厚(mm) (mm) 批 批 号 号 ReL (MPa) Rm (MPa) A (%) 弯 弯 曲 曲 d=3a d=3a 180 180 -20 -20 时 效 数据 数据 来源 来源 16-35 16-35 325 325 490 490 20 20 完好 完好 34 34 34 34 标 准 值 445 445 595 595 22 22 完好 完好 54,173,33 54,173,33 97,184,186 97,184,186 质 保 书 32 32 617578 415 415 575 575 24 24 完好 完好 234,254,183 234,254,183 246,254,218 246,254,218 复 验 35-50 35-50 315 315 470 470 20 20 完好 完好 34 34 34 34 标 准 值 400 400 545 545 28 28 完好 完好 238,263,228 238,263,228 290,275,270 290,275,270 质 保 书 40 40 615450 400 400 545 545 26 26 完好 完好 196,207,201 196,207,201 226,209,264 226,209,264 复 验鄂东长江公路大桥索塔钢锚箱焊接工艺评定试验总结 第 3 页 共 14 页 3.2、焊接材料 3.2.1 埋弧自动焊：采用 H10Mn2(5mm) 焊丝 ，配 SJ101q 焊剂。 3.2.2 气体保护焊：采用药芯焊丝：E501T-1 （1.2mm ） 保护气体：CO 2 气（纯度99.5% ） 3.2.3 定位焊：采用 E5015(4mm ）焊条。 3.2.4 栓钉：材质为 ML15，规格为 22X200。 焊剂、焊条按照产品说 明书规定烘干后使用， 焊材的化学成分和力 学性能分别见表 3、表 4： 表 3 焊接材料化学成分 表 4 焊接材料熔敷金属力学性能 化学成分（ 化学成分（% % ） ） 牌号 牌号 规 规 格 格 批号 批号 C C Si Si Mn Mn S S Cr Cr Mo Mo V V Cu Cu Ni Ni 资 资 料 料 来源 来源 0.12 0.75 1.60 0.035 0.040 0.20 0.30 0.08 0.30 标 标 准 准 值 值 0.084 0.52 1.15 0.011 0.019 0.034 0.002 0.01 0.042 0.006 质 质 保 保 书 书 E5015 E5015 4 055068 0.09 0.47 1.22 0.012 0.012 0.046 0.018 0.008 0.031 复 复 验 验 0.18 0.90 1.75 0.03 0.03 0.20 0.30 0.08 0.35 0.50 标 标 准 准 值 值 0.05 0.48 1.26 0.007 0.017 质 质 保 保 书 书 E501T-1 E501T-1 1.2 MF7726I70 0.04 0.61 1.50 0.008 0.007 0.036 0.017 0.018 0.031 0.026 复 复 验 验 0.12 0.07 1.50- 1.90 0.035 0.035 0.20 0.20 0.30 标 标 准 准 值 值 0.083 0.035 1.72 0.015 0.016 0.01 0.18 0.01 质 质 保 保 书 书 H10Mn2 5 0701121 0.09 0.06 1.70 0.010 0.014 0.028 0.009 0.043 复 复 验 验 0.20 0.17 0.30- 0.60 0.040 0.040 标准值 0.145 0.09 0.43 0.016 0.015 质 质 保 保 书 书 ML15 22X200 H07-146 0.17 0.07 0.42 0.006 0.011 复 复 验 验鄂东长江公路大桥索塔钢锚箱焊接工艺评定试验总结 第 4 页 共 14 页 机械性能 机械性能 牌号 牌号 规 规 格 格 批号 批号 ReL (MPa) Rm (MPa) A (%) 低温冲 低温冲 击 击 功 功 A A kv kv (J) (J) 资 资 料 料 来源 来源 400 480 22 27 标 标 准 准 值 值 508 570 28 69,79,63(-18 (-18 ) ) 质 质 保 保 书 书 E501T-1 E501T-1 1.2 MF7726I70 540 645 26 138,130,120,146,146(-20 (-20 ) ) 复 复 验 验 标 标 准 准 值 值 360 420 26 34(-40 (-40 ) ) ；配 ；配 HJ350 HJ350 焊剂 焊剂 质 质 保 保 书 书 H10Mn2 5 0701121 复 复 验 验 400 490 22 27(-30 27(-30 ) ) 标 标 准 准 值 值 445 555 26 135,143,154(-30 135,143,154(-30 ） ） 质 质 保 保 书 书 E5015 E5015 4 055068 450 580 28 114,75,130,60,90(-30 114,75,130,60,90(-30 ) ) 复 复 验 验 320 400 14 标 标 准 准 值 值 439 491 26 质 质 保 保 书 书 ML15 22X200 H07-146 450 530 21 复 复 验 验 四、试验用焊接设备 4.1 焊条手工电弧焊：ZX5-400 逆变焊机 4.2 CO 2 气体保护焊：唐山松下 KR 350 焊机 4.3 埋 弧 自 动 焊： ZD5-1250 直流电源配 MZ-1-1000 型焊机。 ZX5-400逆变焊机 KR350型直流电源 埋弧焊电源 图 1 试验用焊接设备图 片 以上焊接电源均为采用直流反极性连接。 五、厚板焊接时预热温度的确定鄂东长江公路大桥索塔钢锚箱焊接工艺评定试验总结 第 5 页 共 14 页 该锚箱较大板厚为：30、40。30 板厚执行朝天门大桥制造时 32 的抗裂试验结果，40 执行朝天门大桥制造时 40 的抗裂试验结果， 试验结果见表 5，抗裂性 试验宏观断面照片见图 2： 表 5 Q345qD 钢斜 Y 坡口焊接裂纹试验结果 板厚 (mm) 焊接材料 试验温度 （ ） 表面裂纹率 （%） 断面裂纹率 （%） 备 注 32 E501T-1 1.2 5 0 0 朝天门大桥试验 32 E501T-1 1.2 50 0 0 朝天门大桥试验 40 E501T-1 1.2 5 0 0 朝天门大桥试验 40 E501T-1 1.2 50 0 0 朝天门大桥试验32/Q345qD 焊接温度 5 32/Q345qD 焊接温度 50E501T-1 1.2 E501T-1 1.240/Q345qD 焊接温度 5 40/Q345qD 焊接温度 50E501T-1 1.2 E501T-1 1.2 图 2 抗裂性试验宏观 断面照片 表 5 和图 2 结果表明，采用 CO 2 气体保护焊配 E501T-1(1.2mm)焊鄂东长江公路大桥索塔钢锚箱焊接工艺评定试验总结 第 6 页 共 14 页 丝，焊接 32 钢板当室温不低于 5时可不 预热；虽然用 E501T-1 (1.2mm)焊丝焊 接 40 钢板铁研试验结果未裂，但考 虑到施工情况， 钢 板尺寸大、结构刚度大、散热快等因素，确定在施工 时预热 50以上。 六、焊接工艺评定试验 钢锚箱评定试验进行了 1 组对接接头、4 组 T 型接头、1 组圆柱头 焊钉的评定试验，加上前期已经评定的两组试验，共 计 8 组试验。 试验 采用实际生产位置进行焊接，其接头形式、焊接方法、代表接头及工艺 参数见表 6。 试件焊接后进行外观检查， 焊缝外观及尺寸符合技术要求；试件焊 接 24 小时后对试件进行超声波探伤检查， 对接焊缝内部质量均为钢焊 缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB11345 级；熔透角焊缝和 坡口角焊缝内部质量均为 GB11345 II 级，普通角焊缝内部质量均为铁 路钢桥制造规范TB10212 级。 力学性能试样按 GB26492655 标准制备，接 头力学性能试验及硬 度试验结果见表 7、