華能橋涵鋼結(jié)構(gòu)的焊接制造工藝

譚震國 宋少峰 周永強 許祺 陳晉

華能橋涵是一座鋼結(jié)構(gòu)橋涵，考慮到使用功能和承載功能的要求，采用小跨度鋼箱梁結(jié)構(gòu)，從而達到界面性能佳，強度大、剛性好和結(jié)構(gòu)承載能力高等優(yōu)質(zhì)性能。同時為了適應(yīng)現(xiàn)場煤礦礦區(qū)的工作條件，我們采用可移動式橋涵鋼結(jié)構(gòu)，方便現(xiàn)場的循環(huán)使用，對于指定區(qū)域煤礦作業(yè)區(qū)域完成后，可以對可移動式橋涵進行運輸，然后在待開采煤礦礦區(qū)進行現(xiàn)場施工安裝后再投入使用。橋涵主體結(jié)構(gòu)由主橋面鋼結(jié)構(gòu)、兩側(cè)引橋鋼結(jié)構(gòu)和橋下支撐梁鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成；橋涵寬度14.25m，總長度56m，高度5.48m。

1. 橋涵箱形梁制作與安裝

箱形梁主要有上、下蓋板、中間腹板及內(nèi)部加強板及外部連接結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)部加強板分橫向和縱向加強兩種，分析其結(jié)構(gòu)后容易發(fā)現(xiàn)：如果焊接組立制造過程中，不嚴(yán)格控制制造工藝，焊接變形后就無法進行矯正，難以修復(fù)。因此從下料、組焊到整體的預(yù)拼裝等各個環(huán)境的質(zhì)量控制都對橋涵的整體性能有著至關(guān)重要的影響。

我們挑選出具有代表性的箱形梁主橋面具體說明組焊工藝，同時考慮到實際陸路運輸困難，故在組焊制造過程中，經(jīng)過工藝性分析，需要對橋面分半制作，如我們對主橋面分成兩半結(jié)構(gòu)件制作，兩半結(jié)構(gòu)件運輸?shù)浆F(xiàn)場后進行整體組焊。

主橋面第一半結(jié)構(gòu)件組焊工藝，第一步以上蓋板為基準(zhǔn)，組焊箱形梁，主橋面鉚焊分兩半，半與半之間現(xiàn)場組焊，超聲波UT探傷。第二步組立橋面下蓋板。主橋面第二半結(jié)構(gòu)件組焊工藝同第一半。分半時需要對兩半結(jié)構(gòu)件編號，以利于現(xiàn)場組焊裝配。經(jīng)過我們采用橋涵鋼結(jié)構(gòu)每個箱形梁的拆分運輸方案，可以節(jié)省高速公路上的超寬費用，經(jīng)過計算，數(shù)量達到三座橋涵時，運輸費用就可以節(jié)省近60萬元。

2. 橋涵鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝

（1）焊接方法及材料 華能橋涵鋼結(jié)構(gòu)項目選用的母材為Q345q E，該材料的焊接性良好，但在低溫環(huán)境焊接時必須控制好焊接工藝，才可以避免冷裂紋的產(chǎn)生。結(jié)合產(chǎn)品實際分析，采用CO2氣體保護焊和埋弧焊的方法進行施焊，并且考慮實際橋涵服役環(huán)境及承受載荷，選擇沖擊韌性較好的韓國現(xiàn)代焊接材料Super cor ed 71H。此焊絲為藥芯焊絲，特點是焊縫成形美觀，焊接飛濺小，從而大大減少了焊接現(xiàn)場的打磨工作量。本橋涵中的角焊縫及T型焊縫等均采用此焊接方法。對于橋面板中的長焊縫，為了提高焊縫質(zhì)量和焊接效率，采用埋弧焊方法進行，選擇的焊接材料為H08Mn2E（焊絲）+SJ101q（焊劑），其中本橋涵中的板材接料和輔橋面和主橋面的對接焊接均采用埋弧焊焊接。

定位焊或小范圍補修用焊條電弧焊，焊接材料為J 607RH焊條。

（2）CO2氣體保護焊焊接參數(shù) 焊接電源：直流反接。保護氣體：CO2。焊接參數(shù)如表1所示。

（3）埋弧焊焊接參數(shù) 對于對接長焊縫盡量采用埋弧焊，以提高焊接效率和焊縫質(zhì)量。焊接參數(shù)如表2所示。

（4）焊縫位置要求 第一，根部焊道焊接時，應(yīng)保證兩側(cè)母材熔合良好；焊接過程中對每段、每道焊縫都必須及時清渣，如發(fā)現(xiàn)裂紋、未熔合等缺陷，應(yīng)立即鏟除，并補焊；焊縫表面要求成形美觀；探傷合格。

第二，考慮實際作業(yè)難度，焊接位置盡量采用平焊位置。

3. 橋涵鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢測

（1）外觀質(zhì)量檢測 外觀質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)為VT: ISO 5817—2003, B級，對每個箱形梁焊接完后，焊接檢驗人員需要對每條焊縫進行外觀檢驗，如有焊接缺陷（如氣孔、未熔合、咬邊、氣孔及裂紋等）超標(biāo)，均需根據(jù)焊接返修工藝進行返修。

（2）無損檢驗（磁粉檢驗M T和超聲波檢測U T） 磁粉檢測標(biāo)準(zhǔn)為MT: J B/T6061—2007, I級，超聲波檢測標(biāo)準(zhǔn)為UT: GB11345—1989，2級。每個箱形梁焊接完成后，焊接檢驗人員需要對每條對接焊縫及T形焊縫進行磁粉和超聲波檢測，如有探傷不合格，需按照焊接返修工藝進行返修，返修后再次進行磁粉和超聲波檢測，合格后方可放行。

表 1

表 2

4. 結(jié)語

通過本文對華能橋涵鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝研究，保證了橋涵鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的順利制造，并且為現(xiàn)場的焊接品種提供了技術(shù)支持，為今后類似橋涵項目積累了成功經(jīng)驗。

[1] 李國華，金鍵等.Q345q E鋼板低溫焊接工藝試驗研究[J].建筑技術(shù)，2012，4 3(5)：390-393.