新型高性能橋梁用Q500q鋼板焊接試驗(yàn)研究（二）

徐向軍 貝玉成 常國(guó)光

1. 概述

由于滬通長(zhǎng)江大橋（見圖1）跨度大，荷載重，桿件受力大，在主橋的輔助墩頂、主塔根部梁段和鋼桁梁拱橋的拱肋弦桿采用Q500q鋼板，最小板厚為8mm厚的U形肋，最大板厚6 0mm的弦桿整體節(jié)點(diǎn)板，Q500q鋼板總重量約3.1萬t。在Q500q鋼焊接性進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，需要根據(jù)大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取典型接頭進(jìn)行Q500q鋼的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證鋼板的焊接性。

根據(jù)滬通長(zhǎng)江大橋設(shè)計(jì)需要，設(shè)計(jì)院提出了“高性能橋梁用Q500q鋼板焊接接頭力學(xué)性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（暫行）”，并按照《鐵路鋼橋制造規(guī)范》（TB10212—2009）進(jìn)行試驗(yàn)，接頭力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目和試樣數(shù)量如表1所示。

2. Q500q鋼板焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)項(xiàng)目

針對(duì)某鋼廠采用TMCP+回火工藝生產(chǎn)的Q500q鋼板進(jìn)行了典型接頭焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。

（1）對(duì)接焊縫 對(duì)接焊縫包括主桁桿件對(duì)接接料、弦桿間對(duì)接、橋面板和底板單元對(duì)接、U形肋對(duì)接等，在鋼板軋制方向上有橫向?qū)雍涂v向?qū)?，如?所示。

圖1 滬通長(zhǎng)江大橋

表1 接頭力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目和試樣數(shù)量

（2）熔透角焊縫 熔透角焊縫有主桁下弦桿整體節(jié)點(diǎn)板穿出橋面圍焊熔透角焊縫、橫梁接頭板熔透角焊縫等，如表3所示。

（3）坡口角焊縫和T形角焊縫 坡口角焊縫有主桁弦桿主角焊縫、橋面板和底板上U形肋角焊縫等，T形角焊縫有工形桿件主角焊縫、加勁肋角焊縫等，如表4所示。

表2 Q500q鋼板對(duì)接焊縫坡口尺寸、焊接方法

3. 試件的焊接和檢測(cè)

焊接方法包括埋弧焊、 實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊（80%Ar+20%CO2）、藥芯焊絲氣體保護(hù)焊（CO2氣體保護(hù)），U形肋坡口角焊縫采用機(jī)器人焊接，焊接位置有船位、平位、立位和仰位。在前期已經(jīng)對(duì)鋼板和焊接材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)試驗(yàn)。根據(jù)前期Q500q鋼的斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)，并考慮到鋼板強(qiáng)度級(jí)別高和厚板焊接拘束大的因素，確定了更加嚴(yán)格的Q500q鋼焊前預(yù)熱和道間溫度控制，具體如表5所示。焊接參數(shù)如表6所示。

焊后對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查，表面質(zhì)量符合TB10212—2009的要求。24h后對(duì)U形肋對(duì)接焊縫和角焊縫進(jìn)行磁粉探傷檢測(cè)，焊縫質(zhì)量達(dá)到JB/T6061—2007 2X級(jí)要求；對(duì)其他焊縫進(jìn)行超聲波探傷檢查，對(duì)接焊縫和熔透角焊縫內(nèi)部質(zhì)量達(dá)到TB10212—2009Ⅰ級(jí)要求，坡口角焊縫和T 形角焊縫內(nèi)部質(zhì)量達(dá)到TB10212—2009Ⅱ級(jí)要求。之后對(duì)接頭進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，結(jié)果如表7所示，接頭低溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果如表8所示，接頭力學(xué)性能滿足技術(shù)

要求。

表3 Q500q鋼板熔透角焊縫坡口尺寸、焊接方法

表4 Q500q鋼板坡口角焊縫和T形角焊縫坡口尺寸、焊接方法

對(duì)接頭分別進(jìn)行了宏觀斷面檢測(cè)，典型接頭宏觀照片如圖2 所示，接頭熔合良好，無裂紋等焊接缺陷，接頭硬度≤380HV10。

對(duì)宏觀斷面進(jìn)行金相組織分析，焊縫組織為鐵素體+貝氏體+索氏體，熱影響區(qū)為貝氏體組織，無淬硬組織。

4. 結(jié)語(yǔ)

Q500q鋼板典型接頭焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)接焊縫、熔透角焊縫、坡口角焊縫、T形角焊縫的接頭力學(xué)性能全部滿足技術(shù)要求，焊接材料與Q500q鋼板相匹配，焊接參數(shù)適當(dāng)，對(duì)今后施工具有一定的借鑒價(jià)值。

圖2 典型接頭宏觀斷面

表5 焊前預(yù)熱和道間溫度控制

表6 焊接參數(shù)

表7 焊縫力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

表8 接頭低溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)