银川滨河黄河大桥冬季施工低温焊接工艺应用及质量控制

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1、银川滨河黄河大桥冬季施工低温焊接工艺应用及质量控制　　摘要：银川滨河黄河大桥所用钢板材质材质为Q345qE和Q420qE，本文对不同厚度错综复杂，银川属于高寒地带，低温焊接工艺应用及质量控制，给整个焊接工程增加了不少难度。　　关键词：异种钢；低温焊接；全位置　　引言：银川滨河黄河大桥，位于银川市中心城区和滨河新区之间，是沟通两区之间的主要过河通道。本项目路线全长6.599km，采用双向六车标准。标准断面全宽34.5m，其中主桥为整幅结构，其余桥梁均为双幅分离结构。主桥采用三塔四跨双索叠合梁自锚式悬索桥，跨径布置88m+218m+88m+218

2、m共512m，桥宽41.5m，双主桥断面整幅布置。纵梁高度3.855m，吊索间距8m，整榀质量为19853.9吨位。　　1.焊接重难点　　银川滨河黄河大桥锚箱主体采用Q345qE钢，按照GB/T714-2000标准、Q345qE钢的化学成分应符合表1的规定，力学性能应符合表2的规定。　　由于索塔刚锚箱采用的焊接方法主要有埋弧焊和CO2气体保护焊两种方法。在生产过程中所涉及的焊接接头进行工艺评定力学试验，钢板厚度20mm、30mm、40mm、505mm共4种，力学性能均符合标准的规定。异种钢的拼装，高难度焊接位置立焊、横焊、仰焊、操作焊接人员需

3、要高空作业，施焊难度较大，加上索塔钢锚箱所用钢板厚度大，为了防止焊接接头产生裂纹，保证焊接接头的各项性能达到图纸和相关标准的要求，焊接材料应选用熔敷金属氢含量低，焊接工艺性能和冶金性能好的焊条，焊剂和焊丝。　　作为异种钢焊接材料，一般依据低匹配原则，则焊缝的强度与强度低的母材强度低的母材匹配.在JB/T4708-2000中，对异种钢焊缝评定要求是：“焊缝强度应不低于强度较低的母材强度”从中可以看出，只要选用与强度较低母材匹配的焊接材料（低匹配），焊缝是符合标准要求的。本工程中钢材Q345qE和Q420qE的强度不低于490Mpa，选用E501

4、1T-TL药芯焊丝熔敷金属的强度是不低的强度不低于490Mpa，选用E5011T-TL药芯焊丝熔敷金属的强度是不低于430Mpa，符合通用的焊接材料的选用要求。埋弧焊选用H10MnZ￠4mm焊丝，SJ101q焊剂。H10MnZ是C-Mn系低合金焊丝，广泛应用于低合金钢的焊接，焊缝金属具有优良的力学性能。SJ101q是中等碱度的氟碱型烧洁焊剂，由于含有较多的碱性氧化物，碱度系数在1.7左右，有利于清除焊缝中各种杂质，有利于提高焊缝低温冲击韧性，获得优良的焊缝金属力学性能。　　冬季低温焊接施工难度大　　由于银川地带处在高寒地带，昼夜温差大，加之项

5、目工期短任务重，厚板焊接较多，冬季施工带来严峻的挑战。最低气温达到-25℃5，严寒的冬季焊接施工，光有严密的焊接防护还不够，钢材由骤冷至焊接产生骤热，当焊接完成后，又进入骤冷状况，极易发生钢结构焊接接头区冷裂纹现象。因此，低温气候条件下进行焊接施工，焊前进行预热和焊后热处理以及施焊过程中的道间温度控制，对保障冬季焊接质量至关重要。当环境温度在-5℃以上时，可采取预热、焊接、后热、保温等一系列的措施，可以确保冬季钢柱、梁等结构的焊接质量；当环境温度低于-10℃时，即使采取上述一系列措施，也难以保证焊接的质量。因此在冬季施工过程中，需将密切关注工

6、地周围气温的变化，如果一天的气温在-10℃上下范围内变动，将在高于-10℃的时间段内选择焊接量较小的一些接头进行焊接，尽量不使焊接工件延续到气温降至-10℃以下。当气温持续-10℃以下时。在这个时间段内将考虑停止现象的焊接工作。　　2.焊接工艺评定试验（厚板焊接预热温度的确定）　　按照相关标准，采用斜Y形坡口焊接裂纹试验确定焊接的预热温度，采用CO2气体保护焊对32mm，40mm2种板厚进行了小铁研试验，试验温度分别为5℃，50℃。抗裂性试验结果见表3。　　根据以上试验结果可知，采用E501T-1￠1.2mm焊丝CO2气体保护焊焊接32mm厚

7、的Q345qD钢板，当温度不低于5℃时可不预热；虽然在焊接40mm厚的Q345qD的钢板小铁研试验结果未裂，但考虑到施工情况，钢板尺寸大、结果刚度大、散热快等因素，最后确定在施工时需预热50℃以上。　　3.焊接接头力学性能试验　　根据银川滨河黄河大桥索塔钢锚箱设计图样要求和TB10212-1998（铁路钢桥制造规范），进行了对接接头、T形接头和圆柱头焊钉的力学性能试验。　　（1）对接接头试验5　　薄板对接接头焊缝形成为I形，厚板对接接头焊缝的坡口形式为不对称U形坡口，焊接材料均为H10Mn2焊丝，SJ101q焊剂，焊接位置为平焊位，道间温度需

8、控制在200℃以下，焊接热输入为29-34kj/cm。其力学性能试验结果见表4.　　（2）T形接头试验　　T形接头的焊缝是采用药芯焊丝E501T-1￠1.2mm，C