钢箱梁工艺评定方案

钢箱梁制造

焊接工艺评定方案

目 录

1 项目及产品结构描述.............................................................................................. 3 2 本项目产品接头形式分析列表.............................................................................. 4 3 工艺评定说明........................................................................................................ 21

3.1 钢箱梁焊接工艺评定任务书编制的依据................................................... 21 3.2 焊接方法的选择........................................................................................... 21 3.3 试板和焊接材料........................................................................................... 21 3.4 焊接设备..................................................................................................... 21 3.5 工艺评定编号说明....................................................................................... 22 4 工艺评定过程操作要求.......................................................................................... 22

4.1 所用母材和焊接材料的检验报告。......................................................... 22 4.2 评定时的焊接实况记录............................................................................. 22 4.3 接头检验报告............................................................................................. 22 5 Q345D焊接工艺性分析........................................................................................... 23

5.1 原材料焊接性分析....................................................................................... 23 5.2 钢材火焰切割............................................................................................... 23 6 工艺评定方案.......................................................................................................... 24

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1 项目及产品结构描述

本桥理论桥跨为2x40米，为两跨等截面连续钢箱梁桥，是连接呼和浩特至锡林浩特跨线改建桥，钢桥纵向位于1.6%的上坡及R3500米的凸竖向曲线上，安装时在桥跨中部设置1.625cm预拱度;钢桥横坡由梁段绕中轴线旋转而成.

全桥钢箱梁横断面为单箱单室构造，桥顶面单幅桥宽15.5米，底面宽11.5米，梁高1.8米，主要由顶板、底板、腹板、横隔板、U肋、悬臂板等组成，如下图。

根据图纸结构及相关设计文件，钢箱梁的焊缝形式主要分熔透型坡口对接焊缝，熔透型T型接头，非熔透型贴角焊缝，根据实际操作位置，主要有平焊、横焊、立焊、角焊等。根据不同的焊接形式、焊接位置、焊接方法及相关标准，制定相应的焊接工艺评定接头。

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本项目产品接头形式分析列表

接头 材料 焊接 序号 接头位置 厚度组合 产品接头形式 类型 组合 位置 1 对接 钢板接料 Q345D+Q345D 8+8 平焊 2 对接 钢板接料 Q345D+Q345D 10+10 平焊 3 对接 钢板接料 Q345D+Q345D 12+12 平焊 4

2 4 对接 钢板接料 Q345D+Q345D 14+14 平焊 5 对接 钢板接料 Q345D+Q345D 16+16 平焊 6 对接 钢板接料 Q345D+Q345D 24+24 平焊 7 对接 边悬板对接 Q345D+Q345D 8+8 立焊 竖向加劲板/水平肋8 对接 对接/人洞镶边板对Q345D+Q345D 10+10 平焊 接 5

9 对接 顶板对接 Q345D+Q345D 16+16 平焊 10 对接 底板对接 Q345D+Q345D 14+14 平焊 11 对接 底板对接 Q345D+Q345D 14+16 平焊 12 对接 腹板对接 Q345D+Q345D 16+16 立焊 13 对接 顶板开口肋对接 Q345D+Q345D 14+14 立焊 6

14 对接 腹板加劲板对接 Q345D+Q345D 14+14 平焊 15 角接 腹板与底板 Q345D+Q345D 16+14 横焊 16 角接 腹板与底板 Q345D+Q345D 16+16 横焊 17 角接 腹板与顶板 Q345D+Q345D 16+16 横焊 7

18 角接 横隔板与顶板 Q345D+Q345D 12+16 仰角焊 19 角接 横隔板与底板 Q345D+Q345D 12+16 平角焊 20 角接 横隔板与底板 Q345D+Q345D 12+14 平角焊 8

21 角接 横隔板与腹板 Q345D+Q345D 12+16 立焊 22 角接 横隔板与顶板 Q345D+Q345D 24+16 仰角焊 23 角接 横隔板与底板 Q345D+Q345D 24+16 平角焊 9

24 角接 横隔板与底板 Q345D+Q345D 24+14 平角焊 25 角接 横隔板与腹板 Q345D+Q345D 24+16 立焊 26 角接 边悬臂隔板+顶板 Q345D+Q345D 12+16 仰角焊 10

27 角接 边悬臂隔板+腹板 Q345D+Q345D 12+16 立焊 28 角接 边悬臂隔板+边悬臂底板 Q345D+Q345D 12+14 平角焊 29 角接 边悬臂隔板+顶板 Q345D+Q345D 24+16 仰角焊 11

30 角接 边悬臂隔板+腹板 Q345D+Q345D 24+16 立焊 31 角接 边悬臂隔板+边悬臂底板 Q345D+Q345D 24+14 平角焊 32 角接 顶板开口肋+顶板 Q345D+Q345D 14+16 平角焊

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33 角接 腹板加劲板+腹板 Q345D+Q345D 14+16 平角焊 34 角接 腹板加劲肋+腹板 Q345D+Q345D 10+16 平角焊 35 角接 竖向加劲板/水平肋+横隔板 Q345D+Q345D 10+12 平角焊 13

36 角接 竖向加劲板/水平肋+横隔板 Q345D+Q345D 10+24 平角焊 37 角接 竖向加劲板/水平肋+横隔板 Q345D+Q345D 16+24 平角焊 38 角接 水平肋+竖向加劲肋 Q345D+Q345D 10+10 立焊 14

39 角接 水平肋+竖向加劲肋 Q345D+Q345D 16+16 立焊 40 角接 人孔镶边+横隔板 Q345D+Q345D 10+12 平角焊 41 角接 人孔镶边+横隔板 Q345D+Q345D 10+24 平角焊 15

42 角接 边悬臂板+顶板 Q345D+Q345D 8+16 平焊 43 角接 边悬臂板+悬臂横隔板 Q345D+Q345D 8+12 立焊 44 角接 边悬臂板+悬臂横隔板 Q345D+Q345D 8+24 立焊 16

45 角接 顶板开口肋+悬臂横隔板 Q345D+Q345D 14+12 立焊 46 角接 顶板开口肋+悬臂横隔板 Q345D+Q345D 14+24 立焊 47 角接 纵腹板+底板 Q345D+Q345D 20+16 横焊 17

48 角接 纵腹板+横隔板 Q345D+Q345D 20+16 立焊 49 角接 加劲板N5+底板 Q345D+Q345D 12+16 平角焊 50 角接 加劲板N6+N5 Q345D+Q345D 35+12 立焊 18

51 角接 加劲板N5+横隔板 Q345D+Q345D 12+24 立焊 52 角接 纵腹板+加劲板N6 Q345D+Q345D 20+35 平焊 53 角接 加劲板+加劲板 Q345D+Q345D 12+12 立焊 54 角接 U肋与顶底板 Q345D+Q345D 6+16 平焊 19

55 角接 U肋与底板 Q345D+Q345D 6+14 平焊 56 角接 U肋与横隔板 Q345D+Q345D 6+12 立焊 57 角接 U肋与横隔板 Q345D+Q345D 6+24 立焊 58 对接 U肋与U肋 Q345D+Q345D 6+6 20

3 工艺评定说明

3.1 钢箱梁焊接工艺评定任务书编制的依据

根据设计图纸及相关文件要求，依据《铁路钢桥制造规范》TB10212-2009及招标文件“技术规范”有关规定，编制了《钢箱梁制作安装焊接工艺评定方案》，用以指导焊接工艺评定试验的实施。

3.2 焊接方法的选择

由于CO2气体保护焊具有焊接效率高，热输入量小，焊接接头热影响区窄，可有效提高焊接结构接头的综合机械性能，针对产品结构，我们确定产品所涉及的主要焊接方法采用CO2气体保护焊。

埋弧自动焊具有生产效率高、焊缝质量高劳动条件好等优点，本项目钢板对接量较大，为提高产品生产效率确定将钢板接料采用埋弧自动焊。

3.3 试板和焊接材料

评定试板及拟选焊接材料的化学成分、力学性能：

●试板材料:Q345D应符合GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》。 ●实芯焊丝 ER50-6 (GB/T8110-2008) 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》。

●埋弧焊丝及焊剂: F48A4-H10Mn2，符合(GB/T 12470-2003) 《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》。

3.4 焊接设备

焊接设备主要使用NB-500K型硅整流气体保护焊机、MZ-1000型埋弧焊机.

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3.5 工艺评定编号说明

GMAW Ⅱ/Ⅱ F B 20/20

4 工艺评定过程操作要求

材料规格组合

接头形式

焊接位置

材料类组号组合

焊接方法

焊接工艺评定的记录，必须包含以下内容

4.1 所用母材和焊接材料的检验报告。

钢板试板材质需按相关的标准要求进行化学成分和力学性能检测，取样按公司《工艺评定操作规范》中的《取样位置示意图》和《试样加工图》进行。并出具具有检测资质的检测报告。

4.2 评定时的焊接实况记录

记录每块试板焊接的操作人员，设备，实际焊接参数（预热温度、焊接电流、电压、焊接速度、层间温度），焊接时的影响因素（如：当时气温、湿度等）。可按焊接工艺评定过程记录表进行记录。

4.3 接头检验报告

试板焊接完成24h后，对试板进行焊缝表面质量检查和内部质量无损检测，检测项目、执行标准、标准等级按《焊接工艺评定方案》中的要求进行，并出具相应报告

试板焊接完成并探伤检查后，需对接头进行解剖，对焊接接头做化学成分和力学性能检测，检测项目按《焊接工艺评定方案》中给出

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的检测项目进行，取样按厂标《工艺评定操作规范》中的《接头取样位置示意图》和《试样加工图》进行。

同种材质焊接按该材质的标准要求判定焊接接头性能，异种材质焊接按两种材质中较低强度的材质标准对焊接接头进行判定，并出具具有检测资质的检测报告。

5 Q345D焊接工艺性分析 5.1 原材料焊接性分析

钢箱梁主要使用的钢材为Q345D，符合国家标准GB/T 1591-2008《低合金高强度结构钢》，钢材出厂状态为热轧钢，可用碳当量（CEV）公式CEV=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15计算。Q345D的碳当量CEV≤0.44，可焊性很好，在板厚不大于50mm、环境温度不小于5℃条件下焊接可以不进行预热，当环境温度低于5℃时应对试板或构件焊缝进行50℃以上的预热。

5.2 钢材火焰切割

根据TB/T10212-2009中4.3.3规定，Q345D钢材火焰切割后，焰切面最高硬度不得大于HV350，因此，本桥使用的材质，需做火焰切割后的焰切面最高硬度试验。 试验办法：

在常温状态下，在火焰切割的零件的焰切面上，均布取9个点，检测其硬度值，最高硬度不大于HV350，则判为合格。 试验数量：

取5个切割试样，每个试样均布检测9个检测点。

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6 工艺评定方案

通过对本项目产品接头形式列表分析，根据《铁路钢桥制造规范》TB10212-2009及《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002有关焊接工艺评定的规定，我们将规范允许覆盖和合并的项目整理成如下的评定方案

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评定方案表

序号 评定编号 材料、厚度组合 试板接头形式 所代表的产品接头 焊接位置 焊接方法 检测项目 无损 理化 接头拉伸（板）1个 实芯焊丝双面CO2外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属拉伸1个 接头侧弯1个 低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 接头拉伸（板）1个 实芯焊丝双面CO2外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属拉伸1个 接头侧弯1个 低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 接头拉伸（板）1个 实芯焊丝CO2气3 SAW Ⅱ/Ⅱ-FB10/10-2 (覆盖产品板厚δ5-δ15) 外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属拉伸1个 接头侧弯1个 低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 接头拉伸（板）1个 实芯焊丝CO2气4 SAW Ⅱ/Ⅱ-FB16/16-2 (覆盖产品板厚δ8-δ24) 外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属拉伸1个 接头侧弯1个 低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 1 GMAW Ⅱ/Ⅱ-FB10/10-1 (覆盖产品板厚δ5-δ15) Q345D+Q345D 10mm+10mm 1、2、3、4、58 平焊 气体保护焊，反面清根 2 GMAW Ⅱ/Ⅱ-FB16/16-1 (覆盖产品板厚δ8-δ24) Q345D+Q345D 16mm+16mm 5、6 平焊 气体保护焊，反面清根 Q345D+Q345D 10mm+10mm 1、2、3、4 平焊 体保护焊打底，埋弧自动焊盖面，反面清根 Q345D+Q345D 16mm+16mm 5、6 平焊 体保护焊打底，埋弧自动焊盖面，反面清根 25

接头拉伸（板）1个 实芯焊丝单面CO28、9、10、11、14 平焊 气体保护焊，反面加陶瓷衬垫 外观检查按TB10212-2009 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属拉伸1个 接头侧弯1个 低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 接头拉伸（板）1个 实芯焊丝单面CO27 立焊 气体保护焊，反面加陶瓷衬垫 外观检查按TB10212-2009 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属拉伸1个 接头侧弯1个 低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 接头拉伸（板）1个 实芯焊丝单面CO212、13 立焊 气体保护焊，反面加陶瓷衬垫 外观检查按TB10212-2009 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属拉伸1个 接头侧弯1个 低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 焊缝金属拉伸1个 GMAWⅡ/Ⅱ-HT10/10-1 (覆盖产品板厚δ5-δ15) 5 GMAW Ⅱ/Ⅱ-FB16/16-3 (覆盖产品板厚δ8-δ24)) Q345D+Q345D 16mm+16mm 6 GMAW Ⅱ/Ⅱ-VB10/10-1 (覆盖产品板厚δ5-δ15)) Q345D+Q345D 10mm+10mm 7 GMAW Ⅱ/Ⅱ-VB16/16-1 (覆盖产品板厚δ8-δ24)) Q345D+Q345D 16mm+16mm Q345D+Q345D 10mm+10mm 18、19、20、21、26、28、32、33、34、35、36、40、49、54、55、 横焊 实芯焊丝双面CO2气体保护焊，反面清根 外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 8 焊缝金属拉伸1个 GMAWⅡ/Ⅱ-HT20/20-1 (覆盖产品板厚δ15-δ30) Q345D+Q345D 20mm+20mm 9 15、16、17、22、23、24、29、31、37、41、47 实芯焊丝双面CO2横焊 气体保护焊，反面清根 外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 26

焊缝金属拉伸1个 GMAWⅡ/Ⅱ-VT10/10-1 (覆盖产品板厚δ5-δ15) Q345D+Q345D 10mm+10mm 10 21、27、38、43、44、45、50、51、53、56 实芯焊丝双面CO2立焊 气体保护焊，反面清根 外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 焊缝金属拉伸1个 GMAWⅡ/Ⅱ-VT20/20-1 (覆盖产品板厚δ15-δ30) Q345D+Q345D 20mm+20mm 25、30、39、46、48、57 立焊 实芯焊丝双面CO2气体保护焊，反面清根 外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 11 焊缝金属拉伸1个 GMAWⅡ/Ⅱ-FT16/16-1 (覆盖产品板厚δ8-δ24) Q345D+Q345D 16mm+16mm 42 平焊 实芯焊丝双面CO2气体保护焊，反面清根 外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 12 焊缝金属拉伸1个 GMAWⅡ/Ⅱ-FT24/24-1 (覆盖产品板厚δ18-δ36) Q345D+Q345D 24mm+24mm 52 平焊 实芯焊丝双面CO2气体保护焊，反面清根 外观检查按TB10212-09 中表4.9.12 UT GB/T11345-89 B Ⅰ级 焊缝金属低温冲击6个 接头硬度1组 宏观断面腐蚀1个 13

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