重庆长江鹅公岩大桥钢箱梁焊接工艺

1、重庆长江鹅公岩大桥钢箱梁焊接工艺付文胜! 方钅惠" 铁道部大桥局桥科院! 湖北武汉#$%$#&摘要重庆长江鹅公岩大桥为一座钢箱梁悬索桥! 全长(% #*! 主跨+%*,主梁由(%+段钢箱梁组成! 标准节段长(%*! 宽$-. -*! 高$*! 重($ /! 为全焊箱形结构, 介绍了该桥钢箱梁的焊接施工工艺! 提出了焊接设备的配置! 给出了单元件和节段总装的焊接工艺参数! 并对钢箱梁的焊接质量检验作了简介,关键词长江大桥0悬索桥0钢箱梁0焊接0施工工艺中图分类号1#23 -01#-3-2$文献标识码4文章编号(%$5#6 " %&% 5% -5%#收稿日期%5

2、%(5(%作者简介付文胜" (7+5&! 男! 工程师! (722年毕业于西南交通大学桥梁专业!工学学士, 8工程结构概况重庆长江鹅公岩大桥是一座全焊加劲钢箱梁双塔悬索桥, 主桥为三跨连续结构! 全长(% #*! 主跨+%*!见图(, 全桥由(%+段钢箱梁组成! 其中标准节段有2%段, 标准节段长(%*! 宽$-. -*! 高$*! 重($ /, 由于桥面布置为双向#车道加双线城市轻轨铁路! 因此作用于钢箱梁上的疲劳荷载相当大! 而钢桥的破坏大多属疲劳破坏! 为了确保钢箱梁的焊接质量! 降低钢板上的焊接残余应力! 设计单位要求单元件组装应采用无焊码拼接工艺, 施工单位在综合考

3、虑了钢箱梁结构9材料9工厂条件9总装及运输等诸因素后! 决定将钢箱梁划分成若干个单元来制造, 其中顶板由(6个单元件组成! 底板由(2个单元件组成! 横隔板7块! 纵隔板#块! 锚箱 件, 单元件制造和节段总装的焊接工作量很大! 加上单元件组装按设计要求! 应实现无焊码拼接! 板单元完工后不平度:%. #*; *, 鉴于制造顶板9底板9横隔板单元件是在钢板上单面焊上多根1型肋9球扁钢及纵横筋板! 焊后会产生较大挠曲变形! 要使单元件成品达到总装无焊码拼接的要求! 其技术难度是非常大的, 因此! 如何控制单元件的焊接变形! 控制板块对接焊缝质量! 确保钢箱梁的焊接质量! 满足总装无焊码拼接的技术

4、条件! 选择切实可行的钢箱梁焊接工艺是至关重要的 ,图8重庆长江鹅公岩大桥主桥总体布置<钢箱梁焊接工艺方案<. 8焊接材料选择重庆鹅公岩大桥钢箱梁选用(+=>? 钢! (+=>? 钢系-%A 级材料! 碳当量均在%. #B 以下! 与C $-钢比较! 淬硬倾向更大一些, 该材料的焊接性能较好! 只要适当提高焊接技术要求! 降低冷却速度! 是可以避免冷裂纹产生的, 选择焊材时! 按等强匹配进行选择, 单元件制造选用熔敷效率高9飞溅小9焊缝成型好的药芯焊丝焊接, 施工单位选择了国内外的$家生产厂的产品进行工艺性能9机械性能的对比试验! 最后选择了D56(E "韩国

5、高丽&作为钢箱梁单元件制造的焊接材料, 按设计要求! 节段总装对接板单元采取在焊缝背面加陶瓷衬垫! 单面焊双面成形工艺! 打底焊为F G 气体保护焊! 埋弧焊盖面! 立焊采用手工电弧焊! 平角焊用实芯焊丝进行F G 气体保护焊! 定位焊选用H -%(-低氢型焊条! F G 气体采用高压吸附技术! 生产的纯度I77. -B ! 含水量: J, 通过首节段的单元件制造和节段总装的-重庆长江鹅公岩大桥钢箱梁焊接工艺付文胜! 方钅惠焊接实践证明! 施工单位选择的焊接材料均能满足钢箱梁制造的设计要求和技术规范" #$#焊接设备的配置#$#$%单元件制造的焊接设备配置自制门形焊接机架&a

6、mp;台( 集中供气系统*套+, 日本清水精机焊机 台-. 型唐山松下公司焊机/台0+1系列硅整流焊机21台-3系列( 自动焊接小车 /台, 452焊条烘干箱*台6. 7电焊条保温筒2/个#$#$#节段总装的焊接设备配置802型上海电焊机厂埋弧自动焊机9台+型日本(6公司( 焊机2 台0+:多头焊机9台04,59/焊条烘干箱&台6. 7电焊条保温筒2 个#$; 焊接工艺评定施工单位按照招标文件中技术规范的工艺评定要求! 结合钢箱梁单元件和节段总装的焊接类型! 制订了详细的工艺评定项目" 焊接试板经外观检验和无损检验! 合格后送交经技术监督部门认定的检验部门作拉力<弯曲&

7、lt;低温冲击<宏观金相及硬度试验" #$=焊接工艺规程及焊接工艺卡施工单位根据焊接工艺评定项目! 并针对钢箱梁的具体焊接接头形式! 编制出能适合钢箱梁单元件制造和节段总装的焊接工艺规程或工艺卡! 分为两部分>? 单元件制造的焊接工艺规程A 节段总装的焊接工艺规程"#$B 焊接工装夹具#$B $%单元件制造的焊接工装夹具为了减少焊接变形和校正工序的工作量! 加快板单元生产进度! 满足总装无焊码拼接的要求! 经过施工人员的反复摸索! 找到了顶<底板各类板单元的反变形胎架的最佳反变形量! 制作了9个反变形焊接胎架! 2/块反变形板! *台板单元装配门架! *个

8、横隔板装配焊接平台! &*/件装配夹<卡具! 这些焊接工装夹具在确保板单元的制造质量方面发挥了重要作用"#$B $#节段总装的胎架根生产厂家的实际情况! 共制作可实现板单元无焊码拼接的装配焊接胎架9个! 胎架的特点是中间横梁可自由拆卸! 可根各节段的长短任意调整和组合! 同时便于节段运输! 为节段的整体组装创造了条件" 钢箱梁的焊接为了满足节段总装无焊码拼接的要求! 必须严格控制单元件的焊接变形! 因此! 单元件的焊接顺序非常重要" 节段总装时! 改变传统的整梁段加焊码装配方式! 采用全梁段无焊码装配工艺" 底板<顶板采用水平自由装配

9、方式! 使焊缝自由收缩! 无焊后约束应力" ; $%单元件的焊接顶板<底板及纵横隔板*条单元件生产线! 严格按照焊接工艺规程进行装配<焊接作业" 其中! 在顶<底板单元件的焊接中! 为使顶<底板焊后变形小! 长边不产生荷叶边现象! 满足节段总装无焊码拼接的要求! 在工艺上采取了专门措施! 解决了这一难题" 底板采取焊机对称布置! 即每 台自动焊小车焊接2根球扁钢的 条角焊缝! 两边的球扁钢则采用双头自动焊小车连续焊接完成" 个门形焊接机架配套! 一前一后焊接! 一块底板单元件只需*1C&/D E F 就可焊完"

10、顶板单元由于成桥后要承受较大的交变载荷! 焊接质量要求很高! 设计上要求G 型肋溶透深度达H /I 以上" 为此! 顶板单元件生产线在试生产前! 共焊接了*/多段模拟梁! 为摸索产品成熟工艺作了大量工作" 顶板单元件的焊接! 采用2个门形焊接机架焊接&根G 形肋的2条焊缝! 另2个门形焊接机架则焊&根G 形肋的另2条焊缝! 两边的G 形肋采用-3双头自动焊小车焊最外侧的2条缝! 焊接2块顶板单元件约需1/DE F " 单元件焊接的工艺参数见表2" ; $#节段总装的焊接节段总装焊接中! 顶板<底板的总装实现了无焊码拼接! 打底焊为(

11、 气体保护焊! 埋弧焊盖面! 采用在焊缝背面加陶瓷衬垫! 单面焊双面成形工艺" 节段总装焊接工艺参数见表 " =焊后矫形在单元件和节段总装的焊缝中! 对于焊后变形超过设计要求的! 采用机械和火焰矫正" 顶<底板焊后发生的纵向变形! 采用火焰对G 形肋和球扁肋的几个部位加热! 同时辅以外力! 使G 形肋<球扁钢冷却收缩回复原位! 使其符合设计要求! 横隔板则采用机械方法达到矫平目的"B 焊接质量检验B $%外观质量检验单元件焊完后! 检验员对每条焊缝进行外观检验! 发现焊接缺陷J 如未熔合<咬边超标<焊缝不饱满<气孔及裂纹等缺

12、陷K 立即用粉笔标出缺陷部位! 责令操作班9桥梁建设 /年第 期表! 单元件焊接工艺参数名称焊接方法焊接位置焊丝牌号" 直径#焊接电流$焊接电压%焊接速度&#( 气体流量*#( 顶板单元件+, -气体保护自动焊平角. /012314-567-86-87-9:; -67-; 底板单元件+, -气体保护自动焊平角. /012314-67-56-; 7-0-9-67-; 横隔板单元件+, -气体保护自动焊. /012314-1967-66-57-8-67-; . /012314-1567186-7-5-67-; 纵隔板单元件+, -气体保护自动焊平角. /012314-1967-6

13、6-57-8-67-;表<节段总装焊接工艺参数项目焊接方法焊接位置焊丝牌号直径#焊接电流$焊接电压%焊接速度&#( 气体流量*#( 层数顶板对接+, -气体保护自动焊埋弧焊平焊=69>-? (314-专用焊丝35196/-66866/8; 6-5/-856/5-9/165; /;61; /-6-1底板对接+, -气体保护自动焊埋弧焊平焊=69>-? (314-专用焊丝351967-6686678; 6-57-85-7551; 7-6-1底板" 隔板搭接上缝+, -气体保护自动焊平角焊. 7012314-1967-66-57-8-81; 7-61底板"

14、; 隔板搭接下缝手工电弧焊仰角焊; 61; 351867196-07:6181纵" 横隔板对接手工电弧焊立角焊; 61; 351-67156-7-5A 711正反各-纵" 横隔板角接手工电弧焊立角焊; 61; 351567186-; 7-01171:正反各1锚管与支承管焊接手工电弧焊水平填角焊; 61; 351867-66-87-9;支承管与锚箱纵隔板焊接手工电弧焊立角焊; 61; 351567186-; 7-0:支承管与上" 下底板焊接手工电弧焊仰对接; 61; 351-67156-7-5上下各-锚箱顶板与上顶板焊接+, -气体保护自动焊埋弧焊平焊=69>

15、-? (314-专用焊丝351967-6686678; 6-57-85-75597165; 7; 61; 7-6-1组进行返修B 未溶合" 气孔及裂纹等缺陷采用碳弧气刨刨除焊缝后C 打磨干净C 按D 缺陷修复工艺规程E 的有关规定进行焊补C 并作好返修原始记录F 咬边缺陷则用砂轮将超标部位打磨圆滑C 避免缺陷部位造成应力集中F 焊缝不饱满则采用手工电弧焊进行焊补C 并打磨接头部位C 使其圆滑过渡B 节段总装每个节段都设有专职焊接检验员C 发现缺陷C 严格按工艺要求进行返修C 并作好返修记录B G 4<无损检测单元件焊缝的无损检测采用166H 磁粉探伤C 单元件焊后-5I 内完成

16、探伤检查C 发现缺陷立即标明缺陷部位C 将情况反馈给质量管理部门和生产作业线C 并作好原始记录C 返修后重新补探B在节段总装的无损检测中C 板单元对接采用超声波166H 探伤C 每条焊缝拍J 片:张K 长度14-#以上L C 如果质量不合格C 加倍探伤F 角焊缝采用166H 磁粉探伤B M 结语从钢箱梁的实际生产过程和; 个节段预拼装的检验资料来看C 相邻节段间的缝隙均控制在871-#C 板差控制在-#以内C 横断面的钢板没有出现荷叶边现象C 钢箱梁的质量能够达到有关单位制定的质量评定标准B 因此C 可以认为该焊接工艺完全能满足设计要求和有关施工规范的规定C 特别是在节段总装中采用无焊码工艺C

17、 在很大程度上保证了钢箱梁的内在质量B-重庆长江鹅公岩大桥钢箱梁焊接工艺付文胜C 方钅惠!" #$%&( *+" $, " -. * /0" " #1*23% $" *. 4*&56&1 %$"*7" 896&:%6&%7" %&89*&<%&=>?A B C D A E F =G H IJK LM N O P Q R S T U P S V U S W S X S Y O U Z V X P S F Y_O N O P Q R

18、S a V R P V S S O P V R N O S Y F Z S P V P X O b c W Y P d e Y b X F f Z Y Vg h i i h g F j Z P V Y klm -0 6+0na R V R b Y VN O P Q R S o S Oj Z Y V R _P Y V RWP o S O P Vj Z V R p P V RP X YX S S d q rR P O Q S OX X s S V X P Vq O P Q R SeP ZY Y d d S V R Zc ti u gv Y V QYw i i x v vY P VX s Y V y

19、zZ SvY P VR P O Q S Oc Z Sq O P Q R SP XU vs X S Qc t i wQ S U V P X y|c Z S X S FZ Sb s P U Y d V P P Xt iv d V R Fh y veP Q S Fhv Q S S sY V QP Xe S P R Z P Xt h uyzZ SX S S d q rR P O Q S O c Z S q O P Q R SP XY c d d beS d Q S QX O U O S y VZ P X s Y s S O F eS d Q P V Rs O U S Q O S X c Z Sq rR P O Q S O P X P V O Q U S Q y OO Y V R S vS V c eS d Q P V RS p P s vS V P XQ S X U O P q S Q y ! Y O Y vS S O X c eS d Q P V Rc X P V R d S V P Y V QY X X S vq d P V Rc Z SV P X Y O Ss O o P Q S Q F Y V QP V X s S U P V Xc O