桥梁钢结构用钢板取样对检测影响

1、桥梁钢结构用钢板取样对检测影响海河特大桥钢桁梁用钢板力学、化学、负温冲击功试验、原材探 伤、厚度方向性能试验的抽样、取样、试样制备对试验结果的影响。工程简介及钢板原材的技术要求。海河特大桥为天津市滨海新区西外环高速公路工程（津汉高速-海景大道）第H一标段里程为 K24+339.000-K+25+979.000 全长 1640.0m。 主桥跨径布置为95m+140m+95m,上部结构采用钢桁架连续梁设计。 主桥分为上下两幅，每幅横向由6根桁架组成，一根桁架由上弦杆下 弦杆和腹杆组成。上桁架下桁架为箱型截面，上桁架为等高箱型截面， 下桁架为变高度箱型截面。普通段采用20mm的钢板，下弦杆在中墩 局

2、部区域采用30mm的钢板。桥梁横向联系分为上横撑下横撑和上下 平纵联。横向平纵联普通段采用 16mm的钢板，局部加强区域采用 20mm的钢板。全桥桁架节点采用全焊接的加工方法，对钢板材质及 焊接工艺要求较高。本桥钢材采用 Q345qD,其化学成分及机械性能 应符合GB/T714-2008 桥梁用结构钢的有关规定，厚度还应符合 GB5313-85厚度方向性能钢板，大于等于30mm厚的钢板还需无损检 测。大于等于30mm厚的钢板为Q345qD-Z25的还需进行厚度方向性 能试验。相应的规范及要求JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范材料除应有生产厂家的质量证明书外，制造厂还应按相应标准进

3、行抽样复验，复验合格后方可使用。钢材应按同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态，每 10个炉（批）号抽检1组试件。若订货为探伤钢板，尚应抽检每种板厚的10% （至少1块）进行超声波探伤。外观检测，当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢板厚度允许偏差的1/2.。钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷。GB/T714-2008 桥梁用结构钢试验方法钢板的各项检验项目取样数量取样方法和试验方法应符合下列规定。序号检验项目取样数量取样方法试验方法1化学分析1个GB/T20066GB/T223、GB/T4336、GB/T201252拉伸试验1个GB/T2975GB/T2283弯曲试

4、验1个GB/T2975GB/T2324冲击试验3个GB/T2975GB/T2295Z向钢厚度方向断面收缩率3个GB/T5313GB/T53136无损检测逐件按无损检验标准规定协商牌号表示方法钢的牌号由屈服强度的汉语拼音字母、 屈服强度数值、桥字的汉语拼音字母、质量等级符号等几部分组成。如Q345qD。Q-屈服强度的“屈”汉语拼音字母;345-屈服强度数值，单位 MPa;q-桥梁用结构钢的“桥”汉语拼音字母;D-质量等级为D级。力学性能钢材的力学性能应符合下表:牌号质量等级拉伸试验V型冲击试验下屈服强度MPa抗拉强度MPa断后伸长率试验温 度C冲击吸收能量kv2/J厚度mm50-100不小于不小

5、于Q345qDD34533549020-2047工艺性能钢板的弯曲试验，弯曲试验后试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹。当供方保证可不做弯曲试验。180弯曲试验厚度w 16mm厚度16mmd=2ad=3a注：d为弯芯直径,a为试样厚度。取样方向：钢板和钢带取横向试样。化学牌号质量等级化学成分（质量百分数）CSiMnPSQ345qDD0.18 0.551.00 1.700.025152535单个试样值101525GB5313-85厚度方向性能钢板，钢板厚度方向性能级别及其断面收缩率的平均值和单个值应符合下列规定级别断面收缩率备注三个试样平均(1%单个度样值不小于%Z151510Z252515Z35352

6、5样坯应在钢板轧制方向的任意一端中部截取， 具大小应能制做6个拉 力试样，加工其中3个，其余3个留作备用。试验采用圆形试样，其直径应符合下表规定，试样平行长度应不小于 直径的1.5倍。板厚a (mm)试样直径do (mm)a25do =10试样可由板厚加工而成，当不能直接在钢板厚度方向上加工时， 可采用焊上夹持段的全厚度拉力试样。试样夹持段的焊接可采用任何适宜方法(如摩擦焊、手工电弧焊)进行，但任何焊接方法都应使热影响区最小， 且不得使热影响区进入试验的平行长度之内。试样取样位置如如第一张图。图一圉1成样位置示意图取.共做门心【口工行1帝符仆去3的规定.试样平行氐度应不小于直径的1.5加工成型

7、的拉力试件如第二张图图二GB/T2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备定义及符号 试料 为了制备一个或多个试样，从抽取样品中切取足够量的材料。样坯 为了制备试样，经过机械处理或所需热处理后的试样。试样经机加工或未经加工后，具有合格尺寸且满足试验要求的状态的样坯，成为试样O全厚度试择dl g5。rnm在钢板上切取拉伸样坯的位置图All在钢板上切取冲击祥珏的位置在钢板上切取拉伸样坯的位置，如上图所示 一般要求.在产品不同位置取样时，力学性能会有差异。本标准规定的位置 取样，则认为具有代表性。在宽度的 1/4处，或长度和宽度的1/4 处取。.应在外观及尺寸合格的钢产品上取样。试样

8、应有足够的尺寸以保 证机加工出足够的试样进行规定的试验及复验。.取样时，应对抽样产品、试料、样坯、试样作出标记，以保证能 够始终识别取样的位置和方向。钢的化学分析用试样取样法钢的化学成分分为熔炼分析和成品分析用试样的取样。1熔炼分析熔炼分析是指在钢液浇注过程中采取样锭然后进一步制成 试样并对其进行的化学分析分析结果表示同一炉或同一罐钢液的平 均化学成分2成品分析是指在经过加工的成品钢材包括钢坯上采取试样，然后对 其进行的化学分析。成品分析主要用于验证化学成分，又称验证分析。 由于钢液在结晶过程中产生元素的不均匀分布偏析， 成品分析的值有 时与熔炼分析的值不同。成品化学成分允许偏差是指熔炼分析的

9、值虽 在标准规定的范围内，但由于钢中元素偏析成品分析的值可能超出标 准规定的成分范围，对超出的范围规定一个允许的数值， 就是成品化 学成分允许偏差。3用于钢的化学成分熔炼分析和成品分析的试样，必须在钢液或钢材 具有代表性的部位采取。试样应均匀一致能充分代表每一熔炼号或每一罐或每批钢材的化学成分，并应具有足够的数量以满足全部分析要 求。化学分析用试样样屑可以钻取刨取或用某些工具机制取，样屑应粉碎并混合均匀。制取样屑时不能用水、油或其他润滑剂，并应去除 表面氧化铁皮和脏物，成品钢材还应除去脱碳层、渗碳层、涂层、镀 层金属或其他外来物资。当用钻头采取试样样屑时对熔炼分析或小断 面钢材成品分析钻头直径

10、应尽可能的大，至少不应小于6mm,对大断面钢材成品分析钻头直径不应小于 12mm。供仪器分析用的试样样 块，使用前应根据分析仪器的要求适当地给以磨平或抛光。4往样模内浇注钢液时钢流应均匀不应使钢液流出或溢溅样模不得注 满应使样模内钢液镇静地冷疑沸腾钢可加入适量高纯度金属铝使其 平静样锭不应有气孔和裂缝。5成品化学分析时，对纵轧钢板，钢板宽度小于1米时，取样沿钢板宽度方向剪切一条宽50mm长500mm的样带。将样带两端对齐，折 叠1-2次或多次并压紧弯折处，然后在其长度中间沿剪切的内侧刨取 或自表面用钻通的方法钻取。厚钢板不能弯折时，则按上述相应折叠 的位置钻取或刨取，然后将等量的样屑混合均匀。

11、对样屑或粉末状样 品，其质量一般为100克。焊接性各种厚度的钢板与焊接材料组成焊件，来综合检查钢板可焊性及焊 丝、焊剂与焊机、环境、人员是否达到焊接的质量要求。焊件的试验 项目包括化学分析、力学性能、负温冲击功能够达到钢板原材的性能。具体实施过程如下自2013年基础桩基施工完成之后，就进行钢板厂家考察，分别考 察了秦皇岛首秦金属材料有限公司、 秦皇岛首钢板材有限公司、天津 钢铁集团有限公司三家桥梁板生产厂家。 最终确定使用秦皇岛首秦金 属材料有限公司作为钢板供应厂家。在就供货的技术要求和设计单位 沟通后对厂家提出明确要求主要有对大于等于30mm厚的钢板需为超声波探伤并提供厂家超声波探伤报告。大

12、于等于30mm厚的钢板为 Q345qD-Z25的需满足厚度方向性能试验。考虑就进加工和原材运输方便、半成品组装件通过海河船运，选 择在河海二道闸的宝成集团作为加工基地。选好加工厂址后按先加工 的上下弦杆所用的钢板厚度进场钢板，并钢板厚度及炉批号验收并取 样进行复检。先进场的钢板厚度有 20mm、24mm、30mm,按厚度及 批炉号分别取样。对钢板厚度30mm的，除厂家提供每件钢板超声波 检测报告外，验收还随机抽取10%的钢板进行超声波检测确保主要钢 板的质量和性能。钢板超声波探伤时要清除钢板表面锈蚀和氧化皮， 避开强光、辐射、腐蚀和强震动等场所。探头扫查时保持均衡的压力。 在探头与钢板之间抹上

13、耦合剂，有利于声波进入钢板也可减少摩擦。 选择耦合剂，应根据钢板表面粗糙度和钢板用途。温度高的钢板用水 耦合能降温，干燥快，钢板不易生锈，不会像抹机油作耦合剂的钢板 在吊装时容易脱钩，下料划线时易打滑、不易上漆等；探伤竖立的钢 板，选择黏度稠附着性好的浆糊或机油。总之，从经济方便附着性好适用无污染等多方面考虑，一般选用水、机油、浆糊、水玻璃等。在产品不同位置取样时，力学性能会有差异，规范规定了取样位 置则具有代表性。应在钢板宽度的1/4切取拉伸、弯曲和冲击样坯。厚度方向断面收缩率试样在长度方向的宽度方向的1/4处取样，当厚度小于50mm时，还需帮焊加工制成样坯。拉伸、弯曲和冲击样坯取 400

14、x 400mm并标注轧制方向，加工样坯时用烧割法和冷剪法取样所 留加工余量。一般应不小于钢产品的厚度或直径，但最小不得少于 20mm。对于厚度或直径大于60mm的钢产品，具加工余量可根据供 需协议适当减小。冷剪样坯所留的加工余量可参考下表。直径或厚度mm加工余量mm4-10直径或厚度 10-2010 20-35153520取样坯时，应取两份一份试验另一份备用。上下弦杆多用是钢板厚度20mm、24mm、30mm,选用 400X 400mm的样坯，试件直径 10mm,板厚30mm则一个试件宽度为 30+10+30=70mm。取一个拉伸 宽70mm一个冷弯宽70mm三个负温冲击宽3 x 70mm,长

15、度取通长。 其宽度和长度均满足加工余量要求.。注意力学性能试样拉力方向是与轧制方向垂直的，故样坯上应标 注好轧制方向以便取样加工时能够根据轧制方向确定取样长度方向。拉伸试件长300mm分加持段和拉伸段，其拉伸段部分为直径10mm,夹持段加粗为 14mm,变径处采用 R6.0mm（RD/2,D为试样 直径）圆弧过渡，防止在夹持端头或变径处断裂，影响断后伸长率的 测定。弯曲试件经机加工为宽30mmx板厚x长度250mm。对于厚度不小于6mm或直径不小于12mm的钢材应做冲击试验， 冲击试样尺寸10X 10X 55mm的标准试件，因本桥使用的钢板厚度均 大于6mm,都需要做冲击试验，钢板的冲击试验试

16、样一组 3个试件， 沿轧制方向作为长度方向取样，需在试样长度方向中间用铳刀铳一 V 型缺口，V型缺口的深度为2mm,角度为45 ,尖头为直径为0.25mm 圆角。根据使用的地域，冲击试验应为负温，本桥设计为-20C的负温。加工试件时，缺口深度及尖头圆角的加工精度对试验结果影响较 大，所以检查加工的铳刀的尖头圆角直径在0.250.025mm缺口深度2 0.025mm）试样横截面积尺寸10 0.75mmi一 .一 -一 彳 TOC o 1-5 h z II , -1111I: I :Im一口工. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document =二 r L .

17、&0N5（ :图i夏上匕 型缺小海击试样fmniiiFi1 C：）Kirpy impact test specimenV型缺口试样尺寸如上图对非室温冲击试验，必须在 5秒之内完成，否则应将试样放回介 质中重新降温。本地区采用质量等级 D级，负温冲击功是在-20C时 吸收冲击功。对于厚度30mm的钢板，需做Z向即厚度方向断面收缩率试验。 取样，因厚度30mm直接做厚度方向试验时其厚度尺寸不满足试验长 度要求，需在厚度方向两侧焊接加长作为拉伸试验时的夹持端的全厚 度拉力试验试样b型。b型，焊缝处在夹持端与与钢板厚度焊接处圆倒角的外侧，外侧 直径比试样拉伸处直径大1/2的试样直径，从而保证拉伸时不易在焊 接处断裂，保证试验的结果有效性。按照热切割需预留加工量，计算 试验板及焊接板的尺寸，厚度方向试板用120X90mm,夹持端焊接板120X50mm两块。焊接时，应为板厚较厚不易焊透故夹持端焊板 开坡口，焊板单面开口焊接完成一面