新型高性能橋梁用Q500q鋼板焊接試驗研究（二）

徐向軍 貝玉成 常國光

1. 概述

由于滬通長江大橋（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的弦桿整體節點板，Q500q鋼板總重量約3.1萬t。在Q500q鋼焊接性進行試驗評價的基礎上，需要根據大橋的結構特點，選取典型接頭進行Q500q鋼的焊接工藝評定試驗，進一步驗證鋼板的焊接性。

根據滬通長江大橋設計需要，設計院提出了“高性能橋梁用Q500q鋼板焊接接頭力學性能評定標準（暫行）”，并按照《鐵路鋼橋制造規范》（TB10212—2009）進行試驗，接頭力學性能試驗項目和試樣數量如表1所示。

2. Q500q鋼板焊接工藝評定試驗項目

針對某鋼廠采用TMCP+回火工藝生產的Q500q鋼板進行了典型接頭焊接工藝評定試驗。

（1）對接焊縫 對接焊縫包括主桁桿件對接接料、弦桿間對接、橋面板和底板單元對接、U形肋對接等，在鋼板軋制方向上有橫向對接和縱向對接，如表2所示。

圖1 滬通長江大橋

表1 接頭力學性能試驗項目和試樣數量

（2）熔透角焊縫 熔透角焊縫有主桁下弦桿整體節點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鋼板對接焊縫坡口尺寸、焊接方法

3. 試件的焊接和檢測

焊接方法包括埋弧焊、 實芯焊絲氣體保護焊（80%Ar+20%CO2）、藥芯焊絲氣體保護焊（CO2氣體保護），U形肋坡口角焊縫采用機器人焊接，焊接位置有船位、平位、立位和仰位。在前期已經對鋼板和焊接材料的化學成分、力學性能進行了詳細試驗。根據前期Q500q鋼的斜Y坡口焊接裂紋試驗，并考慮到鋼板強度級別高和厚板焊接拘束大的因素，確定了更加嚴格的Q500q鋼焊前預熱和道間溫度控制，具體如表5所示。焊接參數如表6所示。

焊后對焊縫進行外觀檢查，表面質量符合TB10212—2009的要求。24h后對U形肋對接焊縫和角焊縫進行磁粉探傷檢測，焊縫質量達到JB/T6061—2007 2X級要求；對其他焊縫進行超聲波探傷檢查，對接焊縫和熔透角焊縫內部質量達到TB10212—2009Ⅰ級要求，坡口角焊縫和T 形角焊縫內部質量達到TB10212—2009Ⅱ級要求。之后對接頭進行力學性能試驗，結果如表7所示，接頭低溫沖擊試驗結果如表8所示，接頭力學性能滿足技術

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

對接頭分別進行了宏觀斷面檢測，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。

對宏觀斷面進行金相組織分析，焊縫組織為鐵素體+貝氏體+索氏體，熱影響區為貝氏體組織，無淬硬組織。

4. 結語

Q500q鋼板典型接頭焊接工藝評定試驗結果表明，對接焊縫、熔透角焊縫、坡口角焊縫、T形角焊縫的接頭力學性能全部滿足技術要求，焊接材料與Q500q鋼板相匹配，焊接參數適當，對今后施工具有一定的借鑒價值。

圖2 典型接頭宏觀斷面

表5 焊前預熱和道間溫度控制

表6 焊接參數

表7 焊縫力學性能試驗結果

表8 接頭低溫沖擊試驗結果統計