温州绕城高速公路立交钢箱梁制造
焊接工艺评定试验总报告
一.工程简介
温州绕城高速公路采用120m连续钢箱梁结构，全桥立面简图见图1。

钢箱梁梁高为2.3m，正交异性钢桥面板，顶、腹、底板设纵向加劲，隔板设竖向加劲，钢箱梁横断面见图2。

钢箱梁主要材质为Q345qD钢板，总重量约1080吨。

根据钢箱梁的接头形式、焊接位置等，确定了22组（对接焊缝11组、坡口部分熔透角焊缝8组，T形接头角焊缝3组）接头进行焊接工艺评定试验，编制了焊接工艺评定试验方案，并报该桥监理组和业主审批。

评定试验以《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011) 为依据，并遵守设计图的相关规定。

图1 全桥立面简图
图2 钢箱梁横断面图
二. 试验材料及焊接设备
1. 母材
用于钢箱梁制造的钢板主要材质为Q345qD，钢材符合《桥梁用结构钢》（GB/T714-2008）的规定，板厚范围8~35mm。

焊接工艺评定试验选择板厚8、12、16、20、24、30、40mm的Q345qD钢板进行，均为大生产用料。

评定用试板的化学成分和力学性能见表1和表2。

表1 钢板化学成分(%)
表2 钢板力学性能
2. 焊接材料
2.1 埋弧自动焊
1）钢板对接接料焊缝采用H08Mn2E（Ф5mm）焊丝+SJ101q焊剂焊接。

2）钢箱梁整体拼装、桥上顶板单元单面焊双面成型平位对接焊缝的填充、盖面焊道采用H10Mn2（Ф5mm）焊丝+SJ101q焊剂焊接。

3）钢箱梁整体拼装、桥上顶板单元大间隙对接焊缝的填充、盖面焊道采用H08MnMoA（Ф5mm）焊丝+SJ101q焊剂焊接。

2.2 CO2气体保护焊
1）钢板对接接料焊缝的打底焊道；梁段整拼顶、底板对接焊缝的打底焊道，采用实心焊丝ER50-6（Ф1.2mm）焊接。

2）整体拼装底板单元对接焊缝，采用实心焊丝ER50-6（Ф1.2mm）焊接。

3）横隔板与底板间T形接头角焊缝；横隔板、底板加劲肋T形角焊缝等，采用实心焊丝ER50-6（Ф1.2mm）焊接。

4）腹板与底板间坡口角焊缝，采用实心焊丝ER50-6（Ф1.2mm）焊接。

5）腹板、横隔板对接焊缝，采用药芯焊丝E501T-1（Ф1.2mm）焊接。

6）挑臂梁腹板、下翼板与箱梁腹板间角焊缝，采用药芯焊丝E501T-1（Ф1.2mm）焊接。

7）顶板单元U肋坡口角焊缝，采用药芯焊丝E501T-1（Ф1.2mm）焊接。

8）腹板与顶板间仰位坡口角焊缝；U肋嵌补段对接焊缝及角焊缝；横隔板与腹板间立位角焊缝；横隔板与顶板间仰位角焊缝等，采用药芯焊丝E501T-1（Ф1.2mm）焊接。

2.3 定位焊采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊，采用E5015（Ф4）焊条或
ER50-6（Ф1.2mm）焊丝。

2.4 焊接衬垫
1）顶、底板单元纵向及横向对接焊缝；横隔板对接焊缝等，采用TG-2.0Z 陶质衬垫；
2）顶、底板单元大间隙对接焊缝，采用TG-2.02M陶质衬垫；
焊丝、焊剂的化学成分和力学性能见表3。

焊剂按产品说明书规定烘干后使用。

CO2气体纯度大于99.5％。

表3 焊丝、焊剂的化学成分和力学性能
3. 焊接设备
1）埋弧自动焊采用威达ZD5(D)-1250直流电源配A2或MZ-1焊机焊接。

2）CO2气体保护焊采用KR500型直流电源焊接。

3）焊条电弧焊采用ZX7-500型焊机。

以上焊接电源均为直流反极性接法。

三. 焊接工艺评定试验
（一）焊接工艺评定试验及结果
1. 对接焊缝
1）对接焊缝坡口尺寸、焊接方法及代表焊缝
对接焊缝共焊接12组试件，接头板厚组合、坡口尺寸、焊接方法及焊接材料、代表焊缝见表4。

表4 对接接头坡口尺寸、焊接方法及代表焊缝
2) 对接接头施焊状况及焊缝检验
对接接头施焊状况见表5，其中陶质衬垫单面焊双面成型焊缝，试板组对时采用马板定位。

焊后对焊缝进行外观检查，表面质量符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)要求。

24小时后，对D1~D10焊缝全长进行超声波探伤检查，焊缝内部质量达到GB11345-89Ⅰ级要求。

对D11~D12焊缝全长进行磁粉探伤检查，焊缝质量达到JB/T6061-2007Ⅱ级要求。

表5 对接焊缝施焊记录
3) 对接接头试验结果
对接接头分别进行了拉伸、弯曲（对D11、D12进行面弯和背弯试验，其它接头进行侧弯试验）、冲击（其中D11、D12不做）、断面酸蚀及接头硬度试验，拉伸及弯曲试验结果见表6，低温冲击试验结果见表7，接头硬度试验结果见附表1，焊缝金属化学成分见附表2。

表6 对接接头拉伸及弯曲试验结果
表7 对接接头低温冲击试验结果
2.坡口部分熔透角焊缝
1）坡口部分熔透角焊缝接头板厚组合、坡口尺寸、焊接方法及代表焊缝坡口角焊缝共焊接9组试件，接头板厚组合、坡口尺寸、焊接方法焊接材料及代表焊缝见表12。

表12 坡口部分熔透角焊缝坡口尺寸、焊接方法及代表焊缝
2）坡口部分熔透角焊缝施焊状况及焊缝检验
坡口部分熔透角焊缝施焊状况见表13。

焊后对焊缝进行外观检查，表面质量符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)要求。

24小时后对P4~P9试件进行超声波探伤检查，焊缝内部质量达到GB11345-89Ⅱ级要求。

对P1~P3试件进行磁粉探伤检查，焊缝质量达到JB/T6061-2007Ⅱ级要求。

表13 坡口部分熔透角焊缝施焊状况
3）坡口部分熔透角焊缝试验结果
焊后对P4~P9试件分别进行了焊缝金属拉伸、断面酸蚀和接头硬度分
析试验，P1~P3试件进行了断面酸蚀、接头硬度试验。

焊缝金属拉伸试验
结果见表14，接头硬度试验结果见附表1，焊缝金属化学成分见附表2。

表14 坡口部分熔透角焊缝焊缝金属拉伸试验结果
4. T形接头角焊缝
1) T形接头角焊缝试板尺寸、焊接方法及代表焊缝
T形接头角焊缝共焊接3组试件，接头板厚组合、焊脚尺寸、焊接方法、焊接材料及代表焊缝见表15。

表15 T形接头角焊缝焊脚尺寸、焊接方法及代表焊缝
2) T形接头角焊缝施焊状况及焊缝检验
T形接头角焊缝施焊状况见表16，焊后经外观检查，焊缝外观及焊脚尺寸符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)要求。

24小时后进行磁粉探伤检查，焊缝质量达到JB/T6061-2007Ⅱ级要求。

表16 T形接头角焊缝施焊状况
3) T形接头角焊缝试验结果
对试件进行焊缝金属拉伸、断面酸蚀和接头硬度试验，焊缝金属拉伸
试验见表17，接头硬度试验结果见附表1，焊缝金属化学成分见附表2。

表17 T形接头角焊缝焊缝金属拉伸试验结果
（二）试验结果分析与评定
1. 接头力学性能评定标准
1) 焊缝强度：焊缝屈服强度(Rel)和抗拉强度(Rm)不低于母材标准。

2) 焊缝金属伸长率(A)：不低于母材标准。

3) 接头韧性：对接焊缝和全熔透角焊缝的-20℃V形缺口冲击功不
低于27J 。

4) 弯曲：对接接头弯曲180°，试样受拉面上的裂纹总长不大于试样
宽度的15 %，且单个裂纹长度不大于3 mm，则判为合格。

5) 接头硬度：不大于380 HV10。

2. 结果分析与评定
2.1焊缝强度
由表6、表10、表14和表17的试验结果可以看出，各种接头的焊缝强度均高于母材标准值，满足设计要求。

焊缝金属强度分析见表18。

表18 焊缝金属强度分析
2.2塑性
由表6、表10、表14和表17的焊缝金属拉伸试验结果可以看出，焊缝金属的伸长率A的试验结果均满足技术要求。

对接试板的弯曲检验结果均完好，这表明焊缝及接头塑性良好。

焊缝金属伸长率分析见表19。

表19 焊缝金属伸长率分析
2.3韧性
从表7、表11的接头低温冲击试验结果可以看出，对接焊缝和全熔透角焊缝的-20℃V形缺口冲击功均大于27J，满足技术要求。

焊缝金属冲击韧性分析见表20。

表20 低温冲击值分析
2.4 接头硬度
接头硬度试验结果（见附表1）表明，接头各区的硬度均低于380 HV10，满足技术要求。

四. 结论
1. 温州绕城高速路钢箱梁22组焊接工艺评定试验结果表明，焊接接头的
力学性能全部满足《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011），以及设计图的要求。

2. 焊接工艺评定试验中所用焊接工艺参数可作为编制“温州绕城高速路钢
箱梁制造焊接工艺规程”的依据。

附表1 接头硬度试验结果（HV10）
附表2 焊缝金属化学成分（%）。