新型高性能桥梁用Q500q钢板焊接试验研究（二）

徐向军 贝玉成 常国光

1. 概述

由于沪通长江大桥（见图1）跨度大，荷载重，杆件受力大，在主桥的辅助墩顶、主塔根部梁段和钢桁梁拱桥的拱肋弦杆采用Q500q钢板，最小板厚为8mm厚的U形肋，最大板厚6 0mm的弦杆整体节点板，Q500q钢板总重量约3.1万t。在Q500q钢焊接性进行试验评价的基础上，需要根据大桥的结构特点，选取典型接头进行Q500q钢的焊接工艺评定试验，进一步验证钢板的焊接性。

根据沪通长江大桥设计需要，设计院提出了“高性能桥梁用Q500q钢板焊接接头力学性能评定标准（暂行）”，并按照《铁路钢桥制造规范》（TB10212—2009）进行试验，接头力学性能试验项目和试样数量如表1所示。

2. Q500q钢板焊接工艺评定试验项目

针对某钢厂采用TMCP+回火工艺生产的Q500q钢板进行了典型接头焊接工艺评定试验。

（1）对接焊缝 对接焊缝包括主桁杆件对接接料、弦杆间对接、桥面板和底板单元对接、U形肋对接等，在钢板轧制方向上有横向对接和纵向对接，如表2所示。

图1 沪通长江大桥

表1 接头力学性能试验项目和试样数量

（2）熔透角焊缝 熔透角焊缝有主桁下弦杆整体节点板穿出桥面围焊熔透角焊缝、横梁接头板熔透角焊缝等，如表3所示。

（3）坡口角焊缝和T形角焊缝 坡口角焊缝有主桁弦杆主角焊缝、桥面板和底板上U形肋角焊缝等，T形角焊缝有工形杆件主角焊缝、加劲肋角焊缝等，如表4所示。

表2 Q500q钢板对接焊缝坡口尺寸、焊接方法

3. 试件的焊接和检测

焊接方法包括埋弧焊、 实芯焊丝气体保护焊（80%Ar+20%CO2）、药芯焊丝气体保护焊（CO2气体保护），U形肋坡口角焊缝采用机器人焊接，焊接位置有船位、平位、立位和仰位。在前期已经对钢板和焊接材料的化学成分、力学性能进行了详细试验。根据前期Q500q钢的斜Y坡口焊接裂纹试验，并考虑到钢板强度级别高和厚板焊接拘束大的因素，确定了更加严格的Q500q钢焊前预热和道间温度控制，具体如表5所示。焊接参数如表6所示。

焊后对焊缝进行外观检查，表面质量符合TB10212—2009的要求。24h后对U形肋对接焊缝和角焊缝进行磁粉探伤检测，焊缝质量达到JB/T6061—2007 2X级要求；对其他焊缝进行超声波探伤检查，对接焊缝和熔透角焊缝内部质量达到TB10212—2009Ⅰ级要求，坡口角焊缝和T 形角焊缝内部质量达到TB10212—2009Ⅱ级要求。之后对接头进行力学性能试验，结果如表7所示，接头低温冲击试验结果如表8所示，接头力学性能满足技术

要求。

表3 Q500q钢板熔透角焊缝坡口尺寸、焊接方法

表4 Q500q钢板坡口角焊缝和T形角焊缝坡口尺寸、焊接方法

对接头分别进行了宏观断面检测，典型接头宏观照片如图2 所示，接头熔合良好，无裂纹等焊接缺陷，接头硬度≤380HV10。

对宏观断面进行金相组织分析，焊缝组织为铁素体+贝氏体+索氏体，热影响区为贝氏体组织，无淬硬组织。

4. 结语

Q500q钢板典型接头焊接工艺评定试验结果表明，对接焊缝、熔透角焊缝、坡口角焊缝、T形角焊缝的接头力学性能全部满足技术要求，焊接材料与Q500q钢板相匹配，焊接参数适当，对今后施工具有一定的借鉴价值。

图2 典型接头宏观断面

表5 焊前预热和道间温度控制

表6 焊接参数

表7 焊缝力学性能试验结果

表8 接头低温冲击试验结果统计