当芜湖长江大桥用14MnNbq钢的焊接试验

芜湖长江大桥用14MnNbq钢的焊接试验

WELDING PROCEDURE TEST OF 14MnNbq STEEL USED IN WUHU YANGTZE RIVER BRIDGE

China Railway Baoji Bridge Ltd Tao Zuji, Wang HongboAbstract The paper introduces the welding procedure test of 14MnNbq steel used in Wuhu yangtze river bridge, which includes results of the cracking test and welding procedure qualification. The reasonable welding consumables and welding procedure parameters are confirmed by the test.

Key words: 14MnNbq steel， welding procedure test， mechanical property0 前 言

制造芜湖长江大桥钢梁所采用的14MnNbq钢，是武汉钢铁集团和中铁大桥工程局共同研究开发的新型桥梁用钢，该钢种系首次在我国大型桥梁上使用。为了有效的保证芜湖长江大桥的焊接质量，作为芜湖长江大桥的承制方中铁宝桥股份有限公司在大桥钢梁投产前，对14MnNbq钢进行了一系列的焊接试验研究工作，选择了合适的焊接材料，优化了焊接工艺，为芜湖长江大桥钢梁的焊接作好了技术准备。

1 14MnNbq钢的焊接裂纹试验和预热温度的确定随着我国创新战略的推动

芜湖长江大桥钢梁是厚板焊接整体节点结构，为有效防止焊接裂纹的产生，我们针对不同的板厚和不同的焊接方法进行了焊接热影响区最高硬度试验和斜Y形坡口裂纹试验。

1.1 焊接热影响区最高硬度

按GB4675.5—84《焊接热影响区最高硬度试验法》，分别用φ4 mm J507焊条手工电弧焊和φ1.2 mm H08 Mn2Si焊丝CO2气体保护焊对板厚为20 mm、32 mm和50 mm三种厚度的钢板分别进行了环境温度为5℃、60℃和100℃三个温度的热影响区的最高硬度试验。试验结果表明，以上三种预热温度的热影响区最高硬度均低于HV 350，说明14MnNbq钢的淬硬倾向较小。

1.2 抗裂性试验

采用斜Y形坡口焊接裂纹试验以评价钢材的焊接冷裂纹倾向和确定焊接预热温度。按照GB4675.1—84《斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》，我们用手工电弧焊分别对32 mm、36 mm、40 mm、46 mm和50 mm五种厚度的钢板进行小铁研试验，试验温度分别为室温、60℃和100℃三种。手工电弧焊选择的焊条有φ3.2 mm、φ4 mm的J507和φ3.2 mm、φ4 mm的SHJ507Ni。并参照有关标准，采用埋弧自动焊在室温下对46 mm和50 mm两种厚度的钢板进行了斜Y型大铁研试验，试验选择的焊接材料为H08Mn2E(φ5 mm)焊丝+SJ101q焊剂和H08MnE (φ5 mm)焊丝+SJ101q焊剂。试验条件及试验结果见表1和表2。

根据以上试验结果，考虑芜湖长江大桥钢梁的特殊性，确定芜湖长江大桥钢梁14MnNbq钢的预热温度如下：当采用手工电弧焊或CO2气体保护焊焊接板公道的加入适当的Nb、Mo、W等1种或多种合金成份厚为32～40 mm的钢板时预热60～100℃；焊接板厚为42～50 mm的钢板时预热80～120℃，采用细丝（φ1.6 mm）埋弧焊时的预热温度同手工电弧焊；采用埋弧自动焊φ4 mm、φmm的焊丝焊接时不进行预热。

2 14MnNbq钢的焊接工艺试验

芜湖长江大桥钢箱梁的焊接接头标准为：①对接接头和熔透角接头的焊缝、热影响区和熔合线-30℃的却贝冲击功Akv不低于48 J，焊缝金属屈服强度σs和抗拉强度σb.不低于母材标准，屈服强度不超过母材标准100 MPa；对接接头的冷弯要求180°不裂；当板厚为6～16 mm时，焊缝金属伸长率δ5≥20%，当板厚为17～50 mm时，焊缝金属伸长率δ5≥19%；②角接和棱（坡口）角接接头焊缝、热影响区和熔合线-30℃的却贝冲击功Akv不低于34 J，焊缝金属屈服强度?sub s和抗拉强度σb不低于母材标准，屈服强度不超过母材标准120 MPa；当板厚为6～16 mm时，焊缝金属伸长率δ5;≥20%，当板厚为17～50 mm时，焊缝伸长率δ5≥19%。根据芜湖长江大桥钢箱梁的焊接接头标准，进行了一系列的焊接工艺试验工作，来确定焊接材料和焊接工艺参数。

2.1 熔透角接头焊接材料的确定和焊接工艺评定

根据斜Y型坡口焊接裂纹试验结果，针对芜湖长江大桥弦杆典型的受拉T型熔透角接头要求，选取了SHJ507Ni、J507、MKJ507B焊条和PK-YJ507TiB药芯焊丝CO2气体保护焊，进行了熔透角接头焊接材料对比试验，焊后对试板进行了焊缝外观检查、探伤和力学性能检验。试验结果表明，SHJ507Ni焊条所焊的熔透角接头的焊缝外观质量良好，各项力学性能均能满足芜湖长江大桥钢箱梁的熔透角接头的性能标准要求。采用其它几种焊接材料则存在焊缝金属-30℃冲击韧性较低的问题。因此，确定在芜湖长江大桥弦杆的熔透角接头焊接采用SHJ507Ni焊条手工电弧焊。SHJ507Ni焊条手工焊接工艺评定试验实验条件和接头力学性能分别见表3和表4。

2.2 对接接头焊接材料的确定和焊接工艺评定

根据芜湖长江大桥杆件的典型对接接头，根据所用钢板的厚度范围为16～50 mm，共进行了9组对接接头的焊接工艺评定。采用埋弧自动焊工艺，焊丝为H08随着CPE用量的逐步增加Mn2E，除（16+32） mm钢板对接接头采用φ2 mm焊丝，其余板厚大于等于20 m记录所施加的最大抗张力m的对接接头均采用φ5 m