悬索桥焊接工艺对比分析

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摘要:通过对比分析3种常用的悬索桥焊接工艺评定标准的差异，以便在实际应用中较好地使用标准，同时对标准的进一步的优化改进也提出了一些建议。

关键词:悬索桥;焊接工艺;评定标准;对比

焊接工艺评定的目的是为了检验设计接头的可靠性、验证焊接工艺的正确性和评定施焊能力，并将评定结果用于指导生产，以保证产品焊接接头的力学性能，是企业控制焊接质量的不可或缺的措施之一，也是企业综合技术水平的一种体现。对于悬索桥设计制作来说，随着科技的发展，悬索桥朝着大重量、大厚板焊接的方向发展［1］。因此焊接成为了其中一项特别重要的工作，但现在悬索桥制作所涉及的焊接工艺评定标准种类过多，没有统一化，本文对悬索桥制作常用的3种标准进行对比分析，就如何合理、科学的选用焊接工艺评定标准进行探讨研究。

1悬索桥制作常用焊接工艺评定标准

焊接工艺评定试验是在原材料检验合格后，产品在车间制作之前，施工制造单位按照相应的标准要求进行的工艺试验。试验必须能有效的反应产品所用的材料、结构形式和拟采用的焊接工艺。评定在该工艺下对应材料的相应结构的焊接接头的使用性能。悬索桥制作常用的3种焊接工艺评定标准分别为GB/T19869．1—2005《钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验》、JTG/TF50—2011《公路桥涵施工技术规范》和TB10212—2009《铁路钢桥制作规范》。

2焊接工艺评定标准的差异及特点

焊接工艺评定试验通过验证焊接工艺的正确性，并评价施焊能力，最终来保证产品的焊接质量。通常来说，每种结构形式，每个接头都要做试验的话，工作量太大，一般情况下也不可能。焊接工艺评定就是综合各种因素，减少工作量，做到用最少的评定工作量来覆盖整个产品的焊接工艺。这样，一方面对标准的各项规定要清楚掌握，如评定规则、可代替范围、试验要求等;另一方面也要分析产品的结构特点，尤其要注意明显影响焊接接头质量的重要因素，如焊接方法、母材、焊接材料等。2．1焊接工艺评定的通用要求对比焊接工艺评定的通用要求对各种焊接方法都适用，一般包括4项:焊接方法，母材类别，焊后热处理，厚度认可范围。2．1．1焊接方法GB/T19869．1—2005《钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验》明确指明该标准适用于钢材的电弧焊和气焊，以及镍及镍合金的电弧焊。而JTG/TF50—2011《公路桥涵施工技术规范》及TB10212—2009《铁路钢桥制作规范》这两个标准并没有明确指明适用的焊接方法。2．1．2母材类别GB/T19869．1—2005《钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验》中的表3明确规定了钢材各类25组及分类组的认可范围，而JTG/TF50—2011《公路桥涵施工技术规范》中的附录K-3焊接工艺评定及TB10212—2009《铁路钢桥制作规范》中的附录C钢材的焊接工艺评定并没有明确规定钢材各类组及分类组的认可范围。2．1．3焊后热处理3种标准中都提到了增加或者取消焊后热处理时，要重新进行评定，但都对热处理的种类未标明如何分类。2．1．4厚度认可范围。每种标准的试板厚度对应的产品覆盖厚度详见表1。从表1可以看出，JTG/TF50—2011中的试件厚度t没有厚度范围要求，覆盖的产品厚度δ为0．67t≤δ≤1．25t。GB/T19869．1—2005和TB10212—2009中的试件厚度t划分为4个区段，对应的覆盖的产品厚度δ也分为4个区段。试板厚度划分比较细致，但是TB10212—2009中的试件厚度最大值只能达到80mm，而GB/T19869．1—2005中的试件厚度最大值没有限制。而GB/T19869．1—2005比较特殊的地方是覆盖的产品厚度还与实际的焊接道次有关，单道焊和多道焊的产品覆盖范围也不相同。对比来看，GB/T19869．1—2005的厚度认可范围要求的更细、更全面。2．2焊接工艺评定的工艺要素对比焊接工艺评定因素一般分为重要因素、附加因素和次要因素。重要因素一般是指影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素;附加因素一般是指影响焊接接头冲击性能的焊接工艺因素;次要因素一般是指对力学性能无明显影响的焊接工艺因素。在这3种标准中并没有把焊接工艺因素按照重要因素、附加因素和次要因素进行划分，只是提到了那些因素改变的话，需要重新进行焊接工艺评定。对比GB/T19869．1—2005、JTG/TF50—2011和TB10212—2009可知，GB/T19869．1—2005中的这些因素有13项，JTG/TF50—2011和TB10212—2009中的这些因素有10项。JTG/TF50—2011和TB10212—2009的因素基本相同，不同之处是JTG/TF50—2011中焊接参数变化中增加了焊接线能量增大10%以上需要重新评定，TB10212—2009中坡口形状和尺寸改变这一因素中增加了有衬垫的根部间隙变化要求。GB/T19869．1—2005、JTG/TF50—2011和TB10212—2009区别之处较多，具体区别如下:(1)焊接位置。GB/T19869．1—2005中规定既无冲击要求，也无硬度要求时，任一位置(板或管子)上的焊接适用于所有位置(板或管子)的焊接。(2)接头/焊缝种类。GB/T19869．1—2005中规定对接焊缝适用于全焊透及部分焊透的对接焊缝和角焊缝。覆盖范围大，即对接接头可以覆盖T型接头及角焊缝，而JTG/TF50—2011和TB10212—2009中对接接头、T型接头是需要分开单独评定的。(3)焊材规格。GB/T19869．1—2005中规定在热输入规定的变化范围内，允许改变焊接材料的尺寸。而JTG/TF50—2011和TB10212—2009中对此项没有提出具体的要求。(4)道间温度。GB/T19869．1—2005中规定评定的上限值就是焊接工艺评定试验中达到的最高道间温度。而JTG/TF50—2011和TB10212—2009中对此项没有提出具体的要求。(5)坡口形式及尺寸改变。JTG/TF50—2011和TB10212—2009中对此项提出了具体的要求。而GB/T19869．1—2005对此项没有提出具体的要求。综上所述，GB/T19869．1—2005中的焊接工艺因素相对全面一些，但也有不足之处，如对于焊接来说的一些重要因素，如对接头种类、坡口形式及尺寸改变的规定略显不足。3种标准各有优缺点，焊评工作者可以综合选择。2．3焊接工艺评定试验要求对比焊接工艺评定试验要求对比详见表2。综合对比，可以发现JTG/TF50—2011和TB10212—2009中的评定试验要求基本相同，与GB/T19869．1—2005不同的是，对接接头试件、T型接头试件和角接头试件中都要求做焊缝金属拉伸试验，同时T型接头还要求做冲击试验，而GB/T19869．1—2005对此项试验没有要求。因为力学性能是检验焊接工艺评定的一项重要指标，相对来说，GB/T19869．1—2005中评定试验有所欠缺，尤其对于焊缝金属拉伸试验这一重要指标没有提出要求，在一定意义上也存在一定的不足。

3结论

对比分析上述三种悬索桥制造常用的焊接工艺评定标准，可以得出以下结论:(1)GB/T19869．1—2005明确规定了钢材各类组及分类组的认可范围，厚度的覆盖范围比较全面。(2)JTG/TF50—2011与TB10212—2009的要求基本相同，差异不大，对于接头类型覆盖范围来说，与GB/T19869．1—2005不同的是，T型接头是需要分开单独评定的。(3)JTG/TF50—2011和TB10212—2009中对工艺因素———坡口形式及尺寸改变提出了具体的要求，而GB/T19869．1—2005对此项没有提出具体的要求。(4)对于工艺评定的力学性能试验来说，GB/T19869．1—2005中的各种接头试件不需要做焊缝金属拉伸试验这一重要指标，存在一定的不足。3种焊接工艺评定标准都对焊接工艺评定工作做出了具体的要求，但相对实际的焊接工艺评定的目的来说，各有不足之处，随着科学技术的发展和国外焊接技术及标准的应用，行业中先行标准的一些不足也不断的暴露出来，给企业、技术工作者造成了一定的困惑，因此优先各种标准中的可取之处，弥补不足之处，完善标准，作出更加有效合理的焊接工艺评定工作已经成为了悬索桥制造领域急需解决的问题。

参考文献

［1］钱冬生，陈仁福．大跨悬索桥的设计与施工［M］．成都:西南交通大学出版社，1999．

作者:石红昌 苏兰 黄安明 单位:德阳天元重工股份有限公司