懸索橋焊接工藝對比分析

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摘要:通過對比分析3種常用的懸索橋焊接工藝評定標準的差異，以便在實際應用中較好地使用標準，同時對標準的進一步的優化改進也提出了一些建議。

關鍵詞:懸索橋;焊接工藝;評定標準;對比

焊接工藝評定的目的是為了檢驗設計接頭的可靠性、驗證焊接工藝的正確性和評定施焊能力，并將評定結果用于指導生產，以保證產品焊接接頭的力學性能，是企業控制焊接質量的不可或缺的措施之一，也是企業綜合技術水平的一種體現。對于懸索橋設計制作來說，隨著科技的發展，懸索橋朝著大重量、大厚板焊接的方向發展［1］。因此焊接成為了其中一項特別重要的工作，但現在懸索橋制作所涉及的焊接工藝評定標準種類過多，沒有統一化，本文對懸索橋制作常用的3種標準進行對比分析，就如何合理、科學的選用焊接工藝評定標準進行探討研究。

1懸索橋制作常用焊接工藝評定標準

焊接工藝評定試驗是在原材料檢驗合格后，產品在車間制作之前，施工制造單位按照相應的標準要求進行的工藝試驗。試驗必須能有效的反應產品所用的材料、結構形式和擬采用的焊接工藝。評定在該工藝下對應材料的相應結構的焊接接頭的使用性能。懸索橋制作常用的3種焊接工藝評定標準分別為GB/T19869．1—2005《鋼、鎳及鎳合金的焊接工藝評定試驗》、JTG/TF50—2011《公路橋涵施工技術規范》和TB10212—2009《鐵路鋼橋制作規范》。

2焊接工藝評定標準的差異及特點

焊接工藝評定試驗通過驗證焊接工藝的正確性，并評價施焊能力，最終來保證產品的焊接質量。通常來說，每種結構形式，每個接頭都要做試驗的話，工作量太大，一般情況下也不可能。焊接工藝評定就是綜合各種因素，減少工作量，做到用最少的評定工作量來覆蓋整個產品的焊接工藝。這樣，一方面對標準的各項規定要清楚掌握，如評定規則、可代替范圍、試驗要求等;另一方面也要分析產品的結構特點，尤其要注意明顯影響焊接接頭質量的重要因素，如焊接方法、母材、焊接材料等。2．1焊接工藝評定的通用要求對比焊接工藝評定的通用要求對各種焊接方法都適用，一般包括4項:焊接方法，母材類別，焊后熱處理，厚度認可范圍。2．1．1焊接方法GB/T19869．1—2005《鋼、鎳及鎳合金的焊接工藝評定試驗》明確指明該標準適用于鋼材的電弧焊和氣焊，以及鎳及鎳合金的電弧焊。而JTG/TF50—2011《公路橋涵施工技術規范》及TB10212—2009《鐵路鋼橋制作規范》這兩個標準并沒有明確指明適用的焊接方法。2．1．2母材類別GB/T19869．1—2005《鋼、鎳及鎳合金的焊接工藝評定試驗》中的表3明確規定了鋼材各類25組及分類組的認可范圍，而JTG/TF50—2011《公路橋涵施工技術規范》中的附錄K-3焊接工藝評定及TB10212—2009《鐵路鋼橋制作規范》中的附錄C鋼材的焊接工藝評定并沒有明確規定鋼材各類組及分類組的認可范圍。2．1．3焊后熱處理3種標準中都提到了增加或者取消焊后熱處理時，要重新進行評定，但都對熱處理的種類未標明如何分類。2．1．4厚度認可范圍。每種標準的試板厚度對應的產品覆蓋厚度詳見表1。從表1可以看出，JTG/TF50—2011中的試件厚度t沒有厚度范圍要求，覆蓋的產品厚度δ為0．67t≤δ≤1．25t。GB/T19869．1—2005和TB10212—2009中的試件厚度t劃分為4個區段，對應的覆蓋的產品厚度δ也分為4個區段。試板厚度劃分比較細致，但是TB10212—2009中的試件厚度最大值只能達到80mm，而GB/T19869．1—2005中的試件厚度最大值沒有限制。而GB/T19869．1—2005比較特殊的地方是覆蓋的產品厚度還與實際的焊接道次有關，單道焊和多道焊的產品覆蓋范圍也不相同。對比來看，GB/T19869．1—2005的厚度認可范圍要求的更細、更全面。2．2焊接工藝評定的工藝要素對比焊接工藝評定因素一般分為重要因素、附加因素和次要因素。重要因素一般是指影響焊接接頭抗拉強度和彎曲性能的焊接工藝因素;附加因素一般是指影響焊接接頭沖擊性能的焊接工藝因素;次要因素一般是指對力學性能無明顯影響的焊接工藝因素。在這3種標準中并沒有把焊接工藝因素按照重要因素、附加因素和次要因素進行劃分，只是提到了那些因素改變的話，需要重新進行焊接工藝評定。對比GB/T19869．1—2005、JTG/TF50—2011和TB10212—2009可知，GB/T19869．1—2005中的這些因素有13項，JTG/TF50—2011和TB10212—2009中的這些因素有10項。JTG/TF50—2011和TB10212—2009的因素基本相同，不同之處是JTG/TF50—2011中焊接參數變化中增加了焊接線能量增大10%以上需要重新評定，TB10212—2009中坡口形狀和尺寸改變這一因素中增加了有襯墊的根部間隙變化要求。GB/T19869．1—2005、JTG/TF50—2011和TB10212—2009區別之處較多，具體區別如下:(1)焊接位置。GB/T19869．1—2005中規定既無沖擊要求，也無硬度要求時，任一位置(板或管子)上的焊接適用于所有位置(板或管子)的焊接。(2)接頭/焊縫種類。GB/T19869．1—2005中規定對接焊縫適用于全焊透及部分焊透的對接焊縫和角焊縫。覆蓋范圍大，即對接接頭可以覆蓋T型接頭及角焊縫，而JTG/TF50—2011和TB10212—2009中對接接頭、T型接頭是需要分開單獨評定的。(3)焊材規格。GB/T19869．1—2005中規定在熱輸入規定的變化范圍內，允許改變焊接材料的尺寸。而JTG/TF50—2011和TB10212—2009中對此項沒有提出具體的要求。(4)道間溫度。GB/T19869．1—2005中規定評定的上限值就是焊接工藝評定試驗中達到的最高道間溫度。而JTG/TF50—2011和TB10212—2009中對此項沒有提出具體的要求。(5)坡口形式及尺寸改變。JTG/TF50—2011和TB10212—2009中對此項提出了具體的要求。而GB/T19869．1—2005對此項沒有提出具體的要求。綜上所述，GB/T19869．1—2005中的焊接工藝因素相對全面一些，但也有不足之處，如對于焊接來說的一些重要因素，如對接頭種類、坡口形式及尺寸改變的規定略顯不足。3種標準各有優缺點，焊評工作者可以綜合選擇。2．3焊接工藝評定試驗要求對比焊接工藝評定試驗要求對比詳見表2。綜合對比，可以發現JTG/TF50—2011和TB10212—2009中的評定試驗要求基本相同，與GB/T19869．1—2005不同的是，對接接頭試件、T型接頭試件和角接頭試件中都要求做焊縫金屬拉伸試驗，同時T型接頭還要求做沖擊試驗，而GB/T19869．1—2005對此項試驗沒有要求。因為力學性能是檢驗焊接工藝評定的一項重要指標，相對來說，GB/T19869．1—2005中評定試驗有所欠缺，尤其對于焊縫金屬拉伸試驗這一重要指標沒有提出要求，在一定意義上也存在一定的不足。

3結論

對比分析上述三種懸索橋制造常用的焊接工藝評定標準，可以得出以下結論:(1)GB/T19869．1—2005明確規定了鋼材各類組及分類組的認可范圍，厚度的覆蓋范圍比較全面。(2)JTG/TF50—2011與TB10212—2009的要求基本相同，差異不大，對于接頭類型覆蓋范圍來說，與GB/T19869．1—2005不同的是，T型接頭是需要分開單獨評定的。(3)JTG/TF50—2011和TB10212—2009中對工藝因素———坡口形式及尺寸改變提出了具體的要求，而GB/T19869．1—2005對此項沒有提出具體的要求。(4)對于工藝評定的力學性能試驗來說，GB/T19869．1—2005中的各種接頭試件不需要做焊縫金屬拉伸試驗這一重要指標，存在一定的不足。3種焊接工藝評定標準都對焊接工藝評定工作做出了具體的要求，但相對實際的焊接工藝評定的目的來說，各有不足之處，隨著科學技術的發展和國外焊接技術及標準的應用，行業中先行標準的一些不足也不斷的暴露出來，給企業、技術工作者造成了一定的困惑，因此優先各種標準中的可取之處，彌補不足之處，完善標準，作出更加有效合理的焊接工藝評定工作已經成為了懸索橋制造領域急需解決的問題。

參考文獻

［1］錢冬生，陳仁福．大跨懸索橋的設計與施工［M］．成都:西南交通大學出版社，1999．

作者:石紅昌 蘇蘭 黃安明 單位:德陽天元重工股份有限公司