WELDING PROCEDURE TEST OF 14MnNbq STEEL USED IN WUHU YANGTZE RIVER BRIDGE
China Railway Baoji Bridge Ltd Tao Zuji, Wang Hongbo
Abstract 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 property
0 前 言
製造蕪湖長江大橋鋼樑所採用的14MnNbq鋼，是武漢鋼鐵集團和中鐵大橋工程局共同研究開發的新型橋樑用鋼，該鋼種系首次在我國大型橋樑上使用。為了有效的保證蕪湖長江大橋的焊接質量，作為蕪湖長江大橋的承製方中鐵寶橋股份有限公司在大橋鋼樑投產前，對14MnNbq鋼進行了一系列的焊接試驗研究工作，選擇了合適的焊接材料，優化了焊接工藝，為蕪湖長江大橋鋼樑的焊接作好了技術準備。
1 14MnNbq鋼的焊接裂紋試驗和預熱溫度的確定
蕪湖長江大橋鋼樑是厚板焊接整體節點結構，為有效防止焊接裂紋的產生，我們針對不同的板厚和不同的焊接方法進行了焊接熱影響區最高硬度試驗和斜Y形坡口裂紋試驗。
1.1 焊接熱影響區最高硬度
按GB4675.5—84《焊接熱影響區最高硬度試驗法》，分別用φ4 mm J507焊條手工電弧焊和φ1.2 mm H08 Mn2Si焊絲CO2氣體保護焊對板厚為20 mm、32 mm和50 mm三種厚度的鋼板分別進行了環境溫度為5℃、60℃和100℃三個溫度的熱影響區的最高硬度試驗。試驗結果表明，以上三種預熱溫度的熱影響區最高硬度均低於HV 350，說明14MnNbq鋼的淬硬傾向較小。
1.2 抗裂性試驗
採用斜Y形坡口焊接裂紋試驗以評價鋼材的焊接冷裂紋傾向和確定焊接預熱溫度。按照GB4675.1—84《斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》，我們用手工電弧焊分別對32 mm、36 mm、40 mm、46 mm和50 mm五種厚度的鋼板進行小鐵研試驗，試驗溫度分別為室溫、60℃和100℃三種。手工電弧焊選擇的焊條有φ3.2 mm、φ4 mm的J507和φ3.2 mm、φ4 mm的SHJ507Ni。並參照有關標準，採用埋弧自動焊在室溫下對46 mm和50 mm兩種厚度的鋼板進行了斜Y型大鐵研試驗，試驗選擇的焊接材料為H08Mn2E(φ5 mm)焊絲+SJ101q焊劑和H08MnE (φ5 mm)焊絲+SJ101q焊劑。試驗條件及試驗結果見表1和表2。
根據以上試驗結果，考慮蕪湖長江大橋鋼樑的特殊性，確定蕪湖長江大橋鋼樑14MnNbq鋼的預熱溫度如下：當採用手工電弧焊或CO2氣體保護焊焊接板厚為32～40 mm的鋼板時預熱60～100℃；焊接板厚為42～50 mm的鋼板時預熱80～120℃，採用細絲（φ1.6 mm）埋弧焊時的預熱溫度同手工電弧焊；採用埋弧自動焊φ4 mm、φmm的焊絲焊接時不進行預熱。
2 14MnNbq鋼的焊接工藝試驗
蕪湖長江大橋鋼箱梁的焊接接頭標準為：①對接接頭和熔透角接頭的焊縫、熱影響區和熔合線-30℃的卻貝衝擊功Akv不低於48 J，焊縫金屬屈服強度σs和抗拉強度σb.?不低於母材標準，屈服強度不超過母材標準100 MPa；對接接頭的冷彎要求180°不裂；當板厚為6～16 mm時，焊縫金屬伸長率δ5≥20%，當板厚為17～50 mm時，焊縫金屬伸長率?δ5≥19%；②角接和棱（坡口）角接接頭焊縫、熱影響區和熔合線-30℃的卻貝衝擊功Akv不低於34 J，焊縫金屬屈服強度?sub>s和抗拉強度σb不低於母材標準，屈服強度不超過母材標準120 MPa；當板厚為6～16 mm時，焊縫金屬伸長率δ5;≥20%，當板厚為17～50 mm時，焊縫伸長率δ5≥19%。根據蕪湖長江大橋鋼箱梁的焊接接頭標準，進行了一系列的焊接工藝試驗工作，來確定焊接材料和焊接工藝參數。
2.1 熔透角接頭焊接材料的確定和焊接工藝評定
根據斜Y型坡口焊接裂紋試驗結果，針對蕪湖長江大橋弦桿典型的受拉T型熔透角接頭要求，選取了SHJ507Ni、J507、MKJ507B焊條和PK-YJ507TiB葯芯焊絲CO2氣體保護焊，進行了熔透角接頭焊接材料對比試驗，焊后對試板進行了焊縫外觀檢查、探傷和力學性能檢驗。試驗結果表明，SHJ507Ni焊條所焊的熔透角接頭的焊縫外觀質量良好，各項力學性能均能滿足蕪湖長江大橋鋼箱梁的熔透角接頭的性能標準要求。採用其它幾種焊接材料則存在焊縫金屬-30℃衝擊韌性較低的問題。因此，確定在蕪湖長江大橋弦桿的熔透角接頭焊接採用SHJ507Ni焊條手工電弧焊。SHJ507Ni焊條手工焊接工藝評定試驗實驗條件和接頭力學性能分別見表3和表4。
2.2 對接接頭焊接材料的確定和焊接工藝評定
根據蕪湖長江大橋桿件的典型對接接頭，根據所用鋼板的厚度範圍為16～50 mm，共進行了9組對接接頭的焊接工藝評定。採用埋弧自動焊工藝，焊絲為H08Mn2E，除（16+32） mm鋼板對接接頭採用φ2 mm焊絲，其餘板厚大於等於20 mm的對接接頭均採用φ5 m
