金安金沙江大桥正交异性桥面板U肋全熔透焊缝焊接工艺方案

金安金沙江大桥正交异性桥面板U肋全熔透焊缝焊接工艺方

案

摘要：金安金沙江大桥是目前为止世界上最大跨径山区悬索桥，施工环境恶劣，结构施工工艺复杂，技术难度大，为确保工程质量及施工安全，项目团队克服重

重困难，高效完成钢桥结构的制作与发运。

一、项目简介

金安金沙江大桥是主桥主跨为1386米的双塔双索面单跨简支板桁结合加劲

梁悬索桥，华坪岸边跨为跨径320米的无悬吊结构，丽江岸为跨径205米的无悬

吊结构。跨度为330+1386+205米，横向缆距27米，吊索顺桥向间距为10.8米。

二、编制目的

1.为了充分验证金沙江大桥板单元U肋与顶板全熔透焊接工艺的可行性、方

案的合理性、设备加工能力以及工装的适用性。

2.保证板单元U肋焊接批量化生产的稳定性。

3.根据试验结果确定金沙江项目板单元U肋板单元全熔透焊缝检测标准、探

伤工艺、以及无损检测评判标准。

4.后续对检验结果进行分析、比对、总结，不断对板单元U肋焊接工艺方案

进行完善。

三、U肋板试验板单元

为验证板单元U肋与顶板全熔透焊接工艺的可行性，选取金安金沙江大桥项

目中典型U肋桥面板单元作为U肋熔透焊试验，尺寸为2320*9500毫米的U肋

板单元，包含4根9.5米长U肋进行3件试验。

四、焊接方案选择

为选择合适的板单元U肋全熔透焊接方法，对各焊接方案进行比选，采用多

种焊接材料、焊接气体、焊接角度、焊缝坡口，进行多种焊接方式组合的焊接工

艺试验，择优选取焊接方案。

表4.1 U肋全熔透方案比选

六、板单元U肋试制件制造工艺流程

6.1 板单元U型肋制作

板单元U肋采用常规数控切割机数控下料。坡口采用机加工，两端螺栓孔需

按中心线划线后机加工出孔。长度允许偏差：±2.0毫米，宽度允许偏差：±2.0毫米。

6.2 桥面板划线

（1）在试验件顶板上划出纵、横向基准线，基线两端各打三个样冲眼。根

据基线及纵向U形肋图纸定位尺寸，顶、底板拼接组装间隙和焊接收缩量，划出

纵向U肋装配线。

6.3 U肋装配

（1）将顶板置于无码组装胎架上，根据纵基线控制纵基线与横向限位挡的

距离，用夹紧装置固定顶板，复测纵基线与横向限位挡的距离，合格后方可进行

后续工作。

（2）组装U肋板：以U肋板装配线为基准用无码组装胎架组装U肋板，组

装时需要注意的事项如下：

① 每块板单元组装完成后必须严格检查U肋板的各个定位尺寸。合格后方

可进行后续工作。

② 组装后，在醒目位置按照要求标注相关标识，确保唯一性，方便后续跟踪。

③ 距端部30毫米以内不进行定位焊，焊缝长70毫米，每道定位焊间隔为500毫米，U肋定位焊焊缝厚度3～4毫米，装配间隙≤0.5毫米。

6.4 U肋内焊

板单元U肋内侧焊缝采用U肋内焊专机进行焊接，焊前调节焊丝角度，保证

内侧焊丝与底板夹角30～45°调节。

6.5 板单元U肋外侧焊接打底

板单元U肋外侧焊缝打底时使用聚弧深熔焊焊接设备，采用金属粉芯焊丝进

行焊接。焊前需检查聚弧深熔焊设备，确保稳定焊接。焊接时需注意焊丝与顶板

角度以及胎架角度，胎架角度30°，焊枪与底板夹角30～45°调节。

6.6 板单元U肋外侧焊接盖面

板单元U肋外侧焊缝盖面时使用U肋焊接机器人进行焊接，采用金属粉芯焊

丝进行焊接，焊接胎架角度30°。

6.7 板单元校正

板单元U肋试验板单元矫正前，需测量试验板单元焊接横向收缩及纵向收缩，并准确记录数据。

（1）构件应根据变形情况采用冷矫或热矫对其进行修整矫正。

（2）修整不得使构件表面产生凹痕或其它损伤。

（3）火攻矫正时应监控加热温度，一般应控制在600℃以下，严禁过烧，不

宜在同一区域内多次反复加热。对于矫正温度需超过600℃时应根据试验结果控

制矫正温度上限不得超过800℃。

（4）加热后应缓慢冷却，不得用水急冷；在室温下局部修整采用锤击时，

需加垫板。

（5）矫正后的构件应放在平台上检查。

七、检验检测方法、比例、范围及验收要求

7.1焊缝质量验收等级

U肋全熔透焊缝的质量等级定为Ⅱ级。

7.2板单元检验批次的划分及验收

单个工程应将板单元分为：首制件检验批和批量制造检验批。

首制件检验批，按5块板单元为一个批次。

批量制造检验批，按10块板单元为一个批次。

7.3焊缝外观检验要求

7.3.1检验数量：全部板单元。

7.3.2检验范围：内侧焊缝检测两端各1000毫米范围，对断丝、熄弧等可疑

部位应采用内窥镜等摄像设备辅助检查；外侧焊缝全长。

7.3.3检验时机：待焊缝温度降至室温后，进行VT检验。

7.3.4检验方法：目视检测、内窥镜等摄像设备。

7.3.5验收要求：按《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50－2011中第19.6.1

项第1条款执行。

7.4焊缝表面及近表面检测要求

7.4.1检测比例：

① 首制件制造（前5个板单元）：全部板单元100%检测，每条外侧焊缝两端各1000毫米；

② 批量制造：板单元数量的10%。

7.4.2检测范围：每条外侧焊缝两端各1000毫米。

7.4.3检测时机：焊缝经100%VT合格后。

7.4.4检测方法：磁粉检测，应符合《焊缝无损检测磁粉检测》GB/T 26951-2011的规定。

7.4.5焊缝验收：应达到《焊缝无损检测焊缝磁粉检测验收等级》GB/T 26952-2011中2X级的规定。

7.5焊缝内部缺陷检测要求

7.5.1检测比例：

① 首制件制造（前5个板单元）：每块板单元每条焊缝全长100%；

② 批量制造：每批次板单元数量的10%。

抽检板单元U型肋两侧的焊缝至少各一条，且抽检焊缝条数占全部焊缝条数的比例不＜30%，不足一条按一条计。

抽检板单元平均一条焊缝不合格缺陷达到3处时，增加一块板单元检测。

7.5.2检测范围：

①整条焊缝（螺栓孔范围除外）；

②外观检查时发现未焊满、断弧、电弧跑偏等需100%检测，且两端各延长100毫米，不受检验批次限制；

③螺栓孔范围仅做顶板侧检测。

7.5.3检测时机：焊缝经100%VT合格后

7.5.4检测方法：超声检测

①按相关规范进行检验。

②按《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50－2011中表F2.0.1 全熔透焊缝设置波幅曲线灵敏度。

7.5.5焊缝缺陷评定

①焊缝熔透为合格。

②单个缺陷长度≤100毫米时判定为合格。

③缺陷累计指示长度在任意的焊缝长度lw（lw=1000毫米）范围内不超过20%时，可判定本评定区域焊缝合格。缺陷累计指示长度是指所有单独的可验收显示在每条焊缝长度范围内单个缺陷指示长度之和。

④裂纹危害性缺陷，判断为不合格。

7.6返修后的检测

所有修复后的焊缝按照原检测方法进行复验，并在返修部位两端各增加100毫米检测。

7.7批量生产条件

① 首制件每块焊缝全熔透长度占焊缝全长的96%时，方可进入批量制造阶段。

② 首制件首个检验批不合格，但在分析原因并采取有效措施，在第二个首制件检验批检验合格，也可进入批量生产。