主办单位:中国焊接协会 中国机械工程学会焊接学会
总    期:第80期 2004 第4期
发行份数:12430份(2003/3/1)
编    辑:晓  晔       瑷  珉  
   

 行业信息      网员介绍   焊接技术文献 

 
 


中国机械工程学会焊接学会2003年度工作总结(2)

三、专业委员会活动

1、切割专业委员会会议

由中国机械工程学会焊接学会切割专业委员会、中国焊接协会焊割专业委员会主持召开的《切割行业联合工作会议》于2003113日至15日在哈尔滨市举行,共25名委员出席了会议。会上两会秘书长张彦敏教授作了"在新形势下加强行业协会间联合、如何共同开展行业工作"的报告。张华、徐乃忠同志分别代表学会切割专业委员会、协会焊割专业委员会作了2002年工作总结及2003年工作设想的报告,与会代表就2002年工作总结、2003年工作计划内容及如何加强两个专业委员会联合,共同开展切割行业活动进行了广泛探讨,全体到会委员一致通过2003年切割行业工作计划并形成会议记要:1、加强两个专业委员会联合,共同开展2003年的各种切割会议及专题研讨会及调查分析等其它相关活动,以促进切割技术在新形式下的快速发展。2、落实《中国材料大典》工程篇气焊、切割章节的编写工作。机械工业出版社约稿的《切割技术手册》再版修定编写工作。成立《切割技术手册》编写委员会,推存了四名编写委员会主任人选,各章节编者于2003230日前将章、节、小节题目交专业委员会主任处。3、坚持办好已在《焊接》杂志上开办《切割之窗》专栏,两会委员将积极撰写论文和应用经验介绍文章,参与此项工作,与同行业人士交流,并为企业切割生产提供参考数据。4、两个专业委员会间加强信息沟通,共同积极完成焊接学会、协会交付的各项任务,同时也为企业提供各种切割相关信息和服务 1 积极参加焊接学会开展的中国焊接信息网上专题讨论会活动。 2 在焊接信息网上发布有关切割行业国内外技术发展信息,让同行业企业和相关企业更多地了解国内外切割技术的发展情况,达到促进同行业企业及相关企业的技术进步和技术创新;3 组织会员单位、同行业企业和相关企业参加相关的设备、技术成果展览会和学术讨论会;4 组织本专业的专家以专业委员会的角度开展技术咨询和新技术推广、培训等行业性工作。5)全体委员均参加第十一届全国焊接会议的学术论文撰写、征集工作。 6 在加强数控切割技术宣传推广同时(计划4~5月召开数控行业高峰会议),将加强对小型辅助切割机具推广应用的宣传支持(计划9~10月召开小型辅助切割机具行业工作会议)5、各委员及企业间加强联络和信息沟通,互相学习、互相协助,共同为提高 我国切割相关产品质量及技术进步而努力。 最后与会各位委员纷纷表示决不辜负焊接学会、焊接协会和广大切割工作者的信任,在完成本单位工作的同时积极参与并完成焊接学会和切割专业委员会交付的各项任务,在今后的工作中互相促进、共同努力,为推动我国的切割事业的发展作出贡献。

2、网上会议—2003年高温钎焊及扩散焊技术研讨会

中国机械工程学会焊接学会、中国机械工程学会焊接学会钎焊及特种连接专业委员会与2003年7月处起开始筹备并组织了焊接界第一次网上会议—2003年高温钎焊及扩散焊技术研讨会。虽然此次活动的举办是由于SARS疫情的影响,但也是我们焊接界学术活动组织上的又一次大胆尝试。网上会议的举办既节省了以往会议的经济投入,又解决了许多专家工作繁忙,无法抽身参加会议的困难。同时,网上会议具有灵活、快捷、低成本、高效率、交互性强等特点,这也吸引了广大焊接工作者积极参与我们的网上学术讨论,尤其是吸引了更多工作在第一线的焊接工作者,使他们能够就具体问题与专家进行及时互动的讨论,为更好的提高生产第一线的技术水平搭建了重要的平台。此次活动于2003年8月起正式在网上开通,截止到2003年7月30日为止,注册人数已达80余人,发表专业学术论文26余篇。

3、熔焊新技术及应用研讨会

计算机应用技术专业委员会、熔焊工艺及设备专业委员会及金属焊接性及焊接材料专业委员会和中国焊接协会管道焊接专业委员会于2003112324日在江苏省无锡市联合召开了《熔焊新技术及应用研讨会》,出席会议的有中国机械工程学会副理事长宋天虎教授级高工;焊接学会理事长陈剑虹教授;计算机应用技术专业委员会主任陈丙森教授;熔焊工艺及设备专业委员会主任陈强教授;金属焊接性及焊接材料专业委员会主任李午申教授;中国焊接协会管道焊接专业委员会主任薛振奎教授级高工等来自全国各地的50多个单位的80多名专家学者。

会议由熔焊工艺及设备专业委员会副主任蒋力培教授主持,宋天虎教授级高工和陈剑虹教授分别代表中国机械工程学会和焊接学会发言。会议特邀林尚扬院士作了题为“我国制造业焊接生产现状与发展战略”的大会报告,美国WTC公司副总裁Sam Abston II专程来会作了题为“电阻焊新技术”的报告,会上共宣读论文20多篇。这些论文既有国内外研究现状和发展趋势的综述展望,也有专门技术的讨论和生产应用经验的交流,内容涉及焊接工艺、先进焊接弧焊电源的研制、专项工程(工件)焊缝成型方法、材料焊接性能、机器人(专用)装备、智能化(自动)控制、专家系统、计算机模拟仿真等方面的相关技术及应用。上述内容受到与会代表的热烈欢迎,大家对共同感兴趣的问题进行了充分的交流和讨论。本次会议共收到来自高等院校、研究院所和企业的各类相关论文63篇,编印了《熔焊新技术及应用研讨会》论文集。

4、计算机应用技术专业委员会会议

20031123计算机应用技术专业委员会召开了委员会议,根据20031119日学会秘书处发出的通知,讨论了下届本专业委员会主任人选问题,并讨论了本届专业委员会四年来的主要工作总结及明年的学术活动计划。在这次专业委员会会上,本届专业委员会委员总结了工作,并邀请拟担任第七届本专业委员会委员和关心本专业委员会工作的同志参加了对下届专业委员会未来的活动计划的讨论。我专业委员会曾每4年召开一次全国性的“计算机在焊接中应用”的研讨会,会议初步决定明年(2004年)召开第四届全国“计算机在焊接中应用”的研讨会,从现在开始筹备工作,会议的时间、地点待落实后另行通知。

5、熔焊工艺及设备专业委员会会议

20031123日,熔焊工艺及设备专业委员会在无锡市山明水秀大饭店二楼会议室举行工作会议,出席会议的有本专业委员会主任:清华大学陈强教授,副主任:上海交大吴毅雄教授、北京石油化工学院蒋力培教授,委员:张善保、李宪政、李桓、周天锡,秘书:孙振国。清华大学都东教授、上海交通大学华学明教授、南昌大学张华教授、无锡威华电焊机制造有限公司张荣南董事长列席了会议。

工作会议上,与会代表首先对本专业委员会、计算机应用技术(CAW)专业委员会、金属焊接性及焊接材料专业委员会和中国焊接协会管道焊接专业委员会联合召开的“熔焊新技术及应用研讨会”的组织工作给予了肯定,对北京石油化工大学和无锡威华电焊机制造有限公司参与研讨会组织、服务工作的同志表示感谢。本次研讨会有50多个院校和企业单位的80多名专家学者出席,共收到来自高等院校、研究院所和企业单位的各类有关论文63篇,编印了《熔焊新技术及应用研讨会》论文集。与会者一致认为本专业委员会每年一次的学术会议研讨会为广大焊接工作者提供了很好的共同学习、交流的机会,应该坚持组办下去,在今后的组织过程中,应该继续加强与地方学会、协会的合作,吸引更多的企业参加此类会议,以促进先进焊接技术的推广、应用,同时使得高校和科研院所进一步了解市场需求,促进研究成果的产业化。

在这次专业委员会会上,本届专业委员会委员总结了工作,对本专业委员会今后的工作进行了讨论。与会代表就下届专业委员会委员及副主任委员的推荐、改选等事宜交换了意见,建议对无故不参加专业委员会会议及相关活动的委员进行调整,并建议下届专业委员会应该积极争取应从汽车、化工、机械等行业的骨干企业中发展一部分委员,以加强学会与企业的联系,有利于学会多开展一些更多的面向企业、面向应用的活动。会议初步决定明年(2004年)继续与计算机技术及应用专业委员会等合作共同组办第四届全国“计算机在焊接中应用”的研讨会,并希望从现在开始筹备工作,会议的时间、地点待落实后另行通知。

6、钎焊及特种连接专业委员会

第七届钎焊及特种连接专业委员会主任扩大会议于20031128日在江苏省常熟市举行。会议由专委会副主任李晓红教授主持,常务副主任薛松柏教授作第六届委员会工作总结报告,主任冯吉才教授作了第七届委员会20032007年度工作设想的报告,何鹏博士代表第六届委员会作了第六届委员会团体委员经费收支情况的汇报,会上马鑫博士还作了题为《钎焊与特种连接技术的国际动态报告》,与会代表一致同意聘请第六届委员会主任钱乙余教授为第七届委员会名誉主任

会议确定2004年的主要工作为:1)在4月份召开“电子产品无铅化装连技术与应用”专题会议。2)组成中国代表团出席12月在日本京都举行的主题为“先进材料及连接技术”的国际会议。3)筹备13届专业委员会年会。4)为十一届全国焊接学术会议征文。

7、压力焊专业委员会

本年度专委会转发并组织各委员及委员单位和压力焊领域广大科技工作者积极参加了学会组织的全国性焊接活动例如“第八届北京-埃森国际焊接与切割展览会”。原定召开的“全国压力焊研讨会”因非典原因推迟到2004年举行。

2004年工作安排:1)组建第七届压力焊专业委员会;2)举行全国压力焊研讨会(时间地点待定),同时召开新一届专业委员会全体会议。3)组织各委员及委员单位和压力焊领域广大科技工作者积极参加了学会组织的全国性焊接活动。

8、金属焊接性及焊接材料专业委员会

金属焊接性及焊接材料专业委员会自成立以来,每年召开一次专业委员会学术会议,2003112425日在无锡市举行的第四次学术会议是联合熔焊工艺及设备专业委员会、计算机应用技术专业委员会、中国焊接协会管道焊接技术专业委员会一起举办的。会议的题目是“熔焊新技术及应用研讨会”。为了开好这次会议,专业委员会在20034月就发出会议及征文通知。7月份发出2号通知,10月份发出3号通知,细致的准备工作确保了本届学术会议的成功。金属焊接性及焊接材料专业委员会参加会议的代表有28人,共有7篇论文收入熔焊新技术及应用研讨会论文集,有四篇论文进行了大会交流,李午申主任代表本专业委员会做了“我国钢铁工业及焊接技术的适应性发展”的报告。会议期间,本专委会还与中国焊接协会管道焊接技术专委会联合组织了座谈会。会上,专业委员会主任李午申教授及管道焊接技术专委会主任薛振奎教授分别总结了两个专委会4年来的工作及两个专委会合作的必要性及其合作成果。并布置了下一届专委会委员的改选工作,之后,与会委员们还就我国目前新钢种发展及应用对焊接材料、焊接方法及焊接工艺提出的挑战进行了讨论,认为新钢种的发展既对焊接技术的发展带来了机遇,作为焊接工作者,应抓住这一机遇,积极组织攻关,焊材厂与钢厂以及产学研之间应应密切合作,研究新钢种的焊接性问题,并针对新钢中的应用开发研制新型焊接材料及其相应的焊接技术。在这方面,本专业委员会与中国焊接协会管道焊接专委会就X80管线钢的焊接性课题开展合作研究,为新型微合金控轧控冷钢在工程中的应用奠定研究基础。

从本专委会组织召开的4次学术会议看,本专业委员会学术气氛浓厚,学术论文及参会人数众多。每次参会人员中,总经理及总工一级的人物约占三分之一,科研院所、大专院校的参会人员约占三分之一,其余均为各单位的技术负责人,代表面广。每次会议,专委会都针对会议主题组织几篇高水平的学术报告。各个有代表性的企业都作了重点发言,其它与会代表也发言踊跃,积极交流行业情况,对行业的发展起到推动作用。

专业委员会的换届工作,四年一届的专业委员会工作即将结束,按照学会的要求,经专业委员会主任、副主任和部分委员商讨,推选李午申同志继续担任下一届专业委员会的主任,并报请学会批准。并在200311月无锡会议上组织了新一届专委会委员的改选工作。随本总结附上新一届专委会委员及主任、副主任委员的名单,报请学会批准。

2004年工作计划,2004年是新一届专业委员会工作的第一年,专业委员会将继续努力,搞好委员会的工作,工作计划主要内容如下:1)进行新一届委员的改选,正、副主任的任命,成立新一届金属焊接性及焊接材料专业委员会,全面规划本届专业委员会的工作。2)计划于2004.年9月在北京组织本届委员会的第一次学术会议。3)本专业委员会将继续与中国焊接协会管道焊接技术委员会合作,开展X80管线钢焊接性的研究工作,为新一代管线钢的应用优化焊接方法、焊接材料及其焊接工艺。

9、高能束及特种焊接专业委员会

2003年度本专委会共进行了如下工作:1)为国际焊接学会北京会议组稿十余篇,后因“非典”影响,会议取消。稿件准备2004年使用。2)主任委员霍立兴教授计划参加国际焊接学会年会,会后由霍立兴主任向各位委员通报会议主要情况,因“非典”影响,无法到会。3)主任委员霍立兴教授参加了日本举行的“固体强度与断裂”国际会议及香港举行的“纳米介观、微观及宏观性能”国际会议,会后霍立兴主任将会议主要情况向委员进行了通报。4)按学会要求,进行了专业委员会的改选。本年度活动,由于“非典”的影响,主要采取了网上讨论交流的方式,各位委员反映较好。

2004年本专委会计划进行如下工作:1)参加在甘肃举行的焊接学会北方会议,会议期间召开第七届“焊接力学及结构设计与制造专委会”工作会议,同时本专委会举行学术论文研讨会,会议主题为“焊接结构的寿命评估及延寿理论与措施、焊接数值模拟”。2)继续进行信息交流工作。主要由专委会主任霍立兴教授介绍参加国际焊接学会情况及委员定期向专委会提交工作报告进行交流,该项工作主要在网上进行。

10、焊接力学及结构设计与制造专业委员会

1)组织工作,根据焊接学会焊学秘字第001号文件,完成了本专业委员会推荐新一届专业委员会主任的工作。2)学术会议,原定与高能束流加工技术国防科技重点实验室联合举办的高能束流加工国际研讨会因非典而取消。3)行业调研,针对国内高能束流加工的发展及动态进行了调研和分析。随着对产品性能要求的不断提高,一些传统的焊接方法已不能满足对焊接质量的要求,在这种情况下,高能束流焊接受到越来越多的高等院校、研究所、工厂以及设备生产厂家的高度重视。这主要表现在:a)越来越多的高等院校给予了很大关注,并向本专业委员会进行了咨询,如南昌航空学院、合肥工业大学等。b)在中国兵工学会焊接学会2004年学术会议上应邀作了“高能束流焊接的发展及应用现状”的专题报告,这对促进不同行业焊接学术组织的交流以及高能束流焊接技术的发展起了推动作用。c)针对国产大功率切割用激光器性能与国外尚有一定的差距,国内航空制造工程研究所(航空625所)购买美国PRC公司的C02激光器配以自行研制的数控工作台研制了两台激光切割系统。d)随着真空电子束焊接设备良好的国内市场以及国企人才流动机制向纵深发展,由原桂林电器科学研究所电子束技术中心的骨干人员为主组建了民营的桂林思创真空数控工程有限公司以及桂林狮达机电技术有限公司,从而形成了国内国营、民营电子束焊接设备生产厂家竞争的局面。e)在2003北京—埃森焊接与切割展览会期间由中国机械工程学会同期召开的“汽车焊接国际论坛”(IFWT2003)上,许多国内知名专家都发表了十分精辟的见解。中国科学院院士潘际銮认为:“激光焊接在汽车车体制造中的应用说明汽车工业的焊接技术现在是、将来也是我国先进焊接水平的标志” 。中国工程院院士徐滨士认为:“汽车激光焊接的应用必将在减轻汽车重量、提高车辆安全性和可靠性、节约材料方面发挥作用” 。“德国大众汽车公司已全面应用了汽车激光焊接,焊接质量非常高,如不同厚度(3mm和1mm)的钢板经过激光焊接后可直接冲压成型,明显降低了重量,节约了原材料和能源,提高了产品质量” 。中国焊接学会理事长陈剑虹认为:“为了增加汽车用薄钢板焊接时的间隙容许度,研究开发了镀层钢板激光焊以及剪裁拚板焊接,还特别针对汽车轻型化研究了铝空间框架(space frame)结构的激光焊、激光—等离子体、激光—MIG复合焊以及铝的搅拌摩擦焊等。”这充分说明了激光焊接以及激光复合焊具有诱人的发展前景和强大的生命力。

2004年工作计划。1)联合主办“2004年高能束流加工技术国际研讨会”,为了促进我国高能束流加工技术的应用和发展,加强国际学术和技术交流,经协商决定与高能束流加工技术国防科技重点实验室、中国机械工程学会特种加工分会联合主办“2004年高能束流加工技术国际研讨会”,会议将邀请国外及国内著名专家作专题报告,同时广泛征集论文,为相关领域的科技工作者提供技术交流的机会,会议以“二十一世纪的高能束流加工技术” 为主题,讨论高能束流加工技术的发展和应用前景,并参观相关单位,会议论文将以中文核心期刊《航空制造技术》增刊出版论文集。2)完成专业委员会的换届改选工作。3)动员组织2004年日本大阪IIW年会的征文及参会。4)作好于2004年11月7-9日在北京由中国机械工程学会及其焊接分会主办的“航空航天焊接国际论坛” ( IFWT , 2004 )的相关工作。

 

(中国机械工程学会焊接学会秘书处)


关于组团参加国际焊接学会第57届年会及日本国际焊接博览会的通知



各有关单位:

   国际焊接学会第57届年会将于2004年7月11日至16日在日本大阪国际会议厅召开。国际焊接学会成立于1948年,是世界上最早成立的学术性组织之一,现拥有包括中国在内的44个会员国家。国际焊接学会为世界焊接行业的发展做出了巨大贡献。本次年会涉及焊接及相关技术的研究、生产、培训和标准等各个领域的新发展和新成果,国际会议上还将讨论海陆空运输工具中应用焊接技术的发展动态。
此外,由社团法人日本焊接协会、产报出版株式会社主办的日本国际焊接博览会将于2004年7月14日至17日在大阪国际展览馆举行。日本国际焊接博览会规模盛大,从上届博览会情况来看,有186家公司(其中包括来自海外19个国家的104家公司)参展,展览面积达17020平方米,入馆参观人数多达97396人次。本次博览会参展内容包括电弧焊、电阻焊以及其他焊接方式、无损检测、表面工程、热处理、机械加工、焊接辅剂、工厂设备器具、高压气体等。
   为加强我国与国际焊接学会的联系,促进中-日焊接技术的交流与合作,考察和跟踪国外先进焊接技术发展动态,提高我国焊接技术,特别是焊接生产制造技术水平,我会将组团赴日参加两会。

   鉴于组团要求,希望你单位 同志参加我会代表团,现将有关事项通知如下:
   1、出国时间:10天(初步定于7月10日离京,7月19日回国)
   2、出国费用:
   A:旅行费用因人数关系,暂估价如下:6-16人团体:23517元人民币/人,16人以上团体:19621元人民币/人 (详细费用请见报价表)
   B:参加国际焊接学会第57届年会的同志每人另需缴纳会费90000日元(会议现场交付)。
   3、参加我团的同志由学会秘书处负责办理邀请函,个人自行办理因私护照和签证。
   4、报名手续:请填写好报名表,经所在单位同意并加盖公章后,将申请表于2004年4月30日前邮寄到焊接学会秘书处,并在信封背面注明“报名表”字样。
   联系方式如下:
   地址:哈尔滨市和兴路111号 邮编:150080
   电话:0451-86322012 传真:0451-86333949 E-mail:cws@public.hr.hl.cn
   联系人:王麟书 黄彩艳

   因时间所限,为保证组团顺利,希望各位拟出国人员尽快办理相关手续。
   附表:赴日本参加会议报名表



中国机械工程学会焊接分会 
2004年2月16日      

 


先进的锆铪丝材料——有研亿金新材料股份有限公司


    有研亿金新材料股份有限公司系由北京有色金属研究总院以其所属稀有及贵金属材料研究所之经营性尽资产投入并联合上海纳米创业投资有限公司、富帮资产管理有限公司、北京中和泰达投资管理有限公司、有研半导体材料股份有限公司等四家发起人共同设立,于2000年10月18日在国家工商行政管理局登记注册,注册资本3680万元,是经北京市科学技术委员会确认的高新技术企业。
    有研亿金在焊接领域的科研生产已有30年的历史,其大部分产品为国内首创,拥有自主知识产权,产品性能稳定,质量可靠,达到世界先进水平,并畅销国内外。大部分产品已通过ISO9001质量体系认证。
    有研亿金的空气等离子切割机电极用材料-----铪丝、锆丝的生产技术国内领先,年生产量约2吨,占有80%以上的国内市场和大部分国际市场,主要出口到韩国、日本、美国、法国、德国、台湾等国家和地区。该公司已经向世界著名的空气等离子切割机生产制造商供货, 标志着该公司铪丝、锆丝的生产水平已跨入世界水平。


中国焊接钢桥四十年

清华大学   陈伯蠡

2. 中国焊接钢桥的若干技术进展

2. 1 桥梁钢的开发与优化

我国在发展焊接钢桥的过程中主要是采用国产钢材(表1),钢的强度级别主要是屈服点σS345MPa级,如16MnQ345)。少数大桥应用了σS420MPa级的15MnVN。也采用过国外的钢材,钢的强度级别均相当于Q345,如SM490CFe510DStE355之类。

20世纪50年代,武汉长江大桥采用的是前苏联提供的低碳钢,牌号为CT.3 (相当于Q235)20世纪60年代,南京长江大桥建桥初期,使用的也是前苏联提供的低合金钢,牌号为Нл2(σS=290390MPa),但仅供应少量后就停止了。从此开始了自力更生。鞍山钢铁公司全力以赴地开发16Mnq钢,以解南京长江大桥的“燃眉之急”。开始时,成材率很低,钢的质量不够理想,也不够稳定;但在以后的发展中逐步改善,并成为国内各个钢厂长时期的基本产品。16Mnq钢就是这样诞生的。

在制造成昆铁路栓焊钢梁时,使用了国内几个钢厂的16Mnq钢,曾遇到钢板严重的碳偏析情况。标准规定碳的含量上限为0.20%,而有的钢板碳含量高达0.24%。在工型杆件角焊缝埋弧焊时,焊缝产生热裂纹。不得不进行焊丝的优化工作,用H03MnTi焊丝代替H08A,焊剂HJ431也作了优化,结果才得以使用这批钢板。

1985年以前,由于16Mn钢的生产工艺改进较小,钢的质量与国外同类钢材差距较大,钢中硫含量高,非金属夹杂物多,钢材性能低,特别是低温冲击韧性差,不能适应市场需要。因而,冶金部组织力量在“六.五”期间进行了科技攻关。在冶炼方面,采用了喷射冶金、稀土处理、微合金化等措施;在轧制方面,采取了控制轧制、热机械控制处理(TMCP)、水幕冷却等新工艺,使16Mn钢的质量得到了很大提高,主要指标达到了当时国外同类钢材的水平。表2列出新冶炼工艺的效果。将优化的16Mn钢与近些年应用的几种同类钢材作对比,列于表3,从表3可见,优化的16Mn钢的韧性确已得到明显改善。

1966年初,为满足枝城长江大桥的需要,鞍山钢铁公司开始开发15MnVNq。针对设计的最大板厚为38mm,屈服点σS420MPa,确定正火供货,以保证韧性。起初,经过焊接性和焊接工艺试验,发现,正火的15MnVNq对焊接热循环敏感,过热区韧性降低幅度比较大,必须进一步优化。1976年,15MnVNq的优化工作取得了成果,并应用于白河大桥。该桥为单线铁路桥,三跨连续桁梁,L=128m,作为试验桥已运营多年。15MnVNq钢的优化,实际是利用先进冶炼工艺尽可能降低硫和磷的含量,并适当降低碳含量,表4列出部分数据。

 

2   改进冶炼工艺后16Mn钢化学成分和夹杂物的控制标准

标准

化学成分/%

夹杂物级别

C

P

S

硫化物

氧化物

新工艺16Mn

0.140.18

0.025

0.010

0.1

1.5

YB(T)10-81   16Mnq

0.120.20

0.035

0.035

23

23

 

                   3   改进工艺的 16Mn与同类钢的低温韧性对比

 

 

钢号

a kU /J.cm-2

AkV /J

-40

0

-20

-40

1

优化16Mn5

140

200

-

100

2

Q345C*巫峡桥,#军山桥)

-

70280  *

50260 #

-

3

Q345D(润扬长江大桥北汊桥)

-

-

80250

-

4

 Q345E(宜昌长江大桥)

-

-

-

65180

5

14MnNbq(芜湖长江大桥)

-

-

-

190220

6

日本SM490C(孙口黄河大桥)

-

-

-

140270

7

丹麦Fe510DStorebaelt桥)

-

-

234

-

注:①#军山长江大桥钢料,武昌造船厂的-23℃试验数据。

    Q345CDEGB/T1591-94供货,为多批统计数据。

 

4  15MnVNq的优化效果

 

化学成分 / %

力学性能

C

P

S

σs /MPa

δ5 /%

AkU /J 

优化前

0.18

0.025

0.032

460

24

30

优化后

0.14

0.016

0.008

440

21

98

九江长江大桥所确定的焊接方法主要是埋弧焊。为了与优化的15MnVNq匹配,焊丝和焊剂也应进行优化,表5列出焊丝与焊剂的匹配结果。所谓焊丝优化,就是尽量降低焊丝中的S(≤0.01%)、P(0.015%),适当减少C。这种优化的焊丝,在钢号尾部附以“E”。在孙口大桥、芜湖大桥建造时也作了焊丝优化工作:H08AH08EH10Mn2H08Mn2EH08MnAH08MnE 。这些焊丝目前正在广泛应用于钢桥的制造中。

5  优化的15MnVNq钢埋弧焊焊丝焊剂匹配结果

焊丝

焊剂

σS /MPa

δ5 /( %)

AkV /-20

H04MnMoE

HJ 603(高碱度)

584

26

104

HJ 350

607

21

59

显然,钢材的“优化”,实际就是提高钢的纯度。在今天的冶金技术看来已不是问题。兹再列举一些润扬长江大桥使用的Q345D钢几个具体批号的数据,如表6所示。比较表6和表4,显然,当时“优化”的结果远未达到当前所用钢种的性能水平。我国钢材的性能已达到相当高的水平,但似乎还有质量稳定性问题,尤其是低温韧度常有低值出现,还需进一步改善。

            

6  Q345D的化学成分和力学性能(山海关桥梁厂2002年数据)

钢厂

板厚/mm

化学成分 / %

力学性能

C

P

S

Ceq *

σS /MPa

δ5 /(%)

AkV (-20)  /J

舞阳

30

0.13

0.006

0.002

0.40

420

28

279,278,252

65

0.16

0.006

0.002

0.40

360

31

259,255,266

鞍钢

12

0.14

0.014

0.006

0.39

475

26

196,162,125

武钢

20

0.15

0.015

0.001

0.39

360

31

265,263,266

*注:Ceq 为碳当量

16Mn微合金化优化工作的基础上,于1994年修订完成《低合金高强度钢》国家标准GB1591-88,代之以GB/T1591-94。与此同时,武汉钢铁公司逐渐将14MnNbq钢定型,并于1994年开始在京九铁路京杭运河桥(L=64 m,1孔)上使用多年。14MnNbq钢开发成功表明我国冶金技术已达到较高的水平,可以保证钢的高纯净度和性能要求。表7和表8是芜湖长江大桥14MnNbq钢板供货技术条件[WJX(ZB)36-1997]。在表7、和表8中同时列出GB/T1591-94 标准关于Q345E级钢的技术条件,以资对比。

 

7   14MnNbqQ345E钢的化学成分标准(质量分数,%

钢种

C

Mn

Si

S

P

Nb

14MnNbq

0.11~0.17

1.20~1.60

0.50

0.010

0.020

0.015~0.035

Q345E

0.18

1.00~1.60

0.55

0.025

0.025

0.015~0.060

 

 

8   14MnNbqQ345E钢的力学性能标准(摘录)

钢种

交货状态

板厚/mm

σS / MPa

σb / MPa

δ5 /%

冷弯

180º

AKV-40℃)/ J

14MnNbq

正火

16

370

530~685

20

d=2a

100

37~60

340

490~625

19

d=3a

120

Q345E

协议

16

345

470~630

22

d=2a

27

35~50

295

d=3a

可见,14MnNbqQ345E对钢的成分的控制更严,对低温韧性的要求也更高,而实际供货的质量也确实达到了这个要求。不仅如此,从防脆断设计方面考虑,还研究完成了14MnNbq钢板脆性断裂抗力试验,如宽板拉伸试验、四点弯曲试验、落锤试验等,取得钢板厚度与设计温度、焊缝韧性要求的关系式,为大桥防脆断设计提供了一定依据。

2.2 关于焊缝强韧性标准

在焊缝强韧性控制上的贡献是提出了一个新概念“韧强比”(toughness to strengh ratio)。这个新概念“韧强比”曾经1998528日北京“14MnNbq钢材、焊接材料及焊接工艺”评审会讨论,并写入铁道部科技司文件‘科技工函〔1998109号’。

防脆断设计是焊接钢桥设计中应予考虑的重要内容之一,其中,规定缺口冲击韧性标准是一个颇为令人为难的问题。几乎每一座大型焊接钢桥都会讨论这个问题。另外,焊缝强度应不应该有上限?国内外一般只要求焊缝强度不低于母材强度即可,没有规定焊缝强度上限。但考虑到高强度钢的屈强比总是随强度提高而提高,因而对应力集中的敏感性也随之增大,所以,认为焊缝强度应该有上限。曾规定焊缝的“超强值”。例如规定:坡口焊缝屈服点超出母材屈服点的数值不得大于100MPa。但不仅理论根据和试验根据不够充分,执行起来也常有矛盾。芜湖长江大桥曾为此在两年间展开了两次认真的讨论,在宜昌长江大桥、桃夭门大桥等大桥焊接工艺评审时也议论过韧性标准问题。

防脆断设计要考虑断裂准则。断裂准则是用来鉴定结构是否符合断裂特性要求的一个标准,总的来说,断裂准则与断裂特性或断裂状态(即弹性断裂、弹-塑性断裂 、塑性断裂 )有关。对于大多数大型复杂结构(桥梁、船舶、压力容器等),一定水平的弹-塑性是合适的,这就是所谓“屈服准则”(Yield Criteria, YC)。对应于弹性断裂状态,是为“平面应变极限准则”(LC)。实际上,现有大部分规范多选择了屈服准则

所谓 “韧强比”,是指冲击功AKV与屈服点σS之比RA 代表韧强比,即       

 R A = A KV / σS                                                                              

满足屈服准则(YC)条件的韧强比要求值RA( Y) 根据断裂力学 可表达为:

                 RA( Y) = 0.0016 δ+ 0.01             

这样,韧强比直接与板厚δ大小联系起来。

    为了保证“韧强比”规定值的要求,在提高强度同时必须相应提高韧度值。但对焊缝而言,由于焊缝的实际韧度常随其强度提高而降低,要求提高焊缝强度同时又要提高韧度,是有颇大难度的;因而一般应采取适当限制焊缝强度上限的方法,即限制焊缝超强来保证韧强比的规定要求。焊缝强度上限决定于韧强比规定值。由图1可知,采用“韧强比”作为控制指标,概念明确而易于实施。

关于韧度AkV,只要根据设计确定的最大板厚δ求得韧强比和最低屈服点σS,即可确定韧度最低要求值。实际上,目前一些大桥的设计所确定的韧度要求值AkV都远高出计算的数值,例如南京二桥,按屈服准则AkV11J,实际规定AkV27J,偏于安全。

关于最低设计使用温度T,国内多采用桥址环境温度TS50年间气象资料给出的最低温度)减去5,T=TS-5℃。例如,长江下游最低气温可按-15℃算(南京芜湖附近历史上遭遇的最低气温为 -13.1℃),则知南京二桥、润扬长江大桥的最低设计温度T = -20.

2.3 焊接钢桥的制造技术

我国桥梁钢结构由早期的铁路桥的简单工型杆件、箱型杆件到当前悬索桥和斜拉桥的复杂的正交异性板(orthotropic  bridge  deck)之类结构,对焊接技术的要求提高很多,各钢桥制造单位为适应发展的需要,在不断地完善和革新制造技术,工艺装备和工艺水平在不断提高。发展到今天,已具有了制造高质量焊接钢桥的条件,完全能够保证钢梁有高的制造精度和焊缝力学性能。

这首先是因为各制造厂十分重视并有能力在以下四个方面全面控制质量:

⑴ 技术准备:包括技术文件、施工图和制造工艺方案、工装准备、焊接工艺试验和工艺评审、焊工考核以及准备材料等。

⑵ 先期加工:组焊前的加工准备,包括材料复验、号料、预处理(喷丸除锈及喷漆)、切割下料、坡口加工、制孔、弯曲成型、矫正及零件制造等。

⑶ 组装焊接:包括部件组装、焊接及工序间检验、变形矫正及磨修等。

⑷ 成品验收:包括箱梁整体组装和预拼装、清理、涂装、验收检查及发运等。

对于钢箱梁制造,各单位均采用精确下料工艺,可以做到无余量切割。大都装备有先进的数控火焰切割机(包括龙门式多嘴切割机)、数控等离子切割机以及数控等离子水下钻割机等。可以在切割下料同时加工出坡口,并可保证尺寸、精度。为钢管拱的制造配备有钢管相关线自动切割机。

工艺装备是钢桥制造的基本设备。目前承担大桥制造任务的单位,都能在最短时间里设计和制造出来合用的各种胎具,例如,U型肋(trough)机器样板翻转钻孔胎、U型肋与桥面板焊接用的反变性焊接胎、纵隔板组焊胎、板单元自定位组装胎以及最大的胎具—钢箱梁主拼装胎架等。主拼装胎架既是钢箱量的组装胎架,又是成桥的预拼装胎架。

钢箱梁的制造需分成“节段”(section) 在工厂制造,箱梁节段在工厂制造完成时,需进行预拼装,以检查尺寸和线形。然后再分解成独立节段,并按计划将节段运送至工地进行拼装成桥。节段大小和重量须适应运输的要求。例如,厦门海沧大桥为三跨连续钢箱梁悬索桥,箱梁总长1108m,梁宽36.6m,梁高3.0m,需分成94个“节段”进行制造,每一节段重达127.4206.6t,其中标准节段长12m、重157.5t 。所有节段拼装之后需保证成桥的线形要求,纵向要保证所有节段的锚板吊点中心均在规定半径尺寸的圆弧上,横向也要保证规定的拱度。           

    早期制造钢箱梁时,没有专用胎具,采用国外早期使用过的“倒装法”。当前采用正装法“多节段连续匹配组装法”,焊接和预拼装同时完成。这当然需要很大的场地,并且要布置的非常合理。主拼装胎架纵向线形按桥梁的设计线形设置,横向预设上拱度。板单元组装定位须在无日照时进行。这种多节段连续匹配组装法的实施具有一定的创造性。但工艺装备方面尚有进一步提高和完善之处,以进一步提高效率和质量。当前,定位板(“”)的使用尚不能完全避免,应尽可能减少。

焊接方法的应用与早期也有很大不同。已经不再仅仅是手工电弧焊定位、埋弧自动焊完成焊接任务的情况。在公路斜拉桥和悬索桥钢箱梁制造中,高效率焊接方法的应用受到重视,应用最多的为CO2自动焊和半自动焊和单面焊双面成型技术。例如,据润扬长江大桥的统计,CO2自动焊和半自动焊应用比例已达75%,埋弧焊则约占15 %,其余为焊条手工电弧焊。其它各厂的情况大体相似。而对于桁梁结构形式的铁路桥或公铁两用桥,主要焊接方法仍是埋弧焊,例如,1995年建成的孙口黄河大桥,埋弧焊约占70%CO2焊接法仅占约3%2000年建成的芜湖长江大桥,埋弧焊方法约占60%CO2焊接法约占15%。为了根部熔透和背面成形,广泛应用了陶质衬垫。已经配备有焊枪可摆动的CO2自动焊机、用于U形肋与桥面板角焊缝的双头CO2自动焊机等。但与国外相比较,中国高效焊接方法的应用还比较单一,主要是CO2焊接法和埋弧焊接法。国外很重视高效焊接方法的开发和应用,常用TIG焊实施根部焊道的单面焊双面成形来代替衬垫焊;除使用Ar/CO2(82/18) 混合气体,还开发了新的混合气体,即Ar/He/CO2/O2四种气体相混合的混合气体,并已应用于焊接钢桥。另外,在U形肋与桥面板焊接时则采用了六头自动焊机。焊接机器人已在国外应用于桥面板构件的焊接。在这方面,与国外相比还有差距。

在焊接材料方面,一个突出的变化是药芯焊丝的应用逐渐增多,例如,宜昌大桥焊接中,CO2焊接时完全使用药芯焊丝,用量为210t,占该桥用钢量的1.9%。军山大桥的情况相同,药芯焊丝占该桥用钢量的1.8%。目前,高韧性和工艺性能优异的焊接材料的开发和稳定供货,是进一步提高焊接钢桥质量的重要因素之一。

论及焊接质量,今天的焊接钢桥远非早期钢桥可比。除了建立有完善的质量保证体系,高素质的技术队伍,先进的工艺装备和工艺水平,重要的还有两点:一是严格的标准;二是必要的制度。

关于标准方面,可用无损探伤标准为例。可对比世界第二大桥丹麦的Great Belt大桥(The East Bridge of the Great Belt Link1996年建成)和中国润扬长江大桥北汊桥所执行的标准(见表10和表11)。显然,中国的标准要比丹麦的标准严得多(如此严格是否合理待斟酌),且实际执行结果很好,可参见表12。其中所谓“一次合格率”就是“第一次探伤合格率”。特别要说明的 ,第一次探伤发现的缺欠主要是内部气孔或夹渣,很少见到未熔合或裂纹之类缺陷。我国近些年建成的大桥的焊接质量都是这种情况。而Great Belt大桥的探伤结果,却发现有裂纹和未熔合之类“危险缺陷”存在;各周探伤发现的缺陷几乎都是“危险缺陷”,其“周缺陷率”最高可达3%

 

10   Great Belt大桥的无损探伤标准

探伤方法

平均探伤范围:探测长度 / 焊缝长度

目测

100%

超声波(UT

10%

射线(RT

3%

磁粉(MT

8%

液体渗透(CT

0.1%

 

 

U形肋与桥面板间角焊缝的熔透质量是正交各向异性板质量的重要标志。

中国则规定熔透度 ≥80%。润扬长江大桥北汊桥实际统计126块生产试板,熔透度达到 95%以上。                  

 

11  中国润扬长江大桥北汊桥无损探伤标准 ( 质量等级及探伤范围)

焊缝部位

质量等级

探伤方法

探伤比例

探伤部位

桥面(底)板纵向、横向

对接焊缝

UT

100%

焊缝全长

RT

10%

焊缝两端各250~300mm

 

桥横向工地对接焊缝

 

UT

100%

焊缝全长

RT

100%

1/3m;顶板十字交叉处100%

底板十字交叉处30%

锚箱与腹板间熔透角焊缝

UT

100%

焊缝全长

横隔板与腹板的熔透角焊缝

UT

100%

焊缝全长

腹板与桥面板间熔透坡口角焊缝

UT

100%

锚箱与腹板连接区外延2m

及两端各1m

横隔板接长对接焊缝

UT

100%

焊缝全长

横隔板接宽对接焊缝

UT

100%

焊缝两端各1m,中间加探1m

 

腹板与桥底板间坡口角焊缝

UT

100%

每个梁段两侧腹板各随机抽探1m

MT

100%

锚箱与腹板连接区外延2m

及两端各1m

支座处横隔板与桥面板

角焊缝

UT

100%

形车道范围随机抽探1m(累计)

MT

100%

行车道范围

横隔板与腹板贴角焊缝

MT

100%

焊缝两端各500m

纵隔板与面(底)板角焊缝

MT

100%

焊缝两端各500m

行车道范围桥顶板U形肋

坡口角焊缝

MT

100%

焊缝两端各1m

桥底板U形肋坡口角焊缝

MT

100%

焊缝两端各1m

U形肋嵌补段对接焊缝

MT

100%

焊缝全长

横隔板与接板角焊缝

MT

100%

总长的20%(重点:行车道范围)

 

12   首批14个梁段主要焊缝的探伤结果统计(润扬大桥北汊桥)

探伤方法

考察项目

底板纵缝

面板纵缝

生产探伤

监理抽查

生产探伤

监理抽查

 

UT

探伤长度 / m

2070

448

1924

558

一次合格率/%

99.8

99.7

99.6

99.9

返修长度 / m

4.4

1.41

6.60

0.25

 

RT

拍片数量 /

392

105

364

182

合格片数 /

379

104

351

182

一次合格率/%

96.7

99.0

96.4

100

国内近几年建成的大桥在制造中对于U形肋角焊缝的焊接工艺,均曾下过功夫,采取各种可能的措施来解决如何获得最大的熔透而又不致发生烧穿的问题,取得了比较好的效果。但工艺效果稳定性的问题仍需不断完善。

关于制度,有两方面值得一提,一是工艺评审制度,另一是监理制度。

工艺评审,一般有“钢箱梁制造验收规则”评审,“焊接工艺试验”评审,“板单元制造”评审,“钢梁节段制造”评审,“钢梁总拼“评审等。

监理的工作总结起来则是“三控一管一协调:质量控制、进度控制、投资控制,合同管理,组织协调。最主要的是严格把住质量关。有的大桥将钢箱梁制造程序划分为几个主要阶段(称为“停止点”),如:①底板装焊,②纵、横隔板、锚腹板装焊,③桥面板装焊,④风嘴、附件装焊,⑤拉索导管、检查车吊点、吊装线标记及装船单签认;监理要求在每阶段结束时立即停止作业,备齐资料向监理报验,监理签认后方可继续作业。

关于监理的工作,实际上并非仅仅“旁站监督”来控制质量;因为监理都是专家,

还常常能起到参谋的作用,提出合理化建议和帮助解决技术问题,有时还能参与试验研究等。

⒊ 应关注的两个问题

3.1 标准与选材问题

首先是焊接钢桥的制造标准,还没有现代大跨径公路钢桥的制造标准;目前仅有“铁路钢桥制造规则”TB10212-98,其内容已不适应需要,应尽快进行修改。

其次,应制定新的适用的专用桥量钢标准,以指导正确选材。当前,设计工程师选材时使用的标准是GB/T1591-94“低合金高强度结构钢”。该标准是按冲击韧性进行质量分级,分为ABCDE等级别。各级别所定冲击试验温度仅仅表明其质量级别,并非该级别钢的可使用温度;不了解这一点时,常误解为该钢的最低容许使用温度。其实,以Q345C钢为例,虽然C级钢的规试验温度为0,但并非不可应用于更低的温度下。由表3见,武汉军山长江大桥采用的Q345C钢, 在-23℃试验, AkV =50260J,有比较大的韧性储备,完全可以代替Q345D应用于 -20℃的使用条件下。日本有些标准对具体焊接结构的选材有参考意义,如表13所示。由此表可以看到,日本标准JIS G3106对于SM490BSM490C所规定的试验温度完全相同。能不能由此得出结论:B级钢和C级钢只能用于同样的使用温度下。显然是不正确的。通过宽板试验可以确定钢材的容许最低使用温度。中国目前还缺乏这方面的数据积累。但如果能有具体钢材的系列温度冲击试验数据(钢厂能提供最好),也可看出来其适用温度。在考虑安全可靠性的同时还应考虑经济性。一个大桥用钢量一般超过1t,以Q345DQ345C为例,每吨钢价格相差约150元以上,如果可以选用Q345C,与采用Q345D相比,至少百万余元人民币就可能省下来。

 

13   钢材冲击试验温度及其最低容许使用温度(储罐)

 

钢号

冲击试验标准

JIS G3106

不同板厚(mm)的最低容许使用温度/

(JIS B8501)

T/

AKV /J

12

16

25

35

SM490B

0

27

-15.5

-13

-7

+4.5

SM490C

0

47

-22.5

-20

-14.5

-2.5

3.2 缺陷判定与返修问题

普遍感到为难的问题就是“缺陷”返修。尽管一次探伤合格率比较高,但需处理的“缺陷”的总量还是一个不小的数目。 问题是:返修是否一定会有好的结果?相反,有时一旦处理不好还可能产生新的缺陷,甚至遗留隐患。

IIW V委员会,有两类质量标准,即QA 标准和QB 标准。

Q A属于质量的常规优质管理标准,有较高的质量期望值。能满足Q A要求时应属于优质品,否则,则为非优质品。在质量上存在不完善性、不完美性或不健全性,即质量有所欠缺,定义为“缺欠(imperfection)。缺欠不必修补。现有大多数规范或标准均属于这一类。

Q B属于质量的最低合用验收标准,可认为是质量的最低容许界限。低于Q B标准时,意味着“缺欠”已不能满足工程的使用要求,或报废,或返修后再进行验收。凡不符合使用要求的“缺欠”或对“合用性(Fitness-For-Purpose)构成危险的“缺欠”,定义为“缺陷”(defect)。在缺乏工程判据情况下不能判定“却欠”为“缺陷”,此时将“缺欠”按“缺陷”去处理就未必正确。但是,目前还未有适用于桥梁钢结构的缺陷判定规范。这个问题似有必要尽快解决。                     

 

*(陈伯蠡,清华大学教授 )

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