摘要：介绍了长寿长江大桥整体节点钢梁试制的工艺方法、提出了控制杆件的外形尺寸、减少焊接变形量，保证钻孔精度的措施
关键词：整体节点杆件制造工艺
长寿长江大桥是渝怀铁路跨长江的一座双线特大桥，主桥采用（144+2×192+144）m下承式连续钢桁梁,全长6735m。钢桁梁采用有竖杆平行弦三角桁、中间支点采用下弦加劲桁式。桁高18m，支点加高16m，节间长度12m，主桁中心距12m，结构最大特点是采用整体式节点多焊少栓，所用最大板厚50mm，材质为14mnnbq新型桥梁钢,最重杆件达32t。
一、试制杆件结构特点分析
长寿长江大桥钢梁试制杆件选为结构较复杂的下弦杆e1′e2′，该杆为拉杆，结构具有一定的代表性。杆件所用钢板材料为14mnnbq。
该杆件长11960mm，总高2190mm，箱体高1090mm，箱体内宽800mm,总重11.36t。下盖板为δ20mm和δ24mm不等厚板对接，竖腹板采用δ28mm和δ20mm不等厚板对接。上盖板为δ20mm和δ24mm不等厚板对接。竖腹板纵向加劲肋为δ20mm钢板，隔板和平联节点板均为δ12mm钢板。横梁节点板为δ16mm钢板，杆件共有φ33孔470个、φ26孔103个、φ23孔3个。根据设计文件及图纸的要求,杆件腹板及上下盖板的对接焊缝均要求熔透焊接。下盖板和腹板采用棱角焊缝。腹板和上盖板采用坡口角焊缝。平联节点板、横梁节点板和腹板采用熔透角焊缝。隔板焊缝起落弧处、大节点板两端棱角焊缝与角焊缝过渡区、平联节点板两端部均要求打磨匀顺、其中平联节点板两端焊缝焊肢处还要求进行锤击，并修磨匀顺过渡。
二、e1′e2′杆件试制工艺
1.下料
异形板和隔板的下料采用数控精密切割。其它直条板采用精密多头切割机下料。下料前，先将钢板用平板机赶平。下完料后用样板检查下料尺寸。并在规定位置打上材质、炉号的钢印。对于自由边缘、对焰切面双侧顺应力方向倒棱打磨，倒棱半径1.0mm≤r≤2.0mm，对于异形板的圆弧部分修磨平顺。
2.板料矫正
板料的校平用平板机进行校平，板料的旁弯采用热矫的方法校正，注意热矫温度控制在600-800℃范围内。
3.板料对接边的加工
竖板节点板在加工前按图的要求先划出节点板的加工线。划线时应注意保证对接接头和垂直中心线平行和水平中心线垂直。并保证ab水平线和节点垂直中心线垂直并和对接接头垂直。垂直度应控制在0.5mm以内。大节点端面按划线的标记对节点端面和对接接头进行刨边、还要求对不等厚的厚板侧铣1：10斜面以达到不等厚板对接后匀顺过渡、刨焊接坡口。刨边在刨床上进行。铣斜面在斜面铣削机上进行。
4.板料对接
1）竖板和盖板的对接均在专门的对接拼焊胎架上进行。
2）在对接组拼时，以异形板的ab边为基准边，此边靠齐胎架的定位块。保证对接板的全长范围内不直度小于2mm。
3）对接组拼点固焊检查合格后，按试制焊接工艺进行对接焊缝的埋弧自动焊。
4）焊缝打磨。对接焊缝用砂带磨光机进行打磨，磨去余高的焊缝表面粗糙度为，焊缝平面和钢板平面的凸凹度为0.5mm。
5）板料对接拼焊完后，采用热校的方法调校对接部位的焊接变形和板料的旁弯。板料的旁弯以基准边作为检测边，保证旁弯控制在3mm以内。对接处板料不平度控制在每米1mm范围内。
5.加劲肋的组拼与焊接
1）竖板加劲肋的组拼在刚性组拼平台上进行。组拼前以竖板基准边为基准划出组装定位线。然后按组装线组拼加劲肋并点固焊。
2）竖板加劲肋的焊接采用药芯焊丝co2气体自动保护焊。为了克服加劲肋焊接产生的竖板角变形，采用刚性约束法，竖板两两背靠背用u形卡卡固，中间垫一定厚度的垫板，以减少焊接变形量。如右图所示。
3）焊后调校。加劲肋焊后产生的角弯形采用热校的方法校正。
6.隔板加工
隔板是箱形杆件组焊的内胎，是保证弦杆宽度、高度及箱体对角线的关键部件。隔板加工采用4m龙门刨刨边、应控制宽度尺寸800+1.5+1.0、高度尺寸10500-0.5、肋板开口处中线到底边的距离515+1.0-1.0，两相邻边垂直度小于0.5mm对角线误差小于1mm。
隔板刨边加工前先划出刨边加工线，经检查合格后再进行刨边或铣边。
7.竖板、上盖板纵向焊接坡口加工
1）竖板刨边加工前，先按下图所示以ab基准边划出刨边加工线，并将两块竖腹板组对刨边，保证刨边后两端面宽度为1090+2+1。
2）纵向焊接坡口的加工在12m刨边机上进行，坡口加工精度应符合制造规则的要求。
3）上盖板为嵌入式盖板，为保证组装时此盖板能顺利嵌入，应保证上盖板刨边后宽度尺寸800+0.5+0，旁弯≤2mm。
8.整体节点箱体的组拼、焊接和无损检测
1）整体节点箱体组拼在专门的组拼胎架内进行。组拼胎架应设置端头定位装置，侧向靠位及调节装置和盖板压紧装置。
2）组装按以下顺序进行。
a.在下盖板上划出竖板隔板组装线和中心线划线误差小于0.35mm。
b.下盖板在组装胎架上定位，保证下盖板中心线和胎架纵向中心线重合，并用压紧装置压紧。
c.在下盖板上按线组装一侧竖腹板，点固焊。
d.按线组装隔板和另一侧竖腹板点固焊。在箱体两端加设工艺隔板。组装时注意下盖板和竖板的节点板端面必须和胎架端头定位装置密贴，并用横向调节装置调节竖板垂直度小于0.5mm。根据以往制造经验，由于箱口宽度焊接收缩量上盖板棱口角焊比坡口角焊要大，因此在组装时的重点通过临时隔板的宽度尺寸来控制箱口两端的组拼尺寸。
e.采用手工焊焊接隔板角焊缝。焊后对角焊缝起落弧处进行打磨。
f.组焊箱体槽形后，用热矫法调校隔板焊接变形，并将大节点板向外预弯一定角度，下盖板平联节点板也向下预弯一定角度，以克服因纵向焊接产生的角变形（此变形易在焊缝根部产生不易调校的死弯）。
g.组装嵌入式上盖板，并检查盖板组装的平直度，合格后点固焊。
3）检查组拼后的杆件组装尺寸，合格后打上杆件号钢印并进行箱体四条主焊缝的纵向焊接。
4）焊接在专门的自动焊胎架上进行，两条棱角焊和两条下盖板角焊缝采用水平位置施焊。自动焊完后，取下两端头工艺隔板，对两端部端隔板以外部位内侧角焊缝按图纸要求进行手工焊，焊接完后打上焊工号钢印。
5）箱体四条主焊缝外观检查合格后，待焊后24h进行超声波探伤检查，对于受拉和疲劳控制的弦杆，对四条主焊缝进行100%的超探，合格后流入下工序。
9.杆件矫正
1）杆件的矫正在专门设计的平台上进行。
2）采用热矫的方法进行矫正，矫正的主要部位为棱角焊引起的竖板大节点板产生的内弯，大节点板的平面度，垂直度。角焊缝引起下盖板在平联节点处的角变形和平面度。杆件两端部因焊缝引起的盖板中部外鼓，边缘内收，以及竖板因焊接引起的不平度超差。热矫时，加热温度应控制在600～800℃。
3）整体节点箱形杆件拼焊完成后整体刚度较大，扭曲和旁弯等矫正非常困难，故在组拼和焊接过程中严加控制，我们认为比焊后修正更为有益。
10.杆件划线
1）杆件划线在划线平台上进行。（见划线平台图，划线平台应刻出杆件中心线对位线和垂直线的永久标记）。
2）首先将杆件中心线和划线平台上的中心线对位线对齐，并在上盖板两侧的边缘上打上垂直线的标记点。对线误差小于0.35mm。
3）利用经纬仪和专用大型角尺划出杆件横断面的对位圈线，应保证圈线在竖板上的垂直度小于0.35mm，在弦杆长度方向偏差小于0.35mm。
4）检查杆件上的中心线和圈线，合格后打上永久标记。
11.杆件钻孔
1）将划好线的杆件吊入定位孔钻孔胎架，将杆件上的中心线和圈线与胎架上的对位线对齐。对线误差小于0.5mm。
2）检查对位线，合格后在杆件的四面钻定位孔。
3）利用整体覆盖式钻孔模板对杆件进行钻孔。钻孔前应用垫块将杆件因不等厚对接产生的高差垫平。利用冲钉将模板和杆件定位孔定位，经检查合格后方可钻孔。
4）用专用甩孔样板将钻孔模板覆盖。
5）钻孔顺序依次为两侧面，上、下平面。钻孔前应校平各钻孔平面，各钻孔面不平度应小0.5mm。并保证钻床的钻杆和被钻平台垂直、钻孔时应控制钻进速度，按进刀量0.15mm/r，转速180vpm执行。钻孔过程中不得使用冷却水。
12.横梁腹板接头板和平联节点板拼焊、横梁腹板接头板钻孔
1）在杆件上按图纸要求划出横梁腹板接头板拼装线利用拼装定位模拼装横梁腹板接头板（竖向角钢连接孔先孔法钻出），拼装定位模必须用冲钉定位螺栓紧固，直至焊接完成后解除约束。
2）利用钻孔模板钻制横梁腹板连接栓孔。
3）在杆件上按图纸要求划出平联节点板拼装线，按线组拼平联节点板并焊接。
4）焊缝检查合格后，打上焊工号钢印，热矫修正横梁腹板接头板和平联节点板的平面度和垂直度。因横梁腹板接头板和平联节点板与杆件间的焊缝为全熔透角焊缝，板的坡口钝边只有1～2mm，因此此焊缝采用细丝埋弧焊多道焊工艺，既避免了电焊击穿现象，又保证了焊缝的全熔透，不仅减少了返工率，而且有效的减少了焊接变形。
13.平联节点板钻孔及全熔透角焊缝端部锤击，收尾
1）以杆件竖板钻孔对位线为基准划出平联节点板钻孔模板对位线。
2）将钻孔模板和平联节点板用卡具固定。
3）将杆件摆放成如右图所示工位，将杆件调平固定。
4）以杆件下盖板平联节点板上的孔为基准，利用加长钻杆钻制平联节点板孔。
5）利用定位拼装靠模组拼横梁面板节头板（此板采用先孔法钻孔）并焊接。
6）拼焊平联节点板内撑板。
7）对平联节点板两端按样板划出切割线，并进行切割，打磨。
8）对平联节点板全熔透角焊缝的起始和终止处进行锤击，锤击范围200mm，锤击后用细砂纸打磨。
9）手孔切割。先在杆件开手孔部位用样板划出切割线，制作仿形切割样板，采用仿形切割机切割手孔。
三、杆件试制焊接工艺
1.平板对接焊
1）焊接方法：埋弧自动焊，焊机mz（d）-1250，直流反极性，平位焊接。
2）焊接材料：采用h08mn2e（φ5.0）+sj101q焊材组合。
3）焊接工艺见表1：
表1焊接工艺参数表
序号接头组合坡口型式焊道排列焊丝直径（mm）焊接电流（a）焊接电压（v）焊接速度（mm/min）预热及层温
1对接焊20+245.071031360预热：60-100℃层温：100-200℃
2棱角焊20+2024+2812，36507102930360预热：60-100℃层温：100-200℃
3棱角焊28+2412～56507102930360预热：60-100℃层温：100-200℃
4全熔透角焊12+2812～62803002830260预热：60-100℃层温：100-200℃
5全熔透角焊16+2812～62803002830260预热：60-100℃层温：100-200℃
2.隔板的焊接
1）焊接方法：手工电弧焊，电源为直流反极性。
2）焊接材料：shj507ni，直径φ3.2mm。
3）焊接参数：i=110-130a，u=20-22v，υ=6-8m/h，预热温度t=60-100℃。
4）焊脚尺寸：k=6mm。
5）扣上盖板时，必须清除焊接熔渣，焊缝起熄弧处打磨匀顺，并对隔板焊接进行严格的检查，焊缝外观不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满的弧坑和焊瘤等缺陷。
3.弦杆的纵向焊缝的焊接
1）焊接方法：采用mz（d）-1250焊机施焊，电源为直流反极性，焊丝与竖板成25°角。
2）焊接材料：用h08mn2e（φ5.0）+sj101q焊材组合
3）焊接工艺参数如表1。
4）焊脚尺寸：竖板侧（无坡口）焊脚尺寸为5≤k≤7。
5）焊接顺序：按图1、2、3、4的先后顺序焊接，1和2用2台焊机同时焊接，焊1的焊机在前，焊2的焊机紧随其后。1和2这两条焊缝连续焊完。焊3时，试制梁翻转90°使3处于平角位，由于此焊缝整体节点处和直线段的深度不同，因此焊接道数也不同，整体节点处为5道，直线段为3道。先通长焊完3道之后，再在整体节点处焊2道，此2道落弧处均应距对接焊缝100mm以上，并且落弧处在薄板侧，每次落弧相隔100mm，落弧处焊缝打磨，使之平滑过渡，截面过渡处打磨使之平滑过渡。试制梁再翻转180°使焊缝4朝上，焊接方法同3（3和4这两条焊缝一次性连续焊完）。四条纵焊缝起弧都从整体节点板侧开始。
4.平联节点板及横梁腹板接头板的熔透角焊
1）焊接方法及设备：采用kr500电源和fwt-i角焊缝跟踪器配合埋弧自动焊，平联节点板及横梁腹板接头板处于垂直状态，平角焊。焊丝与竖板成25～30°角。
2）焊接材料：用h08mn2e（φ1.6）+sj101q组合
3）焊接工艺参数见表1，焊脚尺寸5≤k≤8。
4）在焊第4道前，先采用碳弧气刨清根，清根后，将坡口及其周围焊线部位打磨光洁，碳棒直径5mm。先焊横梁腹板接头板，再焊平联节点板。
四、结论
1.试制杆件经检测全部达到《长寿长江大桥钢梁制造规则》的要求，说明制造工艺是可行的。
2.在试制过程中所采取的一系列控制杆件焊接变形的措施，如刚性约束法、反变形法是十分有效的，均收到了良好的效果，大大减少了杆件焊后的调校工作量。
3.细丝埋弧焊在全熔透角焊缝焊接中的应用，既保证了焊接的全熔透，又较好地解决了焊接接头的超强问题。
4.隔板是保证箱形杆件外形尺寸的关键部件，应在加工过程中严格控制加工精度。
5.对于超大截面杆件，采用先钻定位孔，再用整体覆盖式钻孔模板钻孔，是一种既简单又实用的方法，有效地保证了钻孔的精度。
6.施工过程中体验到只有可靠的工艺和工装是保证产品质量的基础。