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江蘇熔盛重型格構式梁柱制作焊接工藝

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文主要介紹鋼格構式柱梁在制作過程中焊接工藝及質量控制。制作過程中運行合理的焊接工藝，使分部焊件的焊接均處于受控狀態，從而保證了構件的整體焊接質量。
    關鍵詞：重型 格構式柱梁 制作技術 焊接工藝

    一、工程概況
    江蘇熔盛重工集團有限公司船舶制造項目曲面分段工場二期廠房（鋼結構）工程位于江蘇省如皋市如皋港經濟開發區，該工程由上海天功建筑設計有限公司設計，安徽富煌鋼構股份有限公司承建。本工程為重型單層鋼格構式梁柱廠房，廠房平面形狀呈矩形，總體平面尺寸為長330m×寬229m，跨度分別為48m、45m、47m，單層柱頂標高為32.5m，廠房建筑面積約75600?，用鋼量約15000噸。廠房各跨均布置多臺重型起重機，起重機最大起重噸位為240t，各跨的起重吊車分兩層布置，上、下層吊車梁梁頂標高分別為14.000m和21.000m。屋面及墻面均由壓型鋼板制而成。鋼格構梁柱制作安裝精度要求高，本文主要介紹鋼格構式柱梁在制作過程中焊接工藝及質量控制。

    二、施工難點及關鍵控制措施
    工程工期短，制作量大，構件數量多，焊接要求高是該工程制作的難點。工程的制作過程進度、質量的控制是保證履約的關鍵。制作過程的關鍵在于現場大型H鋼的生產線裝備與生產工藝的合理性，先進性；其次是格構式梁柱的分段組對，焊接與防止變形工藝技術的合理程度，合理的焊接程序及重要節點的焊接方法。
    1.施工難點
    （1）鋼梁柱、吊車梁制作難度高，單層格構柱最高長度為33.2m、截面寬度3.8m，構件最重達30T；廠房吊車梁長度最長24m，高度3.9m，最重達40T。在制作過程中，起吊、翻轉均困難。
    （2）由于構件外形尺寸大、鋼格構柱肩梁處結構的復雜性，導致制作精度控制的難度及裝配工藝的復雜性。
    （3）鋼格構柱肩梁處組合箱形內部焊接較為復雜，且焊接要求較高。箱形內部加勁板與格構柱柱身H型鋼均要求為熔透焊，不僅焊接量大，且焊接變形不易控制、施焊條件差。
    （4）焊接量大、焊縫要求較高，所有對接焊縫均要求為一級焊縫；格構梁柱綴條連接板與H型鋼翼緣板對接焊縫均要求為二級熔透焊縫；H型鋼 12mm以上腹板與翼緣采用坡口全熔透焊接，且外觀質量等級要求較高。
    2.控制措施
    合理地運行剛性固定法和預制反變形法，制定合理的焊接工藝，使分部焊件的焊接均處于受控狀態，再進行總體預拼裝，是保證焊接質量的關鍵控制措施。
    （1）詳圖設計時，充分的考慮到焊縫的布置、數量、尺寸和形狀；
    （2）根據不同的焊接部位、焊縫等級要求，制定出不同的焊接工藝措施，合理的選擇焊接設備、焊接方法、焊接順序，采取反變形等工藝保證措施；
    （3）盡可能將焊接變形控制到最小的程度，減少焊后矯正工作；
    （4）加強過程中的焊接質量控制，加強構件制作過程中每道工序的質量控制，特別對于熔透焊縫，安排專人加強過程中的無損檢測工作。

    三、格構式柱梁制作及焊接工藝
    本工程格構式柱梁根據加工廠設備、構件大小及制作空間情況將柱梁等均分段制作、工廠整體預拼裝的方案施工。為保證焊接質量，按預先制定的制作方案及焊接方法進行分塊加工，以實現各條熔透焊縫的平位及清根焊接，減少焊接作業難度。
    1.格構梁柱綴條連接板與H型鋼翼緣板對接
    鋼柱上連接板與H型鋼翼緣板對接的數量為18240塊，屋架梁上連接板與H型鋼對接的數量為12786塊，焊縫等級為二級熔透焊縫，焊縫要求高，焊接量大。
    初期我們采用的是正面坡口焊接反面清根的焊接工方法，由于內部空間狹小焊工難以操作，且構件需要翻身后焊縫清根焊接，導致施工進度過慢且焊縫探傷合格率過低，根據上述焊接急需解決的問題, 我公司及時改用陶瓷襯墊CO2氣體保護單面焊雙面成型工藝。單面焊雙面成形焊接工藝是將傳統的雙面焊接工藝轉化為僅從單面施焊的工藝過程。在工件不翻身的情況下，可將勞動強度大且難以掌握的仰焊（或者焊接位置不好的部位）轉化為焊縫成形條件好、易于操作的平焊。如圖一

    CO2單面焊雙面成形是一種高效的CO2焊接工藝。由于CO2電弧的熱源特點和工藝要求，其通常采用陶瓷材料作為襯墊（即陶瓷襯墊）進行強制成形。陶瓷襯墊CO2氣體保護單面焊是強制成形的單面焊接方式。背面焊縫的形狀除了與陶瓷襯墊的成形槽尺寸、襯墊成分和性能有關以外，焊接工藝過程對背面焊縫成形也將產生重要影響。當襯墊確定后,焊接工藝過程將決定背面焊縫形狀和焊接質量。要實現良好的背面焊縫成形和保證焊接質量,必須采用合理的焊接工藝。陶瓷襯墊CO2氣體保護單面焊接工藝要點為:一是保證焊縫根部熔透;二是襯墊與工件背面貼合緊密可靠，三是陶瓷襯墊中間的紅線必須對準間隙的中間。如圖二：

    2.下階柱、梁H型鋼的拼裝與焊接
    （1）按照圖紙設計要求，12mm以上腹板與翼緣采用坡口全熔透焊接。因本工程H型鋼腹板厚度為14mm，因此在焊接根據熔透焊縫的焊接要求，首先按照工藝對H型鋼腹板進行坡口處理。如（圖三）

    （2）用埋弧自動焊以船形位置焊接4條主角焊縫，焊接后經矯正合格，轉至端銑工序，對要求刨平頂緊端進行端銑加工。H型鋼采用埋弧焊使用H08MnA+SJ101，并在距蓋板頂端約400-500mm處暫不焊接，只進行點固焊。由于焊角尺寸較大，應注意焊縫表面過渡平緩，否則應進行修磨處理。
    （3）厚、薄板對接坡口形式t1-t＞4mm（埋弧自動焊），如（圖四）

    3.柱、梁H型間角鋼綴條在平臺上放樣拼焊成桁架式小組合，檢驗合格后焊接。
    4.格構式構件總體拼裝焊接
    4.1總體拼裝在專用的拼裝場內進行，拼裝采用臥式拼裝的方法進行拼裝。在車間平臺上劃出預拼桁架平面投影線（中心線、標高線、端部企口線及構件位置線）形成田字形控制網，并提交驗收，然后豎胎架直桿，根據支點處的標高設置胎架模板及斜撐，模板上口水平度控制在1mm以內，胎架搭設后不得有明顯的晃動狀，并經驗收合格后方可使用。
    4.2將H型鋼先放置在拼裝胎上，以拼裝胎橫梁上的基準線找正兩H型鋼的水平位置尺寸。
    4.3兩下肢H型鋼定位后，組裝各綴條角鋼、肩梁連接板；拼裝合格后轉入焊接工序，對綴條與邊接板的焊接、肩梁內部加勁板與H型翼緣板、腹板間的熔透焊縫進行全位置焊接（其中肩梁內部加勁板與H型鋼的焊接采用單面坡口墊板焊的方式確保焊接質量）。如（圖五）

    5.焊接合格后對所有熔透焊進行無損探傷檢查，并完成所有剩角焊縫的焊接。矯正修整至焊縫外形尺寸合格后進行后序除銹、噴涂及構件的產品報驗等待發運至施工現場。

    四、結束語
    重型格構式構件的制作焊接取得成功的關鍵在于對構件的合理性的工藝分析，使施工難度大的熔透焊縫實現平位焊接，從而保證工程制作質量。單面焊雙面成形焊接工藝將傳統的雙面焊接工藝轉化為僅從單面施焊的工藝過程。將勞動強度大且難以掌握的仰焊化為焊縫成形條件好、易于操作的平焊，并且節省了反面清根工序，是一種高效、節能的新型焊接工藝。該工藝的運用有效地保證焊接質量，提高生產效率，降低生產成本。并使我們企業按時完成熔盛工程提供了有力的保證，并得到了業主、監理單位的一致好評，為今后類似工程的施工開創了新的焊接方法。

    參考文獻：
    1、《鋼結構工程施工質量施工驗收規范》GB50205-2001）
    2、《建筑鋼結構焊接技術規程》（JGJ81－2002）
    3、《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》(GB11345－89)
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