建筑鋼結(jié)構(gòu)厚鋼板現(xiàn)場(chǎng)焊接技術(shù)
        
                                  
                    
        作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    					
        
					時(shí)間：2009-12-22 20:46:58					[收藏]
        
               
        
                
        關(guān)鍵詞:建筑鋼結(jié)構(gòu),焊接技術(shù)				
        				
        

               
        
               
          
				關(guān)鍵詞:建筑鋼結(jié)構(gòu),焊接技術(shù)
          

          
　　【摘要】本文通過(guò)分析目前國(guó)內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)厚鋼板的使用情況及現(xiàn)場(chǎng)焊接的特點(diǎn)，介紹了常用的現(xiàn)場(chǎng)厚板焊接工藝及質(zhì)量保證措施。
          

          
　　一、建筑鋼結(jié)構(gòu)厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接的概況
          

          
　　目前國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)建筑大量出現(xiàn)，建筑鋼結(jié)構(gòu)的用量占全國(guó)年鋼產(chǎn)量的比例不斷增大，2005年建筑鋼結(jié)構(gòu)的用量為1580萬(wàn)t，預(yù)計(jì)2010年達(dá)到2600萬(wàn)t。在許多超高層建筑和大跨度建筑中，為滿(mǎn)足建筑造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求，大量使用到厚鋼板（一般指30～60mm以上）及超厚鋼板（一般指60mm以上）。如1986年施工的國(guó)內(nèi)第一座超高層鋼結(jié)構(gòu)大廈深圳發(fā)展中心，其鋼柱最大厚度達(dá)到130mm（見(jiàn)圖1）；1994年施工的深圳地王商業(yè)大廈鋼板最大厚度100mm；2007年封頂?shù)纳虾－h(huán)球金融中心使用的鋼板最大厚度為100mm，其中40mm以上鋼板用量占鋼結(jié)構(gòu)總量的60%以上；在建的央視新臺(tái)址工程最大鋼板厚度達(dá)到110mm，其外框筒結(jié)構(gòu)中大量使用到60～100mm鋼板，厚板約占鋼結(jié)構(gòu)總量的70%。
          

          

          

          

          

          
　由于受現(xiàn)場(chǎng)垂直運(yùn)輸設(shè)備的起重能力以及運(yùn)輸條件的限制，大量鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件如重型鋼柱、超長(zhǎng)鋼梁、大型桁架等都需要分段分節(jié)后以散件的形式運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，然后在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)這些構(gòu)件進(jìn)行組裝，在分段對(duì)接的位置就產(chǎn)生了大量的厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接。相對(duì)于工廠(chǎng)焊接，厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接具有以下特點(diǎn)：
          

          
　　（1）現(xiàn)場(chǎng)焊接的作業(yè)環(huán)境相對(duì)較差。由于現(xiàn)場(chǎng)焊接屬于室外作業(yè)，而且一般工程施工的時(shí)間跨度較大，現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)需要?-歷冬季和夏季的轉(zhuǎn)換，還可能遇到大風(fēng)、暴雨和濃霧等不利氣象條件的影響。尤其在超高層鋼結(jié)構(gòu)施工中，高空的作業(yè)環(huán)境濕度大、風(fēng)力大、溫度低。
          

          
　?。?）現(xiàn)場(chǎng)焊接位置受到周邊環(huán)境的限制，焊接難度較大。因?yàn)闃?gòu)件一旦安裝就位，焊接位置就不能改變，而且不能像在工廠(chǎng)焊接時(shí)，可以利用行車(chē)及焊接作業(yè)平臺(tái)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行?-轉(zhuǎn)及換位。
          

          
　?。?）現(xiàn)場(chǎng)厚板焊接填充量較大。如一條1000mm長(zhǎng)的焊縫，板厚100mm，采用CO2氣體保護(hù)焊，需要連續(xù)焊接6h。
          

          
　　近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)厚板焊接普遍采用藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊。藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊兼有氣保焊和手工焊兩方面的優(yōu)點(diǎn)，工藝性能好、易操作、施工效率高，是焊條電弧焊的3～4倍，冶金反應(yīng)完善、工藝性能好、晶間腐蝕性能及低溫沖擊性能均較理想；特別是弧穩(wěn)，飛濺少，焊縫成形光滑美觀(guān)，熔敷效率高，一般可達(dá)75%～85%，而且適用于全位置焊。厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接最為常見(jiàn)的焊接缺陷是層狀撕裂和焊接裂紋，最常見(jiàn)的施工質(zhì)量問(wèn)題是焊接變形過(guò)大。
          

          
　　二、現(xiàn)場(chǎng)厚板焊接典型工藝流程及常用焊接工藝
          

          
　　1.現(xiàn)場(chǎng)厚板焊接典型工藝流程
          

          
　　為控制厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接的質(zhì)量，要求按照?qǐng)D2所示的典型工藝流程進(jìn)行施工。
          

          

          

          
　圖2 厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接典型工藝流程
          

          
2. 鋼梁厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接常用工藝
          

          
　　建筑結(jié)構(gòu)的鋼梁一般采用箱形或H形截面，在跨度大、受力大的部位，鋼梁的上下翼緣板較厚，超過(guò)運(yùn)輸長(zhǎng)度限制的鋼梁需要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接。 
          
鋼梁厚板焊接時(shí)翼緣的焊接位置通常為水平位置，腹板的焊接位置通常為立焊。考慮到仰焊作業(yè)難度較大，而且厚板焊接的焊縫填充大，如無(wú)特殊要求，上、下翼緣均應(yīng)采用平焊的焊接位置；若鋼梁為箱形截面，可采用頂面開(kāi)天窗或在腹板側(cè)面開(kāi)人孔的方式施焊下翼緣對(duì)接焊縫。
          

          
　　3.鋼柱厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接常用工藝
          

          
　　鋼柱對(duì)接位置一般采用單邊V形坡口，由于鋼柱有安裝垂直度的要求，所以在焊接過(guò)程中要注意采取對(duì)稱(chēng)焊接的方式施工。對(duì)于腹板、翼緣均較厚的H形鋼柱，其腹板宜采用雙面坡口，焊接時(shí)先焊接腹板，再焊接翼緣。
          

          
　　三、現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量保證措施
          

          
　　1.焊工培訓(xùn)
          

          
　　厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接的質(zhì)量與操作者的水平和執(zhí)行焊接工藝的能力有直接關(guān)系。由于每個(gè)工程的診-材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均不相同，在開(kāi)工之前，即使是持有有效焊工證的焊工也必須進(jìn)行針對(duì)性的焊接培訓(xùn)，以熟悉現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境及母材的特性。
          

          
　　2.診-材料質(zhì)量
          

          
　　鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的診-材料和焊接材料的質(zhì)量是保證現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。由于厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭普遍存在拘束應(yīng)力大的特點(diǎn)，尤其是在T形、角接連接形式下（厚板H形鋼
          

          
　　柱、梁，Box箱型柱、梁）層狀撕裂現(xiàn)象尤為突出。除了對(duì)鋼材質(zhì)量等級(jí)A、B、C、D有要求外，還對(duì)材料的Z向性能提出要求（抗層狀撕裂等級(jí)——材料斷面收縮率Z15、Z25和Z35）。
          

          
　　現(xiàn)場(chǎng)焊接前，施工單位應(yīng)對(duì)焊縫坡口兩側(cè)100mm的范圍進(jìn)行超聲波探傷，以確保焊縫質(zhì)量。
          

          
　　3.提供較為良好的作業(yè)環(huán)境
          

          
　　現(xiàn)場(chǎng)厚板焊接因填充量大，一般情況下應(yīng)確保一條焊縫可以一次焊接完成，避免中途停頓，所以現(xiàn)場(chǎng)焊接操作平臺(tái)及防護(hù)棚的搭設(shè)要求較高。要求在現(xiàn)場(chǎng)焊接部位采用特制型鋼架或腳手架鋼管進(jìn)行搭設(shè)，平臺(tái)底部滿(mǎn)鋪跳板，跳板上面覆蓋防火石棉網(wǎng)，焊接操作平臺(tái)周邊設(shè)踢腳板，防止小件物體墜落。在焊接平臺(tái)周邊及頂部，用防火材料搭設(shè)防護(hù)棚，要求防護(hù)棚頂部不透風(fēng)、周邊不漏水，還能承受一定的外部荷載。
          

          
　　4.嚴(yán)格執(zhí)行焊前、焊后的熱處理工藝
          

          
　　對(duì)于Q345級(jí)別及以上的鋼材，在板厚超過(guò)30mm的情況下，要求嚴(yán)格執(zhí)行JGJ81—2002規(guī)定的焊前預(yù)熱及焊后熱處理要求。在條件許可的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用電加熱技術(shù)進(jìn)行焊前、焊后熱處理。
          

          
　　5.采用合適的焊接順序
          

          
　　由于厚板焊接熱輸入量大，焊接收縮量也較大。對(duì)于獨(dú)立的構(gòu)件如單獨(dú)的鋼柱，宜采用雙人對(duì)稱(chēng)焊接的方式進(jìn)行，防止鋼柱焊后垂直度超出規(guī)范要求。對(duì)于復(fù)雜的桁架現(xiàn)場(chǎng)焊接，要求在桁架整體拼裝完成后開(kāi)始焊接，總體的焊接順序宜從中間向四周展開(kāi)，盡量避免在周邊形成約束的情況下進(jìn)行焊接。如上海環(huán)球金融中心周邊帶狀桁架采用如圖3所示的焊接順序進(jìn)行焊接：上弦對(duì)接節(jié)點(diǎn)1→節(jié)點(diǎn)2→節(jié)點(diǎn)3→節(jié)點(diǎn)4，其次進(jìn)入下弦：對(duì)接節(jié)點(diǎn)1→節(jié)點(diǎn)2→節(jié)點(diǎn)3→節(jié)點(diǎn)4，腹桿從中部向兩端施焊，且腹桿上下兩端不同時(shí)焊接。
          

          

          

          
6.加強(qiáng)焊接過(guò)程中的變形監(jiān)測(cè)
          

          
　　焊接變形雖然會(huì)影響構(gòu)件的安裝質(zhì)量，但也是可以利用的。在現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)前，焊工應(yīng)提前了解構(gòu)件的安裝誤差，適當(dāng)?shù)乩煤附幼冃蜗糠职惭b誤差。對(duì)于比較重要的構(gòu)件，為避免焊接完成后變形過(guò)大，在焊接作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)變形超標(biāo)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整焊接順序或焊接速度，以保證最終的鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。
          

          
　　四、結(jié)語(yǔ)
          

          
　　建筑鋼結(jié)構(gòu)厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全至關(guān)重要，在施工過(guò)程中容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。施工單位在焊接作業(yè)前首先應(yīng)確保診-材料的合格，做好焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境進(jìn)行焊工培訓(xùn)，加強(qiáng)焊接操作過(guò)程的管理。在診-材料合格的前提下，由合格的焊工按照?-過(guò)評(píng)定合格的焊接工藝施工，厚板現(xiàn)場(chǎng)焊接的質(zhì)量一定是可以得到保證的。
          

          

              
          				
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