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江蘇熔盛重型格構(gòu)式梁柱制作焊接工藝

作者:建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間:2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要:本文主要介紹鋼格構(gòu)式柱梁在制作過程中焊接工藝及質(zhì)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(tài),從而保證了構(gòu)件的整體焊接質(zhì)量。
    關(guān)鍵詞:重型 格構(gòu)式柱梁 制作技術(shù) 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(jié)構(gòu))工程位于江蘇省如皋市如皋港經(jīng)濟開發(fā)區(qū),該工程由上海天功建筑設(shè)計有限公司設(shè)計,安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司承建。本工程為重型單層鋼格構(gòu)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(biāo)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(biāo)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(gòu)梁柱制作安裝精度要求高,本文主要介紹鋼格構(gòu)式柱梁在制作過程中焊接工藝及質(zhì)量控制。

    二、施工難點及關(guān)鍵控制措施
    工程工期短,制作量大,構(gòu)件數(shù)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(zhì)量的控制是保證履約的關(guān)鍵。制作過程的關(guān)鍵在于現(xiàn)場大型H鋼的生產(chǎn)線裝備與生產(chǎn)工藝的合理性,先進性;其次是格構(gòu)式梁柱的分段組對,焊接與防止變形工藝技術(shù)的合理程度,合理的焊接程序及重要節(jié)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(gòu)柱最高長度為33.2m、截面寬度3.8m,構(gòu)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(zhuǎn)均困難。
    (2)由于構(gòu)件外形尺寸大、鋼格構(gòu)柱肩梁處結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,導(dǎo)致制作精度控制的難度及裝配工藝的復(fù)雜性。
    (3)鋼格構(gòu)柱肩梁處組合箱形內(nèi)部焊接較為復(fù)雜,且焊接要求較高。箱形內(nèi)部加勁板與格構(gòu)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(gòu)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(zhì)量等級要求較高。
    2.控制措施
    合理地運行剛性固定法和預(yù)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(tài),再進行總體預(yù)拼裝,是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵控制措施。
    (1)詳圖設(shè)計時,充分的考慮到焊縫的布置、數(shù)量、尺寸和形狀;
    (2)根據(jù)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(shè)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(zhì)量控制,加強構(gòu)件制作過程中每道工序的質(zhì)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(gòu)式柱梁制作及焊接工藝
    本工程格構(gòu)式柱梁根據(jù)加工廠設(shè)備、構(gòu)件大小及制作空間情況將柱梁等均分段制作、工廠整體預(yù)拼裝的方案施工。為保證焊接質(zhì)量,按預(yù)先制定的制作方案及焊接方法進行分塊加工,以實現(xiàn)各條熔透焊縫的平位及清根焊接,減少焊接作業(yè)難度。
    1.格構(gòu)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(shù)量為18240塊,屋架梁上連接板與H型鋼對接的數(shù)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(nèi)部空間狹小焊工難以操作,且構(gòu)件需要翻身后焊縫清根焊接,導(dǎo)致施工進度過慢且焊縫探傷合格率過低,根據(jù)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(tǒng)的雙面焊接工藝轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)以外,焊接工藝過程對背面焊縫成形也將產(chǎn)生重要影響。當(dāng)襯墊確定后,焊接工藝過程將決定背面焊縫形狀和焊接質(zhì)量。要實現(xiàn)良好的背面焊縫成形和保證焊接質(zhì)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(zhǔn)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(shè)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(jù)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(jīng)矯正合格,轉(zhuǎn)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(yīng)注意焊縫表面過渡平緩,否則應(yīng)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(gòu)式構(gòu)件總體拼裝焊接
    4.1總體拼裝在專用的拼裝場內(nèi)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(yù)拼桁架平面投影線(中心線、標(biāo)高線、端部企口線及構(gòu)件位置線)形成田字形控制網(wǎng),并提交驗收,然后豎胎架直桿,根據(jù)支點處的標(biāo)高設(shè)置胎架模板及斜撐,模板上口水平度控制在1mm以內(nèi),胎架搭設(shè)后不得有明顯的晃動狀,并經(jīng)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(zhǔn)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(zhuǎn)入焊接工序,對綴條與邊接板的焊接、肩梁內(nèi)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(nèi)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(zhì)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(gòu)件的產(chǎn)品報驗等待發(fā)運至施工現(xiàn)場。

    四、結(jié)束語
    重型格構(gòu)式構(gòu)件的制作焊接取得成功的關(guān)鍵在于對構(gòu)件的合理性的工藝分析,使施工難度大的熔透焊縫實現(xiàn)平位焊接,從而保證工程制作質(zhì)量。單面焊雙面成形焊接工藝將傳統(tǒng)的雙面焊接工藝轉(zhuǎn)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(jié)省了反面清根工序,是一種高效、節(jié)能的新型焊接工藝。該工藝的運用有效地保證焊接質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。并使我們企業(yè)按時完成熔盛工程提供了有力的保證,并得到了業(yè)主、監(jiān)理單位的一致好評,為今后類似工程的施工開創(chuàng)了新的焊接方法。

    參考文獻:
    1、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量施工驗收規(guī)范》GB50205-2001)
    2、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》(JGJ81-2002)
    3、《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》(GB11345-89)
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