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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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