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淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝

作者:建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間:2010-09-30 16:37:21 [收藏]
建筑鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、建設(shè)周期短、適應(yīng)性強(qiáng)、外形豐富、維護(hù)方便等優(yōu)點,其應(yīng)用范圍廣泛。自20世紀(jì)80年代以來,中國建筑鋼結(jié)構(gòu)得到空前的發(fā)展,高層鋼結(jié)構(gòu)、空間...
    關(guān)鍵詞:建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝
        建筑鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、建設(shè)周期短、適應(yīng)性強(qiáng)、外形豐富、維護(hù)方便等優(yōu)點,其應(yīng)用范圍廣泛。自20世紀(jì)80年代以來,中國建筑鋼結(jié)構(gòu)得到空前的發(fā)展,高層鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)和住宅鋼結(jié)構(gòu)如雨后春筍。焊接作為構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的一種主要連接方法,物理、化學(xué)、冶金、資料、電子、計算機(jī)、自動控制等學(xué)科迅猛發(fā)展的今天,隨著新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝的不時涌現(xiàn),國建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)中發(fā)揮更加重要的作用。據(jù)統(tǒng)計,約50%以上的鋼材在投入使用前需要經(jīng)過焊接加工處置。因此,焊接水平的提高是實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)快速發(fā)展和確保建筑鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在

        1、高強(qiáng)鋼焊接施工工藝

        1.1焊材選配原則

        ①強(qiáng)匹配。強(qiáng)節(jié)點弱桿件:焊接資料熔敷金屬的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性高于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。焊接接頭(焊縫及熱影響區(qū))各項性能全面要求達(dá)到母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。②兼顧焊縫塑性。厚板焊接時按厚度效應(yīng)后的強(qiáng)度選配焊材,節(jié)點拘束度大時可在1/4板厚以下配用低強(qiáng)焊材。③滿足沖擊韌性要求。必需重點選擇焊材的韌性,使焊縫及熱影響區(qū)韌性達(dá)到鋼材的規(guī)范要求。

        1.2高強(qiáng)鋼焊接性評價方法

        ①碳當(dāng)量計算評定法。②熱影響區(qū)最高硬度試驗評定法。③插銷試驗臨界斷裂應(yīng)力評定法。

        1.3最低預(yù)熱溫度確定方法

        ①裂紋試驗控制。根據(jù)斜Y坡口試樣抗裂試驗確定最低預(yù)熱溫度。②硬度控制。根據(jù)一定碳當(dāng)量的鋼材,其不同板厚T形接頭角焊縫熱影響區(qū)硬度達(dá)到350HV對應(yīng)的冷卻速度(540℃時)查表確定焊接線能量。③根據(jù)裂紋敏感指數(shù)、板厚范圍、拘束度等級、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量確定最低預(yù)熱溫。④根據(jù)接頭熱輸入、冷卻時間和鋼材的特定曲線圖確定最低預(yù)熱溫度。

        1.4焊接質(zhì)量控制

        ①控制熱輸入與冷卻速度。控制焊接電流、電壓、焊接速度以及熔敷金屬800℃~500℃區(qū)間的冷卻時間。②控制焊縫中碳/硫/磷/氮/氫/氧的質(zhì)量百分比。選用優(yōu)質(zhì)堿性低氫焊材,采用良好的操作手法充分維護(hù)熔池金屬(短弧、限制擺動、傾角穩(wěn)定)③應(yīng)力與變形控制。選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法,如氣體維護(hù)焊;用小線能量,多層多道焊接;減小焊接坡口的角度和間隙,減少熔敷金屬填充量;采用對稱坡口,對稱、輪流施焊;長焊縫應(yīng)分段退焊或多人同時施焊;用跳焊法防止變形和應(yīng)力集中。

        總之,對于高強(qiáng)鋼的焊接,應(yīng)根據(jù)鋼材自身的強(qiáng)化機(jī)理和供貨狀態(tài),綜合考慮其性能要求,合理選擇焊接資料和試驗方法對其焊接性作出評價,制定合理的焊接工藝,以指導(dǎo)實際焊接生產(chǎn)。對該鋼種的焊接應(yīng)主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。焊接時應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度和焊接線能量,防止接頭出現(xiàn)弱化現(xiàn)象。

        2、低溫焊接施工工藝

        2.1焊材的選擇

        低溫環(huán)境中,應(yīng)盡量選擇低氫或超低氫焊材,對焊材嚴(yán)格執(zhí)行烘焙和保溫措施。

        2.2焊前防護(hù)

        焊接作業(yè)區(qū)域搭防護(hù)棚,使焊接區(qū)域形成相對封閉的空間,減少熱量的損失,若無條件搭設(shè)防護(hù)棚,應(yīng)該采取其他有效措施對焊接區(qū)域進(jìn)行防護(hù);氣體維護(hù)焊時,焊接氣瓶也應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行保溫。

        2.3焊接質(zhì)量控制

        ①預(yù)熱與層間溫度。低溫環(huán)境下的預(yù)熱溫度應(yīng)稍高于常溫下的焊接預(yù)熱溫度,加熱區(qū)域為構(gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內(nèi)的母材,焊接層間溫度不低于預(yù)熱溫度或標(biāo)準(zhǔn)(JGJ812002規(guī)定的最低溫度20℃兩者取高值)②加大定位焊時的熱輸入。適當(dāng)加大定位焊的熱輸入,增大焊縫截面和長度,并采用與正式焊接相同的預(yù)熱條件,不在坡口以外的母材上打弧,熄弧時弧坑一定要填滿,可以有效減少由于定位焊接引起的收縮裂紋。③采用合理的焊接方法。盡量使用窄擺幅,多層多道焊,嚴(yán)格控制層間溫度。④焊接后熱及保溫。焊接后及時對焊接接頭進(jìn)行后熱保溫處理,利于擴(kuò)散氫氣的逸出,防止因冷速過快而引起的冷裂紋,同時適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟冗€可以適當(dāng)降低預(yù)熱溫度。

        總之,鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接施工前,一定要根據(jù)實際情況做好焊接工藝評定試驗。必要時還要針對具體鋼種進(jìn)行低溫焊接性試驗,制作出適合的焊接工藝指導(dǎo)書以指導(dǎo)實際焊接。另外,低溫環(huán)境下,對焊工操作的不良影響也應(yīng)給予足夠重視,一般環(huán)境溫度不宜低于-15℃。

        3厚鋼板焊接技術(shù)

        建筑鋼結(jié)構(gòu)中厚鋼板得到大量的使用,如北京新保利大廈工程使用的軋制H型鋼翼板厚度達(dá)到125mm國家體育場(鳥巢)工程用鋼最大板厚達(dá)110mm大量鋼結(jié)構(gòu)工程采用厚鋼板,促進(jìn)了厚鋼板焊接技術(shù)的發(fā)展,同時也豐富了建筑用鋼的范圍。

        厚鋼板焊接的關(guān)鍵是防止由于焊接而產(chǎn)生的裂紋和減少變形,應(yīng)主要考慮以下幾點:

        ①選用合理的坡口形式。如盡量選用雙U或X坡口,如果只能單面焊接,應(yīng)在保證焊透的前提下,采用小角度、窄間隙坡口,以減小焊接收縮量、提高工作效率、降低焊接剩余應(yīng)力。②合理的預(yù)熱和層間溫度。③后熱和保溫處理。
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