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建筑鋼結構厚鋼板現場(chǎng)焊接技術(shù)

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]
關(guān)鍵詞:建筑鋼結構,焊接技術(shù)
    關(guān)鍵詞:建筑鋼結構,焊接技術(shù)

    　　【摘要】本文通過(guò)分析目前國內建筑鋼結構厚鋼板的使用情況及現場(chǎng)焊接的特點(diǎn)，介紹了常用的現場(chǎng)厚板焊接工藝及質(zhì)量保證措施。

    　　一、建筑鋼結構厚板現場(chǎng)焊接的概況

    　　目前國內鋼結構建筑大量出現，建筑鋼結構的用量占全國年鋼產(chǎn)量的比例不斷增大，2005年建筑鋼結構的用量為1580萬(wàn)t，預計2010年達到2600萬(wàn)t。在許多超高層建筑和大跨度建筑中，為滿(mǎn)足建筑造型和結構設計的需求，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年施工的國內第一座超高層鋼結構大廈深圳發(fā)展中心，其鋼柱最大厚度達到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年封頂的上海環(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構總量的60%以上；在建的央視新臺址工程最大鋼板厚度達到110mm，其外框筒結構中大量使用到60～100mm鋼板，厚板約占鋼結構總量的70%。




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

    　?。?）現場(chǎng)焊接的作業(yè)環(huán)境相對較差。由于現場(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，現場(chǎng)焊接作業(yè)需要?-歷冬季和夏季的轉換，還可能遇到大風(fēng)、暴雨和濃霧等不利氣象條件的影響。尤其在超高層鋼結構施工中，高空的作業(yè)環(huán)境濕度大、風(fēng)力大、溫度低。

    　?。?）現場(chǎng)焊接位置受到周邊環(huán)境的限制，焊接難度較大。因為構件一旦安裝就位，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)平臺對構件進(jìn)行?-轉及換位。

    　?。?）現場(chǎng)厚板焊接填充量較大。如一條1000mm長(cháng)的焊縫，板厚100mm，采用CO2氣體保護焊，需要連續焊接6h。

    　　近年來(lái)，現場(chǎng)厚板焊接普遍采用藥芯焊絲CO2氣體保護焊。藥芯焊絲CO2氣體保護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，飛濺少，焊縫成形光滑美觀(guān)，熔敷效率高，一般可達75%～85%，而且適用于全位置焊。厚板現場(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、現場(chǎng)厚板焊接典型工藝流程及常用焊接工藝

    　　1.現場(chǎng)厚板焊接典型工藝流程

    　　為控制厚板現場(chǎng)焊接的質(zhì)量，要求按照圖2所示的典型工藝流程進(jìn)行施工。


    　圖2 厚板現場(chǎng)焊接典型工藝流程

    2. 鋼梁厚板現場(chǎng)焊接常用工藝

    　　建筑結構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)運輸長(cháng)度限制的鋼梁需要在現場(chǎng)對接。
    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?？紤]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)天窗或在腹板側面開(kāi)人孔的方式施焊下翼緣對接焊縫。

    　　3.鋼柱厚板現場(chǎng)焊接常用工藝

    　　鋼柱對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)程中要注意采取對稱(chēng)焊接的方式施工。對于腹板、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、現場(chǎng)焊接質(zhì)量保證措施

    　　1.焊工培訓

    　　厚板現場(chǎng)焊接的質(zhì)量與操作者的水平和執行焊接工藝的能力有直接關(guān)系。由于每個(gè)工程的診-材料和結構特點(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)行針對性的焊接培訓，以熟悉現場(chǎng)作業(yè)環(huán)境及母材的特性。

    　　2.診-材料質(zhì)量

    　　鋼結構構件的診-材料和焊接材料的質(zhì)量是保證現場(chǎng)焊接質(zhì)量的基礎。由于厚板現場(chǎng)焊接接頭普遍存在拘束應力大的特點(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）層狀撕裂現象尤為突出。除了對鋼材質(zhì)量等級A、B、C、D有要求外，還對材料的Z向性能提出要求（抗層狀撕裂等級——材料斷面收縮率Z15、Z25和Z35）。

    　　現場(chǎng)焊接前，施工單位應對焊縫坡口兩側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

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

    　　4.嚴格執行焊前、焊后的熱處理工藝

    　　對于Q345級別及以上的鋼材，在板厚超過(guò)30mm的情況下，要求嚴格執行JGJ81—2002規定的焊前預熱及焊后熱處理要求。在條件許可的情況下，應優(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。對于獨立的構件如單獨的鋼柱，宜采用雙人對稱(chēng)焊接的方式進(jìn)行，防止鋼柱焊后垂直度超出規范要求。對于復雜的桁架現場(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：上弦對接節點(diǎn)1→節點(diǎn)2→節點(diǎn)3→節點(diǎn)4，其次進(jìn)入下弦：對接節點(diǎn)1→節點(diǎn)2→節點(diǎn)3→節點(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.加強焊接過(guò)程中的變形監測

    　　焊接變形雖然會(huì )影響構件的安裝質(zhì)量，但也是可以利用的。在現場(chǎng)焊接作業(yè)前，焊工應提前了解構件的安裝誤差，適當地利用焊接變形消除部分安裝誤差。對于比較重要的構件，為避免焊接完成后變形過(guò)大，在焊接作業(yè)過(guò)程中，應對焊接結構進(jìn)行同步監測，一旦發(fā)現變形超標，應及時(shí)調整焊接順序或焊接速度，以保證最終的鋼結構施工質(zhì)量。

    　　四、結語(yǔ)

    　　建筑鋼結構厚板現場(chǎng)焊接質(zhì)量對建筑結構的安全至關(guān)重要，在施工過(guò)程中容易出現質(zhì)量問(wèn)題。施工單位在焊接作業(yè)前首先應確保診-材料的合格，做好焊接工藝評定試驗，并針對現場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境進(jìn)行焊工培訓，加強焊接操作過(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)評定合格的焊接工藝施工，厚板現場(chǎng)焊接的質(zhì)量一定是可以得到保證的。

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