鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接施工技術(shù)

1、鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接施工技術(shù)摘 要 某工程塔樓為全鋼結(jié)構(gòu)，焊接工作量大，且大部分為全熔透焊縫，質(zhì)量要求高，構(gòu)件板厚最大達到85mm，焊接難度大。工程提前進行了工藝評定。關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu) 焊接 全熔透焊 工藝評定1工程概況某工程位于北京市海淀區(qū)，總建筑面積11.2萬m2。塔樓地下四層，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上35層，為全鋼結(jié)構(gòu)，鋼柱錨入地下一層，高150m.本工程南北立面為雙曲面，外圍鋼柱以每4層為一折線點。核心筒共31根鋼柱，外圍鋼框架柱共23根。鋼柱主要為箱形柱，鋼梁為軋制、焊接H形梁。鋼結(jié)構(gòu)總重量約14000t。1.1鋼材本工程鋼柱使用的鋼材為高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板Q345GJC，大于40mm厚鋼板為Q

2、345GJC-Z15，產(chǎn)地為舞陽鋼鐵廠，主梁使用鋼材為Q345C，鋼支撐采用Q235C，產(chǎn)地為武漢鋼鐵廠。 表1鋼材種類化學成分力學性能CSiMnPSs（MPa）b（MPa）（%）Q345GJC0.130.291.430.0160.00541553523Q345C0.160.301.400.0190.005405555231.2構(gòu)件 鋼柱長12m，構(gòu)件單件最重19.8t，鋼柱板厚28、34、40、55、70、85mm，典型截面600×600×70，鋼梁翼緣板厚16、24、28、40mm，典型截面700×240×14×28。由于鋼板厚度大，因此焊

3、接難度大，焊接質(zhì)量要求高。1.3節(jié)點形式與焊縫檢測按照設(shè)計，現(xiàn)場安裝柱與柱之間的對接為全熔透焊，鋼梁與鋼柱牛腿上、下翼緣為全熔透焊，鋼梁腹板大部分為高強螺栓連接，雙剪連接板與鋼柱為角焊縫。由于鋼板厚度大，焊縫又多數(shù)是全熔透焊縫，所以對本工程的全熔透焊縫實施B級超聲波檢測，100%超聲波探傷?，F(xiàn)場探傷工作中，由現(xiàn)場焊接員填寫檢測委托單，檢測單位按照填寫的檢測部位進行探傷。如發(fā)現(xiàn)超標缺陷，檢測單位填寫質(zhì)量返修單，通知焊接負責人，進行返修重焊后，再進行超聲波探傷。本工程委托單位為冶金院檢測所，采用的儀器為CTS-2000，選用斜探頭進行超生波探傷。探傷報告必須明確探傷部位、缺陷的位置和大小、評定級別

4、，并判定合格或不合格。2典型焊接節(jié)點概況2.1鋼柱對接焊縫，如圖1。3焊接準備3.1焊接吊籃與平臺由于鋼柱安裝和焊接需要，柱焊接用鋼管搭設(shè)操作平臺，鋼梁焊接采用特制吊籃。如圖2。 圖2 3.2焊接設(shè)備和焊接材料本工程焊接任務量很大，采用焊接速度較快的CO2氣體保護焊，主要焊接及輔助設(shè)備見表2，焊接材料見表3。表2序號名 稱型 號容 量數(shù)量用途1CO2氣體保護半自動焊機NBC-500500A12鋼柱鋼梁焊接2碳弧氣刨630A2返修清根3特制氧-乙炔烤槍10預熱、后熱4空壓機0.67.5kW1碳弧氣刨風源5電動角向磨光機YZH2-4010修磨清渣6電熱烘干箱7.6kW1烘干焊接材料7測溫儀5006

5、00108硅整流焊機ZX-500A500A1 表3序號名 稱規(guī) 格用 途1CO2氣保焊絲JM-56CO2氣體保護焊絲2CO2氣體氣體純度不低于99.9%保護作用3手工電弧焊焊條E5015手工電弧焊4焊接施工勞動力安排高層鋼結(jié)構(gòu)焊接工程專業(yè)性很強，勞動強度大，專業(yè)管理人員和焊工都要求有較好的技術(shù)素質(zhì)。本工程現(xiàn)場焊工均持有鋼結(jié)構(gòu)厚板焊接合格證，在正式施工前，在業(yè)主、監(jiān)理等各單位的監(jiān)督下進行了附加考試。本工程共16人參加了考試。5焊接施工順序和工藝 5.1焊接順序根據(jù)本工程平面和立面形狀，結(jié)構(gòu)形式等，塔樓分東西兩區(qū)組織施工。當鋼結(jié)構(gòu)安裝完成三個及以上單元的校正和高強螺栓的終擰后，從平面中心選擇四面都

6、有焊接梁的柱子作為基準柱，并以此作為垂偏測量基準，并首先安排其四側(cè)都有抗彎焊接的梁、然后向四周擴展施焊。隨安裝滯后跟進。采取結(jié)構(gòu)對稱、節(jié)點對稱和全方位對稱焊接的原則。栓-焊混合節(jié)點中，設(shè)計要求梁的腹板上的高強度螺栓先初擰70%后焊接梁的下、上翼緣板終擰梁腹板上的高強度螺栓至100%施工扭矩值。豎向上的焊接順序：（1）地下一柱一層梁的焊接順序：上層框架梁柱腳板部位的焊接支撐焊接檢驗。（2）地上及以上一柱二層梁的焊接順序：上層框架梁壓型金屬板支托下層框架梁壓型金屬板支托上柱與下柱焊接焊接檢驗（也可先焊柱柱節(jié)點上層框架梁下層框架梁焊接檢驗）。（3）地上及以上一柱三層的焊接順序：上層框架梁壓型金屬板支

7、托下層框架梁壓型金屬板支托中層框架梁壓型金屬板支托上柱與下柱焊接焊接檢驗，（但也可先焊柱柱節(jié)點上層框架梁下層框架梁中層框架梁焊接檢驗）。柱梁節(jié)點上對稱的兩根梁應同時施焊，而一根梁的兩端不得同時施焊作業(yè)。柱柱節(jié)點焊接時，箱形柱的對稱兩面應由兩名焊工相對依次逆時針焊接。梁的焊接應先焊下翼緣，后焊上翼緣，以減少角變形。5.2安裝焊接工藝安裝焊接前的準備工作本工程使用的高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板在國內(nèi)應用并不多，針對其中數(shù)量較多且具有代表性的接頭形式進行了相應焊接方法的工藝評定試驗。試驗鋼材包括Q345GJC-Z15（壁厚70mm）、Q345GJC-Z15（壁厚40mm）、Q345C（翼緣厚28mm），焊接位

8、置為柱柱橫焊、柱梁平焊（包括桁架梁上下翼緣平焊）、T型角立焊。坡口形式及尺寸按設(shè)計要求。焊后外觀及超聲波檢查合格后取樣進行了力學和物理試驗。試驗結(jié)果接頭的抗拉強度達到母材抗拉強度標準值，接頭彎曲180°無裂紋。采用的焊接材料和焊接設(shè)備技術(shù)條件應符合國家標準，性能優(yōu)良。清渣、氣刨、焊條烘干保溫等裝置應齊全有效。手工電弧焊及CO2氣保焊焊材和設(shè)備（1）焊條應在高溫烘干箱中烘干，焊條烘干次數(shù)不得超過兩次。 （2）焊絲包裝應完好，如有破損而導致焊絲污染或彎折、紊亂時應部分棄之。 （3）CO2氣體純度應不低于99.9%（體積比），含水量應低于0.05%（重量比），瓶內(nèi)高壓低于1MPa時應停止使

9、用。（4）焊機電壓應正常，地線壓緊牢固，接觸可靠，電纜及焊鉗無破損，送絲機應能均勻送絲，氣管應無漏氣或堵塞。 5.3安裝焊接程序及一般規(guī)定焊接的一般順序為：焊前檢查 預熱除銹 裝焊墊板和引弧板 焊接 檢驗 焊前檢查坡口角度、鈍邊、間隙及錯口量，坡口內(nèi)和兩側(cè)的銹斑、油污、氧化鐵皮等應清除干凈。 預熱。焊前用氣焊或特制烤槍對坡口及其兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)的母材均勻加熱，并用表面測溫計測量溫度，防止溫度不符合要求或表面局部氧化，預熱溫度。 表4 結(jié)構(gòu)鋼材焊前最低預熱溫度要求 鋼 材 牌 號接頭最厚部件的板厚t（mm）t2525t4040t6060t80t80Q235 609080100100Q345

10、 608080100100120140注：本表的施工作業(yè)環(huán)境溫度條件為常溫重新檢查預熱溫度，如溫度不夠應重新加熱，使之符合要求。 裝焊墊板及引弧板，其表面清潔程度要求與坡口表面相同，墊板與母材應貼緊，引弧板與母材焊接應牢固。 焊接：第一層的焊道應封住坡口內(nèi)母材與墊板的連接處，然后逐道逐層累焊至填滿坡口，每道焊縫焊完后，都必須清除焊渣及飛濺物，出現(xiàn)焊接缺陷應及時磨去并修補。一個接口必須連續(xù)焊完，如不得已而中途停焊時，應進行保溫緩冷處理，再焊前，應重新按規(guī)定加熱。遇雨、雪天時應停焊，構(gòu)件焊口周圍及上方應有擋風、雨棚，風速大于5m/s時應停焊。環(huán)境溫度低于零度時，應按規(guī)定采取預熱和后熱措施施工。碳素

11、結(jié)構(gòu)鋼應在焊縫冷卻到環(huán)境溫度、低合金結(jié)構(gòu)鋼應在完成24h以后，進行焊縫探傷檢驗。焊工和檢驗人員要認真填寫作業(yè)記錄表。 5.4典形節(jié)點的焊接順序和工藝參數(shù)(1）上下柱無耳板側(cè)由兩名焊工在兩側(cè)對稱焊至板厚的1/3處時，切去耳板。 （2）然后在切去耳板側(cè)由兩名焊工在兩側(cè)對稱焊至板厚的1/3處。 （3）再由兩名焊工分別承擔相鄰兩面的焊接。 （4）每兩層之間焊道的接頭應相互錯開，兩名焊工焊接的焊道接頭也要注意每層錯開，焊接過程中要注意檢測層間溫度。(5）焊接工藝參數(shù)CO2氣保焊：焊絲直徑1.2mm，電流280320A，焊速350450mm/min 焊絲伸出長度：約20mm，氣體流量2580L/min， 電壓2934V，層間溫度120150柱梁、梁梁節(jié)點見圖3 H型梁翼緣與柱的焊接順序。注：下翼（A）左左左右右右上翼（B）分層多道焊完此順序也適用于H形肩梁（梁）梁翼緣焊接圖3. H型梁翼緣與柱的焊接順（1）先焊梁的下翼緣，梁腹板兩側(cè)的翼緣焊道要保持對稱焊接。 （2）待下翼緣焊完，然后焊接上翼緣。（3）如翼緣板厚大于30mm時，宜上下翼緣輪換施焊。（4）焊接工藝參數(shù) CO2氣保焊：焊絲直徑1.2mm，電流280360A，焊速300500mm/min 焊絲伸出長度約20 mm，氣體流量2080L/mm 電壓3038V，層間溫度1201506體會高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝