河南建設大廈厚鋼板現(xiàn)場焊接技術

1、河南建設大廈厚鋼板現(xiàn)場焊接技術 【摘要】本文通過工程應用實例，分析了目前國內(nèi)較少采用的高層建筑用鋼（gjc）厚鋼板現(xiàn)場焊接的特點，介紹了現(xiàn)場厚板單邊坡口全熔透焊縫焊接的難點、典型焊接工藝及質(zhì)量保證措施。 【關鍵詞】高建鋼 厚板焊接 變形控制 質(zhì)量保證措施 應用綜述 本工程位于河南省鄭州市，總建筑面積119695m2，總建筑高度為91.10m。在頂部4層通過連體將兩棟塔樓連接在一起，形成了對稱雙塔連體建筑造型。121層形成兩個單獨的塔樓，塔樓采用了鋼筋混凝土框架-核心筒結構，其中十六層以上部分框架采用型鋼混凝土結構，塔樓連體部分采用鋼結構，重約1440噸。 本工程主要采用q345b、q345c、

2、q345gj等高強度鋼材，其中40l以上鋼板使用約976.5噸，約占使用鋼結構總量的39.5%。鋼板最厚達60l，是我司加工鋼結構的最大厚度，在我省亦罕見。 1. 厚板現(xiàn)場焊接特點分析 由于受現(xiàn)場垂直運輸設備的起重能力以及運輸條件的限制，建設大廈工程的大量鋼結構構件，如重型鋼柱、超長鋼梁、兩塔樓間連廊桁架等都需要分段分節(jié)后以散件的形式運到現(xiàn)場，然后在現(xiàn)場對這些構件進行組裝，在分段對接的位置就產(chǎn)生了大量的厚板需要現(xiàn)場焊接。相對于工廠焊接，厚板現(xiàn)場焊接具有以下特點： （1）現(xiàn)場焊接的作業(yè)環(huán)境相對較差。由于現(xiàn)場焊接屬于室外作業(yè)，而且一般工程施工的時間跨度較大，建設大廈工程現(xiàn)場焊接作業(yè)就經(jīng)歷夏季了和冬

3、季的轉換，施工過程中遇到了大風、暴雨和霧霾等不利氣象條件的影響。 （2）現(xiàn)場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，而且不能像在工廠焊接時，可以利用桁車及焊接作業(yè)平臺對構件進行翻轉及換位。 （3）現(xiàn)場厚板焊接填充量較大。如一條500mm長的焊縫，板厚60mm，采用二氧化碳氣體保護焊，需要連續(xù)焊接近3h。 近年來，現(xiàn)場厚板焊接普遍采用藥芯焊絲二氧化碳氣體保護焊。藥芯焊絲二氧化碳氣體保護焊兼有氣保焊和手工焊兩方面的優(yōu)點，工藝性能好、易操作、施工效率高，是焊條電弧焊的34倍，冶金反應完善、工藝性能好、低溫沖擊性能均較理想；特別是弧穩(wěn)，飛濺少，焊縫成形光滑美

4、觀，熔敷效率高，一般可達75%85%，而且適用于全部位焊。本工程采用的焊絲即為er50-6藥芯焊絲，規(guī)格為1.2mm。 厚板現(xiàn)場焊接最為常見的焊接缺陷是層狀撕裂和焊接裂紋，最常見的施工質(zhì)量問題是焊接變形過大。 2. 現(xiàn)場厚板焊接典型工藝流程及焊接工藝 本工程采用經(jīng)河南二建集團匯豐鋼構分公司焊接工藝評定合格的焊接工藝進行焊接。 3.1現(xiàn)場厚板焊接工藝流程 本工程現(xiàn)場焊接主要有鋼骨柱型鋼翼板腹板對接二保焊橫焊，連體桁架部分型鋼二保焊平焊、橫焊、立焊。桁架提升后與鋼骨柱牛腿對接焊分層施工從上到下進行。 3.2鋼梁厚板現(xiàn)場焊接工藝 本工程的鋼梁采用h形截面在跨度大、受力大的部位，鋼梁的上下翼緣板較厚，

5、超過運輸長度限制的鋼梁需要在現(xiàn)場對接。鋼梁厚板焊接時翼緣的焊接位置為水平位置，腹板的焊接位置為立焊?？紤]到仰焊作業(yè)難度較大，而且厚板焊接的焊縫填充大，上、下翼緣均采用平焊。 3.3鋼柱厚板現(xiàn)場焊接工藝 本工程鋼柱對接位置采用單邊v形坡口，由于鋼柱有安裝垂直度的要求，所以在焊接過程中要采取對稱焊接的方式施工。對于腹板、翼緣均較厚的h形鋼柱，焊接時先焊接腹板，再焊接翼緣。 3.3.1h型鋼柱子對接采用單邊v形坡口，5mm間隙加襯墊板全熔透焊，腹板留過焊孔，焊接順序采用兩個人先焊接翼板，然后1人完成腹板板對接焊接。見圖3.3-1： 圖3.3-1 h型鋼焊接順序示意圖 3.3.2十字對接焊接坡口形式相

6、同，焊接順序為先焊接腹板，然后兩人完成翼緣板對稱焊接，見圖3.3-2： 圖3.3-2 十字柱焊接順序 3.3.3焊接過程中注意積累焊縫的收縮量值和變化規(guī)律。為桁架拼裝焊縫間隙的預留調(diào)整提供參考，要求大節(jié)點焊接連續(xù)性一次完成，隨時進行過程觀測，一旦出現(xiàn)異常情況及時調(diào)整焊接順序或做出特殊處理，杜絕焊后大節(jié)點鋼柱（桁架）超偏現(xiàn)象。 3.3.4本工程40mm后以上板焊接均采用火焰預熱，預熱溫度按工藝評定指導書要求。母材的最小預熱溫度和層間溫度應按下表要求執(zhí)行，見表3.3.4。 （1）接頭的預熱溫度應不小于上表規(guī)定的溫度，層間溫度不得大于230。 （2）接頭預熱溫度的選擇以較厚板為基準，應注意保證厚板側

7、的預熱溫度，嚴格控制薄板側的層間溫度。 （3）預熱時，焊接部位采用烤槍對焊道兩側均勻逐步預熱，加熱區(qū)域為被焊接頭中較厚板的兩倍板厚范圍，但不得小于100mm區(qū)域。加熱時應盡可能在施焊部位的背面。 （4）預熱和層間溫度的測量應采用紅外線測溫筆進行測量。測量時應距焊縫兩側各75mm。 3. 現(xiàn)場焊接質(zhì)量保證措施 4.1.焊工培訓 厚板現(xiàn)場焊接的質(zhì)量與操作者的水平和執(zhí)行焊接工藝的能力有直接關系。由于每個工程的原材料和結構特點均不相同，在開工之前，即使是持有有效焊工證的焊工也必須進行針對性的焊接培訓，以熟悉現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境及母材的特性。 4.2原材料質(zhì)量 鋼結構構件的原材料和焊接材料的質(zhì)量是保證現(xiàn)場焊接質(zhì)

8、量的基礎。由于厚板現(xiàn)場焊接接頭普遍存在拘束應力大的特點，尤其是在t形、角接連接形式下（厚板h形鋼柱、梁）層狀撕裂現(xiàn)象尤為突出。采購的原材料要求為大廠產(chǎn)品，所有采購的材料必須隨車附有材料質(zhì)保書、產(chǎn)品合格證等質(zhì)量證明文件。 材料進場卸貨前必須經(jīng)過質(zhì)量管理部外觀、及實測允許偏差檢查合格，40mm厚度以上的板逐張金詳超聲波探傷。提前約請監(jiān)理方見證取樣，送雙方認可的實驗室復檢合格后方可進行下料施工。 4.3提供較為良好的作業(yè)環(huán)境 現(xiàn)場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(xiàn)場焊接操作平臺及防護棚的搭發(fā)要求較高。要求在現(xiàn)場焊接部位采用特制型鋼架或腳手架鋼管進行搭設

9、，平臺底部滿鋪跳板，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、周邊不漏水，還能承受一定的外部荷載。 4.4嚴格執(zhí)行焊前、焊后熱處理工藝 4.4.1本工程40mm后以上板焊接均采用火焰預熱，預熱溫度按工藝評定指導書要求。母材的最小預熱溫度和層間溫度應按下表要求執(zhí)行，見表4.4.1。 （1）接頭的預熱溫度應不小于上表規(guī)定的溫度，層間溫度不得大于230。 （2）接頭預熱溫度的選擇以較厚板為基準，應注意保證厚板側的預熱溫度，嚴格控制薄板側的層間溫度。 （3）預熱時，焊接部位采用烤槍對焊道兩側均勻逐步預熱，加熱區(qū)

10、域為被焊接頭中較厚板的兩倍板厚范圍，但不得小于100mm區(qū)域。加熱時應盡可能在施焊部位的背面。 （4）預熱和層間溫度的測量應采用紅外線測溫筆進行測量。測量時應距焊縫兩側各75mm。 4.4.2焊后處理 本工程焊接后采用保溫棉覆蓋緩冷，時間不少于兩小時。覆蓋去除后，清理焊縫表面的熔碴和金屬飛濺物，焊工自行檢查焊縫的外觀質(zhì)量；如不符合要求，應焊補或打磨，修補后的焊縫應光滑圓順，不影響原焊縫的外觀質(zhì)量要求。 4.5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，宜區(qū)采用雙人對稱焊接的方式進行，防止鋼柱焊后垂直度超出規(guī)范要求。對于復雜的桁架現(xiàn)場焊接，要求在桁架整體拼裝完成后開始焊接，總體的焊接順序宜從中間向四周展開，盡量避免在周邊形成約束的情況下進行焊接。 4.6加強焊接過程中的變形控制 4.6.1安裝過程中努力控制焊接接頭，將焊接接頭控制在最佳效果，如果出現(xiàn)焊接接頭超標必須進行修整后焊接。當焊接接頭焊道大于圖紙規(guī)定尺寸時，應采取單側逐步填充焊道過程將焊道修整至圖紙規(guī)定尺寸后焊接，將焊接收縮變形降低到最小，當焊接接頭焊道小于圖紙規(guī)定尺寸時，應將坡口尺寸進行修整，達到規(guī)定尺寸后進行焊接，確保焊縫有足夠的熔透深度； 4.6.2在同一構件上焊接時，不宜兩端同時焊接，考慮焊接收縮影響應采取一端接頭焊接，當一端接頭焊接完成冷卻至室溫后焊接另一端接頭。