鋼結(jié)構(gòu)加工工藝PPT課件

1、 鋼結(jié)構(gòu)工程是以鋼材制作為主的結(jié)構(gòu)，是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種新型的節(jié)能環(huán)保的建筑體系。在高層建筑、大型工廠、大跨度空間結(jié)構(gòu)、交通能源工程、住宅建筑中普遍使用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展與現(xiàn)狀第1頁(yè)/共51頁(yè)鑫世界 鑫世界位于昆明繁華核心區(qū)北京路兩邊，為三竹營(yíng)城中村改造項(xiàng)目，總占地面積78.22畝(約52149平方米)，建筑面積為281762平方米。該項(xiàng)目采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，用鋼量約3600噸。（右圖）云路中心 云路中心工程是昆明市第一個(gè)舊城改造項(xiàng)目。項(xiàng)目位于昆明市主城官渡區(qū)吳井路，共6棟主要建筑，總建筑面積約256464.98平方米。其中的D棟高層鋼結(jié)構(gòu)辦公大樓造型獨(dú)特，高度為1

2、18.297米，總建筑面積為25078.07平方米，地下4層，地上28層。鋼結(jié)構(gòu)總噸位約4300噸，主體鋼構(gòu)安裝2.5天 / 層。（左圖）第2頁(yè)/共51頁(yè)昆明理工大學(xué)呈貢校區(qū)綜合性體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)體育館工程昆明理工大學(xué)呈貢校區(qū)綜合性體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)體育館工程 本項(xiàng)目位于昆明理工大學(xué)呈貢校區(qū)內(nèi)，建設(shè)總用地面積121147.9平方米。其中體育館面積為14608.4平方米，體育館檐口高度23.87米，地上1層，局部2層，建筑等級(jí)為乙級(jí)，主體結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋頂為鋼桁架屋頂，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)使用年限為50年，耐火等級(jí)二級(jí)。第3頁(yè)/共51頁(yè) 鋼結(jié)構(gòu)主要是指由鋼板、熱軋型鋼、薄壁型鋼和鋼管

3、構(gòu)件組合而成的結(jié)構(gòu)，它是土木工程的主要結(jié)構(gòu)形式之一。鋼結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)材料的結(jié)構(gòu)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）建筑鋼材強(qiáng)度高、塑性和韌性好。（2）鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕（3）材質(zhì)均勻（4）工業(yè)化程度高（5）密封性好（6）抗震性好（7）耐熱性好鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)第4頁(yè)/共51頁(yè) 鋼結(jié)構(gòu)建筑里常常會(huì)產(chǎn)生許多質(zhì)量問題，產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因有很多，也很復(fù)雜，既有鋼材本身力學(xué)性能不達(dá)標(biāo)或鋼材本身存在問題，也有工藝不當(dāng)題，也有違反工藝操作造成的問題，還有由于施工人員的技術(shù)水平和責(zé)任心造成的問題，還有決策者失誤造成的質(zhì)量問題。 工藝不當(dāng)導(dǎo)致的問題，也有違反工藝操作造成的問題。一、鋼材本身的問題（1）耐腐蝕性差（2）耐火性差（3）

4、鋼結(jié)構(gòu)在低溫條件下可能發(fā)生脆性斷裂（4）易失穩(wěn)二、在加工過程中出現(xiàn)的問題（1）焊接工序（2）涂裝工序（3）放樣下料工序（4）裝配工序鋼結(jié)構(gòu)建筑缺點(diǎn)第5頁(yè)/共51頁(yè) 對(duì)于鋼材本身的問題需要從材料研究方面入手，改善材料性能，從而增強(qiáng)鋼材的耐火性能、耐腐蝕性能，降低脆性斷裂的傾向、增強(qiáng)其穩(wěn)定性。 而施工中出現(xiàn)的問題，可以從焊接工藝方面入手解決，通過改善加工工藝，解決鋼結(jié)構(gòu)制作放樣下料、拼裝、焊接、涂裝過程中出現(xiàn)的問題。第6頁(yè)/共51頁(yè)鋼結(jié)構(gòu)加工工藝的基礎(chǔ)知識(shí) 鋼結(jié)構(gòu)加工工藝是從鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作開始的，它包括了結(jié)構(gòu)的工藝方案和工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、工藝評(píng)定、編制工藝文件。從材料入庫(kù)真正開始鋼結(jié)構(gòu)制造工藝過

5、程，包括材料下料加工、裝配-焊接、涂飾噴漆，其中還包含返修工序，最后產(chǎn)出合格產(chǎn)品的全過程。 在實(shí)際生產(chǎn)中，鋼結(jié)構(gòu)加工工藝需要從多方面考慮，包括產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、加工難度、原材料消耗等，工藝制定時(shí)不僅要滿足這幾個(gè)條件，還需要針對(duì)車間實(shí)際加工情況 、生產(chǎn)能力適宜的進(jìn)行修改，制作出既能符合產(chǎn)品質(zhì)量要求，又能滿足車間生產(chǎn)的工藝文件。第7頁(yè)/共51頁(yè)鋼結(jié)構(gòu)加工工藝的地位 工藝文件作為鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程中最重要的指導(dǎo)性文件，直接影響到構(gòu)件生產(chǎn)的效率、合格率、材料利用率及輔材消耗率等，與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)息息相關(guān)。 鋼結(jié)構(gòu)加工工藝就是在充分認(rèn)知以上鋼結(jié)構(gòu)建筑以及原材料各種優(yōu)缺點(diǎn)的前提下，以充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑的

6、優(yōu)點(diǎn)，避免或降低其缺點(diǎn)為目標(biāo)所進(jìn)行的指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)制作，安裝等所有環(huán)節(jié)的重要文件。 工藝文件編制人員除進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，更重要的是加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系，完善、創(chuàng)新工藝文件，提高工藝文件的指導(dǎo)性，完善性，真正做到工藝指導(dǎo)生產(chǎn)，工藝指導(dǎo)車間。車間生產(chǎn)人員務(wù)必認(rèn)識(shí)到工藝文件的嚴(yán)肅性，嚴(yán)格按照工藝文件要求的內(nèi)容進(jìn)行加工制作，真正達(dá)到工藝文件為鋼結(jié)構(gòu)加工制作增值的目的。第8頁(yè)/共51頁(yè) 高效率-是產(chǎn)品高效率加工的基礎(chǔ) 高質(zhì)量-是產(chǎn)品質(zhì)量的保證體系 低消耗-用最合理的消耗產(chǎn)品產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)加工工藝第9頁(yè)/共51頁(yè) 鋼結(jié)構(gòu)加工過程中最重要的是焊接，制定合理地焊接工藝能夠有效提高鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量，縮短工期，并且

7、還能降低原材料的消耗。以下是鋼結(jié)構(gòu)加工過程中常見的問題： 一、焊接變形問題 鋼結(jié)構(gòu)中焊接變形主要分為兩大類：焊接變形和焊接殘余變形。焊接殘余變形又分為縱向收縮變形、橫向收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形和波浪變形等共六種。其中總想收縮變形和橫向收縮變形是基本的變形形式。見圖一：第10頁(yè)/共51頁(yè)第11頁(yè)/共51頁(yè) 以上出現(xiàn)的焊接變形問題，可以通過改善工藝來(lái)解決，具體工藝方案如下： 1、焊接順序 合理的焊接順序能夠有效地消除和減小焊接殘余應(yīng)力，并且焊接變形問題也能得到控制。 在焊接過程中先焊收縮量大的焊縫，后焊收縮量小的，這樣，可以適當(dāng)降低焊件的剛度，使焊縫能夠自由的收縮，減小焊接殘余應(yīng)力。第

8、12頁(yè)/共51頁(yè) 另外，合理的焊接順序能夠控制焊接變形。H型鋼的焊接時(shí)，尤其要注意焊接順序問題，圖一為H型鋼的焊接順序，H型鋼組裝時(shí)按照?qǐng)D示順序1、2、3、4進(jìn)行焊接，這樣焊后變形將會(huì)減小，但這樣也不能完全消除變形，因?yàn)楹缚p的增加其結(jié)構(gòu)剛度逐漸增加后焊的焊縫變形比先焊的焊縫小，不能完全抵消變形。 不對(duì)稱焊縫先焊焊縫少的一側(cè) 因?yàn)橄群负缚p的變形大，故焊縫少的一側(cè)先焊時(shí)，使它產(chǎn)生較大的變形，然后再用另一側(cè)多的焊縫引起的變形來(lái)加以抵消，就可以減少整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形。 第13頁(yè)/共51頁(yè)圖一 H型鋼的焊接順序圖二 起拱梁的焊接順序12432341第14頁(yè)/共51頁(yè)2、焊接方向 合理的焊接方向也可以控制焊接

9、變形： 1、長(zhǎng)焊縫同方向焊接。如T形梁、H型鋼等焊接結(jié)構(gòu)，具有互相平行的長(zhǎng)焊縫，施焊時(shí)，應(yīng)采用同方向焊接，可以有效地控制扭曲變形，見圖6a。 2、逆向分段退焊法 同一條或同一直線的若干條焊縫，采用自中間向兩側(cè)分段退焊的方法，可以有效地控制殘余變形，見圖6b。 3、跳焊法 如構(gòu)件上有數(shù)量較多又互相隔開的焊縫時(shí)，可采用適當(dāng)?shù)奶?，使?gòu)件上的熱量分布趨于均勻，能減少焊接殘余變形，見圖6c。第15頁(yè)/共51頁(yè)第16頁(yè)/共51頁(yè) 3、焊接層數(shù)的影響1)橫向收縮：在對(duì)接接頭多層焊接時(shí)，第一層焊縫的橫向收縮符合對(duì)接焊的一般條件和變形規(guī)律，第一層以后相當(dāng)于無(wú)間隙對(duì)接焊，接近于蓋面焊道時(shí)與堆焊的條件和變形規(guī)律相

10、似，因此，收縮變形相對(duì)較小。2)縱向收縮：多層焊接時(shí)，每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時(shí)的熱輸入小得多，加熱范圍窄，冷卻快，產(chǎn)生的收縮變形小得多，而且前層焊縫焊成后都對(duì)下層焊縫形成約束，因此，多層焊時(shí)的縱向收縮變形比單層焊時(shí)小得多，而且焊的層數(shù)越多，縱向變形越小。第17頁(yè)/共51頁(yè) 3、焊接反變形法 為了抵消焊接殘余變形，焊前先將焊件向與焊接殘余變形相反的方向進(jìn)行人為的變形，這種方法稱為反變形法。例如，為了防止對(duì)接接頭產(chǎn)生的角變形，可以預(yù)先將對(duì)接處墊高，形成反向角變形見圖7a。為了防止工字梁翼板焊后產(chǎn)生角變形，可以將翼板預(yù)先反向壓彎見圖7b。 采用反變形法控制焊接殘余變形，焊前必需較精確地掌

11、握焊接殘余變形量，通常用來(lái)控制構(gòu)件焊后產(chǎn)生的彎曲變形和角變形，如反變形量留得適當(dāng)，可以基本抵消這兩種變形。第18頁(yè)/共51頁(yè)第19頁(yè)/共51頁(yè) 4、剛性固定法 焊前對(duì)焊件采用外加剛性拘束，強(qiáng)制焊件在焊接時(shí)不能自由變形，這種防止焊接殘余變形的方法稱為剛性固定法。剛性固定法是在焊接時(shí)將焊件加以剛性固定，焊后待焊件冷卻到室溫后再去掉剛性固 定，可有效防 止角變形和波浪變形。此方法會(huì)增大焊接應(yīng)力，所以對(duì)于一些抗裂性較差的材料應(yīng)該慎用。常用的剛性固定法有：H形，十字形構(gòu)件組裝時(shí)添加撐桿，工藝隔板等方法。第20頁(yè)/共51頁(yè) 5、機(jī)械矯正法 利用手工錘擊或機(jī)械壓力矯正焊接殘余變形的方法叫機(jī)械矯正法。由于手工

12、錘擊矯形勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)難度高，現(xiàn)已幾乎不再采用，在部分薄板的焊后矯形也有較好的效果機(jī)械矯正效率高、速度快、效果好，通常采用的機(jī)械矯正如:H型鋼翼緣矯正機(jī)。第21頁(yè)/共51頁(yè) 6、火焰矯正法 利用火焰對(duì)焊件進(jìn)行局部加熱時(shí)產(chǎn)生的塑性變形，使較長(zhǎng)的金屬在冷卻后收縮，以達(dá)到矯正變形的目的稱火焰加熱矯正法。第22頁(yè)/共51頁(yè) 二、焊接坡口形式 采用坡口焊縫的主要目的是為了保證焊接接頭能焊透而不出現(xiàn)工藝缺陷。 坡口的形式有很多種，如I形坡口、單邊V形坡口，雙邊V形坡口、K形坡口、X形坡口、U形坡口等，坡口的選擇主要是看鋼材的板厚以及焊縫質(zhì)量的要求。 坡口角度制定是根據(jù)板材的厚度，考慮施焊的可行性、焊材的

13、填充量、焊接時(shí)焊透程度等，目前車間使用的焊接坡口角度參照云南建工鋼結(jié)構(gòu)公司楊林總廠鋼結(jié)構(gòu)制作通用坡口樣式而定。第23頁(yè)/共51頁(yè) 車間施工員在下料打坡口時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照工藝規(guī)定進(jìn)行加工，不得擅自更改坡口角度 ，坡口角度過大或過小都會(huì)影響焊接質(zhì)量問題： 1）坡口角度過小，焊槍無(wú)法施焊或焊不透； 2）坡口角度過大，焊接所用焊材量加大、焊接時(shí)間增長(zhǎng)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，另外填充量過大也會(huì)使焊接變形量增大，導(dǎo)致后序加工難度增加。第24頁(yè)/共51頁(yè) 三、焊接缺陷問題 1、引弧、熄弧缺陷 焊接過程中，由于不設(shè)置引弧板、熄弧板或引弧熄弧操作不當(dāng)，直接在母材上引弧和熄弧，會(huì)造成電弧擦傷母材，在引弧或熄弧周圍產(chǎn)生

14、弧坑、裂紋、未熔合、夾渣、氣孔等缺陷，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量。圖示為焊接時(shí)不設(shè)置引弧、熄弧板或引弧、熄弧操作不當(dāng)：第25頁(yè)/共51頁(yè)左圖：沒有設(shè)置引弧、熄弧板右圖：引弧、熄弧板使用不當(dāng)，沒有起到引弧、熄弧作用第26頁(yè)/共51頁(yè) 2、定位焊焊接缺陷 定位焊普遍存在的缺陷，焊接隨意性大，不注意焊腳尺寸和間距，影響后續(xù)焊縫的成型，并且可能造成焊縫根部強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，形成缺陷。第27頁(yè)/共51頁(yè)右圖：定位焊隨意，不注意焊腳尺寸左圖：定位焊尺寸不規(guī)范，焊腳之間間距大第28頁(yè)/共51頁(yè)3、焊縫外觀缺陷 根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)焊縫外觀缺陷的控制原則是：凡是嚴(yán)重影響焊縫承載力的缺陷都是嚴(yán)禁的。所以，焊縫表面不得有裂紋

15、、焊瘤等缺陷。一級(jí)、二級(jí)焊縫不得有表面氣孔、夾渣、弧坑裂紋、電弧擦傷等缺陷。且一級(jí)焊縫不得有咬邊、未焊透、根部收縮等缺陷。4、焊縫尺寸不符合規(guī)范允許偏差要求 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求，鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中焊縫尺寸也應(yīng)滿足驗(yàn)收規(guī)范要求在焊接過程中經(jīng)常存在焊腳尺寸過小和過大現(xiàn)象，焊腳尺寸過小、不足設(shè)計(jì)要求，降低焊縫強(qiáng)度和承載力；焊腳尺寸過大，會(huì)造成周圍母材“過燒”，焊縫處產(chǎn)生彎曲、翹曲變形，增大焊接收縮應(yīng)力，影響外形尺寸和連接質(zhì)量。第29頁(yè)/共51頁(yè) 四、焊接預(yù)熱問題 重要構(gòu)件的焊接、合金鋼的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必須預(yù)熱。焊前預(yù)熱的主要作用如下： （1）預(yù)熱能減緩焊后的冷卻速度，

16、避免產(chǎn)生氫致裂紋，同時(shí)提高了焊接接頭的抗裂性。 （2）預(yù)熱可降低焊接應(yīng)力，有利于避免產(chǎn)生焊接裂紋。 （3）預(yù)熱可以降低焊接結(jié)構(gòu)的拘束度，對(duì)降低角接接頭的拘束度尤為明顯，隨著預(yù)熱溫度的提高，裂紋發(fā)生率下降。第30頁(yè)/共51頁(yè) 五、焊接電壓、電流等參數(shù)的選擇 焊接電流、電壓、焊接速度是決定焊縫尺寸的主要能量參數(shù)，是焊縫成型的重要影響因素。 1、焊接電流 當(dāng)其它條件不變時(shí)，電流是決定熔深的主要因素。增大電流能提高生產(chǎn)率，但在一定焊速下，焊接電流過大會(huì)使熱影響區(qū)過大，易產(chǎn)生焊瘤及焊件被燒穿等缺陷。若電流過小，焊縫熔深不足，產(chǎn)生熔合不好、未焊透、夾渣等缺陷，影響焊縫成型。第31頁(yè)/共51頁(yè) 2.焊接電壓

17、 其它工藝參數(shù)不變時(shí)，焊接電壓是決定熔寬的主要因素。焊接電壓過大時(shí)，焊劑熔化量增加，電弧不穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生咬邊和氣孔等缺陷。 3.焊接速度 其它參數(shù)不變時(shí)，焊接速度過快時(shí)，會(huì)產(chǎn)生咬邊、未焊透、電弧偏吹和氣孔缺陷，并且焊縫余高大而窄，成形不好；焊接速度太慢，則焊縫余高過高而形成寬而淺的大熔池，焊縫表面粗糙，容易產(chǎn)生滿溢、焊瘤或燒穿等缺陷；焊接速度太慢而且焊接電壓又太高時(shí)，焊縫截面呈“蘑菇形”，容易產(chǎn)生裂紋。第32頁(yè)/共51頁(yè) 以上只是列舉部分鋼結(jié)構(gòu)加工過程中出現(xiàn)的一些常見問題，這些問題給后序加工帶來(lái)一定影響，比如在這些缺陷修復(fù)的過程中耗時(shí)又耗力，使得加工成本加大；另外，這些缺陷也嚴(yán)重影響著鋼結(jié)構(gòu)

18、的質(zhì)量問題，使得鋼結(jié)構(gòu)的承載能力、使用使命等大大減弱。 從這些列子中也可以看出鋼結(jié)構(gòu)加工工藝的重要性，控制好工藝，是鋼結(jié)構(gòu)加工過程中的最重要的一項(xiàng)工作。第33頁(yè)/共51頁(yè) H型鋼結(jié)構(gòu)的制作工藝流程 十字柱的平制作工藝 箱型柱的制作工藝 卷制鋼管的制作工藝典型鋼結(jié)構(gòu)的拼裝工藝第34頁(yè)/共51頁(yè)H型鋼的組裝工藝型鋼的組裝工藝第35頁(yè)/共51頁(yè)第36頁(yè)/共51頁(yè) 十字柱的制作工藝：按照制作H型構(gòu)件的方法制作出H構(gòu)件，根據(jù)圖紙要求的數(shù)量將構(gòu)件分為兩段T型構(gòu)件，按照工藝要求開坡口并進(jìn)行垂直校驗(yàn)。步驟一將H型構(gòu)件放在平臺(tái)上固定好位置，將T型構(gòu)件按 照其與H型構(gòu)件的位置線條重合、拼裝，并添加工藝隔板確保其拼裝不變形、錯(cuò)位，并在T型構(gòu)件兩面點(diǎn)焊固定。步驟二第37頁(yè)/共51頁(yè)構(gòu)件翻轉(zhuǎn)，在構(gòu)件兩邊下面增加定位板，拼裝上面T型部分與步驟二相同；完成后拆除工藝隔板，最后進(jìn)行探傷檢查合格后進(jìn)行校正。步驟三第38頁(yè)/共5