鋼結(jié)構(gòu)箱型柱加工制作工藝技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)箱型柱加工制作工藝技術(shù)箱型截面柱構(gòu)件具有結(jié)構(gòu)力學(xué)性能好、雙向抗彎剛度大、自重輕等特點(diǎn)，目前在建筑中應(yīng)用越來越廣泛。從下料、箱型梁組裝、隔板組裝、箱型柱焊接以及焊接變形控制等方面介紹了建筑鋼結(jié)構(gòu)箱型柱加工制作工藝技術(shù)。重點(diǎn)：箱型柱；制作工藝；焊接變形控制1箱型柱構(gòu)件的主要特點(diǎn)一般箱型柱由兩塊寬板和兩塊窄板（也可稱為兩塊翼緣板和兩塊腹板）組成，在箱型柱牛腿上、下翼緣板對(duì)應(yīng)位置設(shè)置內(nèi)隔板，且設(shè)計(jì)要求內(nèi)隔板與翼緣板和腹板全熔透焊接；高層鋼結(jié)構(gòu)箱型柱制作和安裝通常分為若干節(jié)進(jìn)行施工，下節(jié)柱的柱頂四邊向內(nèi)50?100mm范圍要端銑，端面銑垂直于柱身，以保證箱型柱整體的垂直度；箱型柱必須采用合理的焊接順序以避免產(chǎn)生扭曲變形，造成上、下節(jié)柱對(duì)接時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)口現(xiàn)象；內(nèi)隔板與翼緣板、腹板間須留有足夠的間隙并用襯板圍成焊道，用電渣焊填充焊道，實(shí)現(xiàn)內(nèi)隔板與主板的焊接，從而解決操作人員無法進(jìn)入箱型柱內(nèi)部，對(duì)內(nèi)隔板與四面主板熔透焊縫的焊接問題。為了達(dá)到對(duì)稱焊接控制變形的目的，一般留置對(duì)應(yīng)的兩條焊縫用電渣焊對(duì)稱施焊。2下料工藝2.1翼緣板和腹板的下料工藝箱型柱由翼緣板和腹板組成，下料時(shí)應(yīng)結(jié)合下料工藝和焊接工藝考慮切割余量和焊接收縮余量。4塊板下料時(shí)，采用門式多頭氣割機(jī)對(duì)翼板、腹板兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行切割，以確保翼緣板和腹板的平直度，翼緣板和腹板下料允許偏差為:寬度土1mm、垂直度公差1mm；在板材寬度的端頭要用橫向割槍切割坡口，單面35°留2mm鈍邊，坡口與縱向切割線保證垂直，然后以實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行下料。主材腹板的坡口采用半自動(dòng)氣體切割機(jī)進(jìn)行加工，腹板的兩邊坡口應(yīng)同時(shí)切割以防切割后產(chǎn)生一邊旁彎。腹板坡口形式見圖1。圖1箱型柱主焊縫的坡口形式在部分熔透和全焊透坡口交界位置，用氣割將過渡處在部分焊透坡口處割除一個(gè)小三角塊，再用砂輪打磨以平緩過渡，見圖2。2.2隔板及襯板的下料工藝隔板利用數(shù)控切割，尺寸規(guī)定b1為箱體內(nèi)壁寬度+8mm（銑削量）；b2為箱體內(nèi)壁寬度-50mm（電渣焊焊孔625X2）。圖2焊接過渡區(qū)按圖3進(jìn)行隔板坡口和銑邊加工，在45。過渡位置切完坡口后需進(jìn)行打磨處理。若設(shè)計(jì)要求內(nèi)隔板設(shè)置透氣孔時(shí)，則采用搖臂鉆床進(jìn)行鉆孔；若設(shè)置中間人孔時(shí)，用仿型切割機(jī)切割人精心整理孔。隔板襯墊板下料后須端銑。圖3隔板氣割后示意3箱型柱的制作主要工藝流程箱型柱制作工藝流程見圖4。圖4箱型柱制作工藝流程4箱型柱組裝箱型柱組裝前先檢查組裝用零件的編號(hào)、材質(zhì)、尺寸、數(shù)量和加工精度等是否符合圖紙和工藝要求，確認(rèn)后才能進(jìn)行裝配，構(gòu)件組裝要按照工藝流程進(jìn)行。組裝平臺(tái)用水準(zhǔn)儀矯平，保證平臺(tái)平面度誤差在±2mm范圍內(nèi)，并具有足夠的強(qiáng)度和剛度保證在組裝過程中不產(chǎn)生過大變形。4.1內(nèi)隔板定位將一塊翼緣板上胎架，從下端坡口處（包含預(yù)留現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接的間隙）開始劃線，按每個(gè)隔板收縮0.5mm、主焊縫收縮3mm均勻分?jǐn)偟矫總€(gè)間距，然后劃隔板組裝線的位置，隔板中心線延長(zhǎng)到兩側(cè)并在兩側(cè)的翼板厚度方向中心打上樣沖點(diǎn)，見圖5。圖5箱型柱隔板定位線4.2內(nèi)隔板裝配為保證箱型柱的截面尺寸在B±2.0mm范圍內(nèi)，采取用內(nèi)加勁隔板組件來保證，幾何尺寸和正確見圖6。在隔板組件裝配前，對(duì)4塊已銑邊的工藝墊板和加工好坡口的隔板在胎架（隔板組立機(jī)）上進(jìn)行裝配，并進(jìn)行焊接，保證其幾何尺寸在允許范圍內(nèi)?？紤]到內(nèi)隔板與箱型柱4大片的焊接均為全熔透的焊接縫，在隔板組裝時(shí)應(yīng)考慮2mm的焊接收縮余量。隔板長(zhǎng)度控制在0?2mm，寬度控制在0?2mm，對(duì)角線偏差控制在±1.0mm范圍內(nèi)。4.3隔板固定將隔板按己劃好的定位線裝在下翼緣板上，并點(diǎn)焊固定，為了提高柱子的剛性及抗扭能力，在部分焊透的區(qū)域每1.5mm處設(shè)置一塊工藝隔板，工藝隔板與4大片采用間斷焊接，如圖7所示。圖6隔板組裝示意圖7內(nèi)隔板、工藝隔板點(diǎn)焊接示意4.4腹板組裝組裝兩塊側(cè)板，在胎架上進(jìn)行拼裝、校正、定位，定位焊的位置應(yīng)在焊縫的反面。將腹板與翼緣板下端對(duì)齊，并將腹板與翼緣板和隔板頂緊，然后裝腹板的熔透焊處襯墊板，下側(cè)的墊精心整理板應(yīng)與下翼緣板頂緊，上側(cè)的墊板上端應(yīng)與部分焊透處鈍邊齊平。墊板的長(zhǎng)度可以任意切割，但須保證全焊透位置下面均有襯墊板以防焊接時(shí)鐵水流到箱體空間內(nèi)，如圖8所示。圖8腹板組裝示意當(dāng)柱本身較長(zhǎng)時(shí)，為防止腹板組裝發(fā)生扭曲，可做些定位夾具，如圖9所示，最好在箱型梁組立機(jī)上組裝。圖9定位夾具示意4.5隔板焊接對(duì)隔板進(jìn)行焊接，隔板與側(cè)板為單面V形坡口留間隙襯墊焊，采用CO2氣體保護(hù)焊焊接，由于隔板單獨(dú)焊接時(shí)會(huì)引起變形拉彎隔板，須在兩隔板中間加撐桿固定住，可防止因焊接熱輸入引起隔板錯(cuò)動(dòng)，必要時(shí)也可在兩腹板之間加撐桿，見圖10。圖10防止隔板焊接變形撐桿示意對(duì)于隔板間距較窄部位，為便于氣保焊操作，應(yīng)在組裝時(shí)坡口朝外；當(dāng)隔板又比較密集時(shí)，采用先裝中間兩塊隔板，焊好后探傷合格才可從中間向兩邊依次退著裝焊。須保證隔板與腹板的焊接質(zhì)量，探傷合格后方可蓋板。4.6裝上翼緣板組裝前清理U形口內(nèi)部的所有雜物，將上翼緣板下端開坡口處對(duì)齊，與兩腹板壓緊，需要注意的是一定要使得上翼緣板與隔板上邊靠嚴(yán)（之前應(yīng)用角尺測(cè)平面度以調(diào)節(jié)隔板上端的工藝墊塊在同一水平面上），若留下間隙會(huì)使電渣焊接時(shí)鐵水泄漏從而影響電渣焊質(zhì)量，最后蓋上翼緣板，見圖11。圖11蓋上翼緣板4.7焊接箱型柱自身縱向焊縫將坡口內(nèi)點(diǎn)焊固定，在組裝好的箱體兩端加設(shè)引熄孤板。然后焊接箱型柱自身4條縱向焊縫，焊接前須在焊縫范圍內(nèi)和焊縫外側(cè)面處單邊30mm范圍內(nèi)清除氧化皮、鐵銹、油污等。先用氣體保護(hù)焊焊接全焊透坡口處，當(dāng)焊透部分的焊縫與部分焊透的根部齊平時(shí)再縱向埋孤自動(dòng)焊，主角焊縫同向?qū)ΨQ焊接，以減少扭曲變形，焊接順序見圖12。圖12箱型梁主焊縫焊接順序注:焊接順序1一2—3—4。5箱型柱焊接5.1箱型柱的埋孤自動(dòng)焊若焊接坡口填充量較大，如單面全部焊接完會(huì)引起箱體變形時(shí)，可采用先焊1、2焊縫，焊縫深度達(dá)到填充量的一半時(shí)，翻過來焊3、4焊縫，待全部焊滿后再翻過來將1、2焊縫焊滿。這樣可使構(gòu)件受熱均勻，抵消焊接變形，一旦發(fā)生扭曲變形，矯正變形很困難，因此采用合理的焊接順序?qū)p少焊接變形至關(guān)重要。5.2電渣焊按照翼緣板兩側(cè)事先打好的樣沖點(diǎn)劃線，定出鉆孔位置，翻身180°同樣劃線將電渣焊焊接位置鉆孔，清理孔內(nèi)無雜物。然后移至電渣焊設(shè)備處進(jìn)行電渣焊，兩側(cè)槽口應(yīng)用兩臺(tái)焊機(jī)同時(shí)焊接。采用絲極電渣焊，根據(jù)GB50661—2011《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》參數(shù)為:焊接電流380?400A，焊接電壓45?48V。絲極電渣焊焊接時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)為：1） 電渣焊的夾板隔板組裝前必須經(jīng)過三邊刨平處理；2） 為了防止電渣焊氣孔發(fā)生，一定要在內(nèi)隔板組裝前對(duì)電渣焊部位以及焊縫兩側(cè)各30mm的范圍對(duì)油、銹和污物進(jìn)行處理；3） 絲極電渣焊采用電渣孤壓反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，徹底解決了電渣焊接中間斷孤問題；4） 焊接工藝參數(shù)符合焊接工藝評(píng)定要求。5.3箱型梁焊接變形的控制箱型柱內(nèi)隔板的焊接采用熱影響區(qū)比較小的CO2氣體保護(hù)焊，按相同的焊接規(guī)范參數(shù)進(jìn)行焊接，以有效減少焊接變形。箱型梁生產(chǎn)線同一隔板采用兩臺(tái)電渣焊機(jī)同時(shí)施焊，兩臺(tái)電渣焊機(jī)的工藝參數(shù)基本保持一致，通過合理的工藝參數(shù)控制，焊接成型后不會(huì)產(chǎn)生過大變形。埋孤自動(dòng)焊的坡口焊縫焊接收縮比較大，在坡口方向必須加大4mm，由于埋孤自動(dòng)焊接采用兩臺(tái)埋孤自動(dòng)焊同時(shí)對(duì)稱施焊，不會(huì)產(chǎn)生過大扭曲變形。通過評(píng)定合格焊接工藝參數(shù)和合理的焊接順序進(jìn)行控制。通過合理的焊接順序控制箱型柱的焊接變形。主要的焊接順序和焊接原則為:先焊短焊縫、后焊長(zhǎng)焊縫；先焊中間焊縫、后焊周邊焊縫，先焊主要受力焊縫、后焊次