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摘要:鋼結構工程具有環保、抗震、施工快捷等特點,近年來在我國各領域均有著廣泛應用,鋼結構工程焊接的受關注程度也隨之不斷提升。基于此,文中將簡要分析鋼結構工程焊接質量控制要點,并結合建筑工程實例,深入探討鋼結構工程焊接質量控制的具體路徑,希望研究內容能夠給相關從業人員以啟發。

關鍵詞:鋼結構;焊接;質量控制;裙房桁架鋼結構

0前言

施工中,多方面因素均可能對鋼結構工程焊接質量造成影響,很多問題也可能隨之出現,如焊接變形控制、焊接接頭質量、焊后應力消除等方面。為盡可能提升鋼結構工程焊接質量,文中圍繞鋼結構工程焊接質量控制要點開展具體研究的原因所在。

1鋼結構工程焊接質量控制要點

1.1焊接變形控制要點

鋼結構工程焊接質量需重點關注焊接變形控制,需要采用能夠減小構件變形和收縮最小的焊接工藝,同時嚴格控制焊接順序。在應用十字接頭、T形接頭、對接接頭時,對于較易翻轉或具備有利放置條件的構件,可開展雙面對稱焊接,對于屬于對稱截面的構件,焊接可圍繞對稱于構件中性軸開展。如存在對稱于連接桿件的構件節點,對稱焊接可圍繞節點軸線對稱軸開展。對于非對稱雙面坡口焊縫,焊接施工需嚴格按照一定順序開展,如板材的厚度較厚,輪流對稱焊接需循環多次。對于較長的鋼結構焊縫,應優先采用多人對稱焊接法、跳焊法、分段退焊法等焊接方法。在構件焊接過程中,為實現收縮和變形的有效控制,還可以采用預置反變形法或開展預留焊,反變形量和收縮余量可基于針對性的試驗或計算確定。在裝配焊接構件的過程中,焊接應按照從大到小的接頭收縮量順序開展,接頭拘束可得到有效控制[1]。

1.2焊后應力消除要點

鋼結構工程焊接質量控制離不開高水平的焊后應力消除工藝的支持,如存在明確的施工要求需要進行焊后應力消除,接頭承受拉應力部分需首先確定,同時還需要關注焊縫較密集的構件或節點,一般采用疲勞驗算方法,應力消除基于整體退火或局部退火的工藝實現,如基于加熱爐進行整體退火,采用電加熱器進行局部退火。如存在結構穩定尺寸,可采用振動法消除應力。在基于局部退火的應力消除實踐中,需嚴格遵循相關技術標準,如采用配備溫度自動控制儀的加熱設備,并保證加熱設備滿足使用要求的控溫、測溫、加熱性能。還需要控制每道焊縫側面的加熱板寬度,該寬度至少為200mm,且至少為3倍鋼板厚度。如構件未開展加熱處理,保溫措施的針對性選用也不容忽視。如消除焊后應力采用振動法,需基于行業標準控制工藝參數和技術應用。鋼結構工程多采用錘擊法消除中間焊層應力,使用小型振動工具或圓頭小錘進行錘擊,需避開焊縫坡口邊緣的母材、蓋面焊縫、根部焊縫等部位[2]。

1.3焊接接頭質量控制要點

在基于角接接頭、十字接頭、T形接頭等類型接頭的鋼結構焊接施工中,為控制焊接接頭質量,需采用全熔透的對接和角接組合焊縫。對于采用加強角焊縫的焊腳,尺寸不小于δ∕4。如吊車梁等構件有疲勞驗算要求,位于上翼與腹板的焊腳尺寸需滿足δ∕2,且焊接尺寸不應超過10mm,同時有0~4mm焊腳尺寸偏差。對于全熔透雙面坡口焊縫,可存在不等厚的坡口深度,但需要保證1∕4接頭厚度≤較淺的坡口深度部分。對于部分熔透的焊接形式,需基于設計文件要求控制有效焊縫厚度,對于屬于角接接頭和T形接頭的接頭形式,需嚴格控制組合焊縫(角焊縫與部分熔透坡口焊縫構成)的加強角焊縫焊腳尺寸在10mm內,且為1∕4的接頭中最薄板厚度[3]。

2實例分析

2.1工程概況

為提升研究的實踐價值,文中以某建筑裙房工程作為對象,裙房結構為混凝土與鋼結構相結合的混合結構,工程在外圍大廳的地下一層至地上九層布置鋼結構,主要包括H形鋼梁、H形勁性柱、箱形鋼柱,存在1200mm×1200mm×80mm×80mm的最大箱形柱截面,以及H1200mm×900mm×22mm×32mm的最大H形勁性柱截面、H1500mm×850mm×35mm×50mm的最大H形鋼梁截面,采用Q345B材質。圖1為裙房桁架三維圖,由箱形交叉撐、箱形立柱、H形鋼梁、H形勁性柱、桁架與桁架之間的水平連梁等組成,存在600mm×600mm×50mm×50mm的最大箱形柱截面、H600mm×600mm×28mm×16mm的最大H形勁性柱截面、H1200mm×600mm×35mm×50mm的最大H形鋼梁截面,采用Q345B材質。工程鋼結構焊接施工主要涉及埋件與鋼梁連接板焊接、鋼梁與鋼梁焊接、鋼梁與鋼柱牛腿對接、柱與柱對接,坡口全熔透焊接用于柱與柱連接,翼板焊接、腹板高強螺栓用于鋼梁與鋼柱牛腿的剛性連接,栓焊連接、腹板高強螺栓鉸接用于鋼梁與鋼梁焊接,基于埋件與連接板的焊接實現鋼梁與埋件的鉸接。

2.2焊接方法及焊接準備

工程采用焊條電弧焊和CO2半自動保護焊,CO2半自動保護焊用于柱梁剛接、柱柱對接,焊條電弧焊用于焊接其他焊縫。為保證焊接質量,在焊前準備環節投入了大量精力,包括開展針對性的安全和技術交底,且正式焊接在焊接工藝評定合格后開展。采用350~380℃,1.5~2h的保溫時間對低氫型焊條進行烘干處理,處理后在110~120℃的保溫箱中保溫,隨用隨取,如大氣中放置烘干后的低氫型焊條4h以上,需重新烘干,焊條最多烘干2次,且不得使用受潮的焊條、銹蝕的焊絲、焊芯生銹或藥皮脫落的變質焊條。焊前還需要將坡口及坡口兩側各20mm范圍內的銹、凈油清除,且采用與打底焊相同的定位焊焊接方法,需按照正式焊接要求進行,以此完成牢固可靠的定位焊,且不得出現氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。焊接前,還需要對組裝質量進行復查,焊接部位清理情況和定位焊質量需得到保障,否則需開展針對性修正。如現場有8m∕s以上的風速,焊條電弧焊應采取防風措施,如2m∕s以上的風速,氣體保護電弧焊也應采取防風措施。

2.3焊接工藝要點

為控制焊接質量,工程嚴格編制了焊接工藝流程圖,如圖2所示。在鋼結構焊接施工中,對于分節安裝的鋼柱,許多小型框架結構會在安裝過程中形成,為減少結構因焊縫收縮出現的破壞,采用由內向外的焊接順序,以此保證存在始終自由進行的焊縫收縮變形,現場焊接需在流水段內鋼柱及框架梁安裝、矯正、固定完畢后開展。以H型鋼與H型鋼栓焊對接為例,采用焊條電弧焊和熔化極氣體保護焊,焊接需要首先初擰腹板高強螺栓扭矩,隨后焊接翼緣板,基于冷卻后的翼緣板焊縫,終擰腹板高強螺栓。焊接翼緣板1名焊工負責同1個接頭焊接,應先后焊接下翼緣板、上翼緣板,如2名焊工負責同1個接頭焊接,則應對稱施焊,采用多層多道焊。箱形矩形柱對接采用的焊接方法包括藥芯焊絲電弧焊、焊條電弧焊和熔化極氣體保護焊,焊接過程要整體對稱施焊,2名焊工同時負責每個焊口的對稱施焊。腹板對接焊縫需首先進行焊接,隨后采用包角圍焊進行翼緣板對接焊縫焊接,需保證焊接接頭錯開,同樣采用多層多道焊,每2層間焊道接頭應相互錯開30~50mm,2名焊工焊接的每層需錯開焊道接頭。焊接完成后將飛濺和焊渣清除,并鏟磨掉焊瘤,層間溫度檢測在焊接過程中需要得到重視,表1為焊接工藝參數。為保證鋼結構焊接質量,對雨天及大風天中焊接進行了針對性防護,以此規避焊縫溫度驟降、焊接材料受潮等問題,如在專用的棚內放置氣瓶、焊絲、焊機。為保證高空焊接的順利開展,還針對性設置了圖3所示的防風設施,如果這種防風棚不便搭設,則采用壓型板制成的小擋板封閉焊口。此外,在焊縫返修方面也投入了大量精力,如采用鏟鑿、鉆、砂輪打磨等方法去除氣孔、夾渣、焊瘤等缺陷,采用補焊處理咬邊、弧坑不滿、局部缺陷、尺寸不足,輔以針對性的焊接檢驗,鋼結構焊接質量最終得到了較好保障,后續施工也得以順利推進,因此,該工程的鋼結構焊接質量控制具有較高借鑒價值。

3結論

綜上所述,鋼結構工程焊接質量控制需關注多方面因素影響。在此基礎上,文中涉及的焊接變形控制要點、焊后應力消除要點、焊接接頭質量控制要點等內容,則提供了可行性較高的鋼結構焊接質量控制路徑。為更好保證鋼結構焊接質量,材料、技術、設備的優選必須引起相關從業人員重視。

參考文獻:

[1]鄧勇.分析施工現場環境對鋼結構焊接質量的影響[J].智能城市,2020,6(10):220-221.

[2]房佳佳,周陽.關于大型鋼結構制造過程中焊接質量的控制分析研究[J].機械工業標準化與質量,2020(3):36-38.

[3]王祎.橋梁施工鋼結構焊接施工質量控制[J].中國金屬通報,2020(3):223-224.

作者:劉正江 孟繁超 單位:中國核工業華興建設有限公司