大跨度双层柱面焊接节点干煤棚网架制作工法

大跨度双层柱面焊接节点干煤棚网架制作工法

上海电力建筑工程公司

大跨度双层柱面焊接节点干煤棚网架制作工法

上海电力建筑工程公司楼海英

1、前言

外高桥三期工程干煤棚采用落地式双层柱面网壳结构，网架形式为正放四角锥，网壳厚度3.5m，长度方向共有（1～31）轴，全长120m，跨度为104.5m，壳体高度42.2米（支座球中心铰点至拱顶球中心）。节点为焊接球，焊接球规格为WS300×10、WSR4000×16、WSR500×24共三种，选用Q235B。焊接球节点2349个，重约176t。钢管规格有φ89×4.5、φ114×4.5、φ140×5、φ159×6、φ168×8、φ180×8、φ194×10、φ219×16共8种，钢管选用Q235B钢，采用20号无缝钢管，钢管共有9120根，重约679吨。节点钢板采用Q235B，焊条选用E43型，焊接球与杆件采用剖口熔透焊，焊口18372只，焊缝等级为二级。

2、工法特点

2.0.1 焊接节点网架在地面制作场地分块制作完成，高空分块安装，减少高空焊接工作量。

2.0.2在网架制作过程中，严格控制焊接球的空间定位和弦杆几和尺寸，焊接时则只需弦杆两端截面与焊接球紧密贴合即可达到“杆过圆心”这一质量控制要求。

3、适用范围

本工法适用于各种跨度焊接类钢网架的制作施工

4、工艺原理

根据安装方案需要将网架分成若干块体，通过地面制作胎架完成网架块体制作，制作过程控制焊接球的空间定位和弦杆几和尺寸，达到块体制作质量要求。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1制作施工顺序

该网架划分为244个块体，最重约7.47t。制作顺序从1轴到31轴。

块体制作施工顺序：

5.2制作平台（胎架）施工

制作平台基础采用素土夯实，铺200mm厚碎石，平整压实，上铺设钢板。制作胎架质量控制以网架焊接球的座标为控制点，网架球支点用Φ140×4管座，上弦设支架及操作台。通过对胎架立杆的控制达到对网架焊接球节点的三维定位：在制作场地进行平面二维放线、经纬仪测量，确定每根立杆的中心位置；对立杆高度进行计算，通过水平仪测量，复核每根胎架立杆顶的标高。实际施工中我们采用“以球定杆”的方法，即在网架制作过程中，严格控制焊接球的空间定位，弦杆则只需两端截面与焊接球紧密贴合即可达到“杆过圆心”这一质量控制要求。同时为适合不同轴线网架单元成型尺寸的不同，制作胎架顶端设置可装卸支撑点附加段，通过附加段可方便调节焊接球标高，使制作现场一组胎架能满足

全部31轴网架的制作任务。设5个制作平台（三种类型），如图：

图5.2-2制作平台B

图5.2-3制作平台C

5.3网架制作

5.3.1焊接球采用成品球，对厂家所生产焊接钢球进行全数检查，焊接球焊缝按二级焊缝质量标准进行；每一规格按5%数量抽查（且不少于3个）进行超声波探伤检查。焊接球表面质量用弧形套模、卡尺和观察检查。严格控制焊接球直径、圆度尺寸。

5.3.2在制作前对钢管焊接收缩量进行试验；确定每种杆件焊接收缩量；如钢管壁厚≤6 mm ，每条焊缝放1mm ～1.5 mm ；壁厚≥8mm ，每条焊缝放1.5mm ～2mm 。 5.3.3钢管杆件落料及端面加工采用SDJ400型坡口机，钢管两端开坡口30°。 5.3.4钢管两端内加衬套（管）与钢球焊接，钢管杆件与空心球之间留有3.5 mm 间隙予以焊透。

5.3.5根据杆件直径及两端焊接球直径的不同，计算每根杆件的断料长度。编制杆件加工表，方便断料人员操作。段料长度按下表计算：

I=L-22

1r R --22

2r R - -t （5.3.5）

I ——杆件下料长度 (mm)； L ——焊接球节点中心距(mm)； R1和R2——两端焊接球半径(mm)； r ——杆件内壁半径(mm)；

t ——焊接收缩余量(mm)；见表5.3.5

表5.3.5 焊接余量

5.3.6所有管球焊接或点焊的焊工，必须经考试合格并取得合格证书，持证焊工必须在其考试项目及其认可范围内施焊。

5.3.7焊接球与杆件焊接采用衬套（管）定位，套管外径比钢管杆件内径小1.5 mm ，长度为40mm ～70 mm 。焊接球与杆件的连接采用坡口熔透焊，焊缝质量等级为二

级，并应按规范要求进行二级质量标准检验；焊前要检查杆件装配间隙及坡口等，是否满足要求。

5.3.8块体尺寸确定后，对要进行定位焊的部位，坡口要清理干净，定位焊采用三点，每处点焊不小于30mm

5.3.9焊条使用前按要求烘干，使用时放入焊条保温桶内随用随取。

5.3.10网架节点在拼装时，为减少焊接变形与焊接应力；拼装采用中间向两端或四周发展的焊接顺序，这对焊接球节点在焊接时能够比较自由地收缩。其次还可以将整个网架划分成若干圈，先装内圈的下弦杆，构成下弦网格再装腹杆及上弦杆，然后再按此顺序装外面一圈，依此向外扩展直至到边。

（1）先焊下弦，下弦先焊弦杆（主杆）后焊斜腹杆。

（2）先焊上弦，上弦先焊弦杆（主杆）后焊斜腹杆。

（3）轴线由中间向两边扩散。

（4）同一杆件两端不得同时施焊。

具体流程见图5.3.10焊接流程图。

图5.2.10焊接流程图

5.3.11焊接过程应连续完成。

5.3.12管球仰焊、平焊处的起始及收弧接头，每层做到相互错开，不集中在一处，以在垂直线左右5mm-15mm为好。

5.3.13腹杆仰焊处由于操作条件较差，为了防止未熔化、夹渣、咬肉等缺陷，仰焊部分也用多层多道焊。

5.3.14每一层焊毕，清理干净焊渣、飞溅，并检查焊缝是否有不允许存在的缺陷，如裂纹、未熔合、夹渣、密集气孔等，如发现清除后重焊。

5.3.15焊缝高度与宽度：焊缝宽度不小于坡口边缘2mm为宜，焊缝加强高2mm~4mm为宜。每层焊缝厚度以焊条直径0.8倍为宜，每条焊缝运条宽度不大于焊条直径5倍，超过者采用多道焊手法。焊接高度和宽度见图5.3.15。

图5.3.15焊缝高度和宽度剖面

5.3.16焊接完毕，焊工进行自检，自检合格后交焊工组长互检，互检合格后交专职质量员验收，焊接完毕后经外观检查合格，焊工必须把坡口边缘120mm处打磨露出金属光泽接受超声波检查；并在管子上面打上自己钢印号，以备检查。