钢结构超厚板构件加工技术

超厚板构件加工技术总结

一：制作重难点

1、厚板钢柱构件制作难度大，构件下料控制难，组装后复测存在一定难度。厚板型构件加工控制要求高，需经过多道工序控制，难度偏大。

2、150mm厚板焊接时难度较大，焊接过程中热输入量大，变形难以控制，一旦焊接完成返修极其困难，保证构件一次性焊接成功是一大难点。

3、桁架节点制作与质量控制困难，桁架节点复杂，交叉节点组拼空间小，存在较多焊缝死角，保证组拼及焊接是难点。

4、钢构件运输过程中，桁架构件外形尺寸大，采用整榀运输有可能尺寸超差。

二：150mm厚板焊接过程控制

（一）下料

（1）注意事项

母材材质：S355JO；火焰切割面临主要问题：气割量大、超厚板切割难度大。切割时注意如下事项：

1、切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气；切割后气割表面熔渣和飞溅物以及渗碳层应使用机械打磨设备彻底除去，保证切割面光滑无裂纹、表面硬度等满足质量验收要求。

2、因钢板较厚，钢材的上下受热不均匀、操作不当，容易引起不能沿厚度方向割穿，造成切割失败；

3、燃烧反应沿厚度方向需要一定时间，切割氧在下部纯度较小，后拖量增大；

4、熔渣较多，容易造成在切口处堵塞；

5、切割过程中如果中断，再次切割由于熔融的氧化铁不能及时排出去，厚板重新起割极为困难。

（2）厚板切割的主要工艺措施

1、实现厚板切割最主要的保证措施是向气割区供给足够且稳定的氧气，所需切割氧流量Q可按下式估算；Q=0.09-0.14t (t 为板厚)；

2、切割氧压力（割炬进口处压力）要调节适当，保证能及时把氧化物吹排出去。压力宜高不宜过低，否则后拖量较大，出现割不透的现象；

3、切割开始后，在切割过程中必须连续切割，严禁中途因氧气或燃气用尽而使切割中断。

4、为了保证有足够的预热温度，最好采用乙炔气体；

5、切割应采用等压式割嘴或外混式割嘴，其中外混式割嘴切割效果较好，割嘴号码为5-7号；

6、为了保证切割面的质量，应至少留有20-40mm切割引线。

（3）厚板切割工艺要点

1、通过观察厚板下部出渣情况来判断切割氧的压力是否合适，如果出渣速度较快，在板背面粘沾量较少，听到“噗噗”声音，表明氧气压力，切割速度适中；如果在板背面粘沾量较多，表明切割速度较慢、氧气压力较小或预热温度较高；

2、厚板的切割成功与否取决于起始切割点是否能顺利一开始，如果在开始位置不能割透就提高速度，那么接下来想割透将非常困难。一旦割透，只要保持稳定的速度和气体压力，切割效果将会很好。具体的技巧是先把割嘴切割氧风线的位置外移于至板边0.5mm，对钢板进行加热，待钢板加热到亮红色后，切割氧调节阀全部打开，然后，缓慢提高切割速度，稍作停留，观察是否能割透，并适当调节调节阀，待其割透后，继续前行并逐步提高切割机速度，待切割稳定后，将切割速度稳定在一定值上；

3、切割过程中，严禁调节切割氧和燃气的调节阀，否则很容易出现中间熔渣从切口喷出的现象，导致切割失败；

4、对于中间有圆孔的切割，首先要利用磁力钻在切割起始点先钻φ10~φ14的工艺孔，然后再对其切割；

5、为了确保厚板切割的准确性，应在切割前先对其模拟切割，并用石笔跟踪把模拟线描出来，校验其尺寸是否符合要求，然后再进行真正切割。（二）装配与焊接

美高梅超厚板钢柱制作过程中，H型钢焊接过程最难，如何保证焊接一次性成功，并且焊接变形符合要求是加工的难点。

腹板与翼缘板焊接的坡口形式如图所示：

图（2）坡口形式

为了防止变形，焊接H型钢时加设临时支撑，临时支撑厚度一般需要

35mm及以上，本次焊接为40mm，支撑移除后不损伤主体结构。焊接间距可设置为5m一组，只焊腹板焊缝，翼缘板顶紧即可（见下图）

图（3）防变形支撑

引弧板和引出板，其材质、板厚、坡口形式与母材、被焊焊缝相同；规格为150*200mm，引焊到引弧（熄弧）板上的焊缝长度不应小于引弧（熄弧）板长度的2/3。

焊前预热温度不得低于120℃，并且预热要均匀，层间温度不得高于250℃，

厚板H型钢焊接时, 格控制焊接热输入，焊前必须预热，长度方向上焊接方向应该一致，从中间向两侧对称施焊,先用气保焊在35°侧打底，然后用埋弧焊填充2~3层；翻身清根，清根后在45°侧用埋弧焊填充，把35°侧产生的变形完全抵消(即板变平)为止；然后翻身把35°侧再填充2~3层；再翻身填充45°侧，把35°侧产生的变形完全抵消(即板变平)为止；再翻身填充35°侧，以此下去直到盖面。

图(4) 焊接顺序图

(三) 实际焊接过程记录

预热：焊接前12小时用加热垫进行预热，周围加石棉垫絮，加热至120℃以上，用石棉垫保温。

打底：使用二氧化碳气体保护焊进行焊接打底。打底较薄，焊缝被拉裂使用碳弧气刨进行清根。

加热：清根完毕后，由于温度骤降，用加热垫进行加热，加热至120℃以上。

打底：温度加热到120℃以上后，进行打底，由两名焊工从中间分别向两边进行打底，局部温度未达到120℃的用火焰枪加热后进行焊接，加热垫不撤走，温度达到后的闲掀开进行打底，打底完成后再盖上加热，防止温度降低过

快。依次这样焊一段再掀开一段，然后再盖上保温。（埋弧焊热输入量较大，先用二氧化碳气体保护焊打2~3层底之后再进行埋弧焊填充，第一道打底完成后，温度降至105℃，未达到焊接要求，重新进行加热。

温度加热至120℃，和第一道打底时的方法一致，进行第二道打底。

填充：割掉防变形支撑三角板，准备埋弧焊填充。

加热：温度未达到焊接要求，加加热垫进行加热。（埋弧焊焊接时每条焊缝填充2~3道，每道填充完毕后进行尺寸检验，若变形较大则立马停止下道焊接，翻身清根焊接背面直至将变形抵消为止，每道焊缝不能连续填充三道以上）

埋弧焊填充：由中间向两边施焊，两台埋弧焊机同时施焊，焊接接头处重叠150mm，对称施焊，减小变形。

单面一条焊缝填充两道，第一面两条焊缝分别填充了两道。

构件翻身清根，使用碳弧气刨进行清根处理。

加热：温度加热至120℃，使用埋弧焊进行背面的第一道填充。

焊接温度始终保持120℃左右，勤翻身，多层多道进行填充，每一面焊接不超过四道，温度不够时，加热至焊接温度，再进行焊接。

三：后热处理

构件焊后进行保温3小时，如果温度未达到350℃，应用火焰加热均匀加热后进行保温，时间达到后进行空冷。

构件焊接完成后如果探伤有问题，需进行翻修处理时，使用如下方法进行返修：

消除缺陷的方法必须为打磨或碳弧气刨两种方法中一种或者共同使用。缺陷为裂纹时，在碳弧气刨前应在裂纹两端钻止裂孔并应清楚裂纹两端各50mm长的母材。消除缺陷时，应将刨槽开成每侧边坡口角度大于15°的坡口形状，并修正表面、磨出气刨渗碳层，并用渗透探伤方法确认裂纹已彻底清除。

如果缺陷为夹渣或未熔透等其他缺陷时，使用碳弧气刨直接将缺陷位置消除，气刨长度不得低于缺陷长度的100mm，如果缺陷较短，可在技术管理部人员现场确认后可减少气刨长度。碳弧气刨时，刨槽两侧坡口角度至少15°，两头必须有一定坡度，上层焊道长度超出下一层焊道20mm及以上。

清除缺陷时应有质量管理部做好过程监控。消除缺陷后，如有必要请质量管理部做探伤确认缺陷已消除后方可进入下一道工序。

焊接修补前，须用氧乙炔火焰或其他方式将焊缝及四周100mm范围内均匀加热，预热温度不得低于120℃。

返修时，使用气体保护焊进行焊接，焊材必须为当日领取的新焊丝，并且为该工程用焊丝（大西洋CHW-50C6）

焊接时，必须在焊接接头前20mm左右进行引弧，不得在接口处直接引弧，