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厚钢板焊接技术

一、工程状况：

屋顶网壳由124根梭形钢管柱支承，除指廊内侧直钢柱外，其余外侧支撑屋顶的钢管柱向外倾斜14.5°，共74根。钢管柱柱板厚为36mm、42mm、50mm，拉结节点板厚为60mm、120mm，材质为Q345GJC Z15、Z25。

二、施工方法及创新点

2.1难点与创新点

钢管材质为Q345GJC Z15、Z25碳当量为Ceq=0.42%，且板厚最大为120mm，按《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81~2002）关于建筑钢结构工程焊接难度分级法属于难档，施工中重点解决厚板的焊接以保证钢结构的焊接质量。

钢管柱设计要求的安装精度很高，必须满足屋面结构安装，因此必须做好焊接变形控制。

钢管柱截面较大（直径为1100 mm ~3024mm）侧面刚度很大，一旦焊接成形，若出现垂直度等尺寸超差，调校难度非常大，因此必须控制焊接工艺，使之产生的焊接变形值及不均匀收缩差值最小。

由于钢管柱的碳当量及拘束度均较大，必须严格执行焊接工艺减少焊接应力，防止焊接（冷）裂缝等缺陷。

钢管斜柱设有二道水平拉结点，拉结撑杆一端与预埋在钢筋混凝土板中的预埋件连接，另一端与钢管柱连接。拉结撑杆与钢管柱节点焊缝因垂直于柱表面且拘束应力很大，易出现层状撕裂。

2.2施工方法：

（1）、焊接准备：按照《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）和设计要求，用50mm原钢板（Q345GJC、Z15）作钢板横对接和120厚钢板做T型接头仰焊和平焊及为确保斜柱垂直度达到精度要求，需对120mm厚拉结点做焊接变形数据测试进行焊接工艺评定试验，根据焊接接工艺评定数据，确定焊接顺序及焊接各项参数。焊接材料采用低氢型焊条。

（2）焊接顺序

A、焊接顺序与吊装顺序协调一致，并考虑焊接本身的技术问题，为减小收缩变

形与应力，所以焊接顺序应均衡对称。

图 1

乙甲B 、为控制钢柱焊接变形，钢柱安装节点的焊接接头采用双人双机、三人三机或

四人四机对称焊接，换人不停机，一次焊接完成。

C 、采用双人双机焊接时，2人按逆时针方向以均速对称焊接，每层起、收弧处

错开30～50mm ，成阶梯状。

甲、乙焊工在起弧处注意与对方的收弧衔接好，避免出现缺陷。焊最后一层盖面焊缝时，应适当减小电流，使外观成形良好。负温下进行施焊，要进行负温下的焊接工艺评定，取得数据后方可施焊。

D 、 三人三机焊接时，沿逆时针方向，每人焊接120°

由三名焊工分段焊接，由于耳板阻碍必须停弧时，接头处上下层要错开，每道焊完要清除焊渣和飞溅物。如有焊瘤要铲除磨掉，焊完1/3厚用氧-乙炔焰割去耳板，接着焊至坡口填满。加强高要达到要求，焊接过程中要注意检测和保持层间温度。

E 、四人四机焊接时，沿逆时针方向，对称对接

F 、焊接顺序：先用手工焊焊接内侧焊缝一半厚度①；然后，在外侧电弧气刨清甲乙图 2丙图 3

乙甲丁丙

根②；外侧CO2焊满③；手工焊盖面④；内侧手工焊满⑤。

G 、拉结点焊接：平焊采用CO2焊，仰焊采用手工焊。见下图：

先用手工焊焊接下侧焊缝一半厚度①；然后，在上侧电弧气刨清根②；上侧CO2焊满③；手工焊盖面④；下侧手工焊满⑤

三、 保证质量的措施

施工前做焊接工艺评定及焊接试验，根据焊接接工艺评定数据，确定焊接顺序及焊接各项参数。

（1）焊接工艺评定及焊接试验： 60°45°12060手工电弧焊(仰焊)

CO2焊(平焊)图 4-2

焊接工艺评定

按照《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）要求，结合本工程具体情况，确定焊接工艺评定，做如下两种接头：

板厚：50mm；材质：Q345GJC、Z15；焊接位置：横对接；焊接方法：内侧CO2外侧手工电弧焊。采用预热和后热。

板厚：120mm、60mm（兼做焊接变形试件）；材质：Q345GJC、Z25；焊接位置：仰焊和平焊；焊接方法：上侧（平焊）CO2，下侧（仰焊）手工电弧焊。采用预热和后热。

焊接变形试验

本工程圆柱拉结节点与预埋件之间的连接板厚分别为120mm和60mm，因板厚较大焊接角变形和双向收缩变形较严重，而连接板的安装精度对斜柱整体安装精度影响很大，为减少焊接变形的影响，需要做焊接变形试验，根据变形试验实际数据采取预氏留变形的措施。

焊接工艺参数：

CO2气体保护焊主要技术参数：焊丝直径1.2mm，电流 280～320A（填充层）路电压29～34伏（填充层），焊速350～450毫米/分，层间温度100～150度，焊丝伸出长度约20毫米，气体流量20～80升/分。

手工电弧焊焊接电流应按焊条产品说明书规定或参照下表执行焊接参数

预热与后热保温：

预热和后热采用火焰加热或电加热片加热。预热和后热在距焊口两侧不小于100mm范围内进行。

根据工程特点、母材材质和厚度，选择预热温度如下表：

采取预热后热措施，从严掌握预热和后热的温度与时间，使扩散氢充分逸出，可避免焊缝的氢致裂纹。具体见下表：

钢柱节点焊接预热温度

钢柱节点焊接后热温度

预热的加热区域应在焊接坡口两侧,宽度应为焊件施焊处厚度的1.5倍以上,且不小于100mm. 预热温度宜在焊件反面测量,测温点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处。

对坡口要严格要求，规定每个焊道完成后都必须清除焊渣和飞溅物，以避免气孔和夹渣现象。

A 焊工应做好焊前和焊后焊接自检记录。

B 专职检查人员焊后进行100%外观检查并填写焊缝质量检查记录。

C 超声波检测应做探伤记录且由Ⅱ级以上人员填写，签认合格报告。

D 焊接检查记录应真实，标明焊工号，焊接位置，焊缝编号等记录上可追溯的内

容。

（4）焊缝质量要求

A 钢柱现场对接焊缝为双面坡口全熔透焊缝；钢柱与钢柱、钢柱与斜撑连接上下

翼缘均为双面坡口全熔透焊缝；以上焊缝柱—柱连接为一级焊缝。

B 低合金钢结构焊缝，在同一处返修次数不得超过两次。

C 焊缝外形应平滑过渡，焊缝表面不得凹凸不平，严禁有飞溅痕迹，当每个构件

焊接完成后，除对焊缝质量进行检查和遵守《钢结构焊缝外形尺寸》外，尚应检查焊缝表面情况，必要时进行打磨。

（5）焊缝的修复

A 根据焊缝的缺陷记录，技术负责人、焊接工程师、专职质检员、工长共同研究

制定焊缝修复方案，编制焊缝修复工艺卡，由焊接工程师签字后下发到班组，由专职质检员监督执行。

B 修复工作尽量选择技术好的焊工来实施。

C 出现个别焊缝返修一次检查仍不合格时，由技术负责人组织相关人员，研究制

定焊缝修复方案，由焊接工程师现场指导完成修复工作，确保一次修复合格。

D 同一条焊缝返修不得超过两次。

四、直接经济效益和社会效益

通过以上施工方法和质量保证措施，T3B钢管柱焊接质量一直处于受控状态，柱与柱之间焊缝探伤一次合格率为97%，第三方检测合格率100%。受到业主和监理单位的一致好评。