钢结构箱型柱焊接工艺

钢结构箱型柱焊接工艺

摘要：基于钢结构箱型柱焊接制作工程实例，依据相应规范、规程并通过长期钢结构制作过程的经验积累，简述在现有的国内通用焊接设施装备下钢结构箱型柱关键部位的施焊过程，对构件在车间及现场的焊接工艺进行经验总结，介绍钢结构箱型柱焊接工艺的重点。在钢结构箱型柱制造施工中，这些工艺的合理使用能更好地保证其焊接质量。

关键词：钢结构箱型柱；电渣焊；焊接

钢结构建筑近几年已在国内得到大面积推广，由于其与混凝土结构比较，具有总用钢量少、构件制造工厂化、抗震性好、安装速度快、造价低等优点而被广泛用于工业与民用建筑中。其中多高层钢结构建筑的钢柱多数采用H型钢、圆钢管、十字型钢、钢结构箱型柱等，由于钢结构箱型柱在两个相互垂直的受力方向都具有很好的工作性能，可以较好地满足钢柱强度及整体结构稳定性，所以设计师们经常将多高层钢结构建筑中的钢柱设计成钢结构箱型柱。而钢结构箱型柱的焊接是其整体制作的关键工序，因此有必要对钢结构箱型柱的焊接工艺进行实践性的探究和总结。

1 钢结构箱型柱焊接的一些问题

钢结构箱型柱的焊接与H型钢焊接、十字型钢焊接有不同之处，主要表现在以下几个方面：1）钢结构箱型柱的4块壁板较厚，焊接时焊道较深，如何施焊堆满焊缝是难点之一；

2）在焊接热循环作用下，焊接区域的母材淬醺性增大，残余应力增大，易产生裂纹

3）钢结构箱型柱腔内隔板焊接采用普通焊接方式无法施焊，需要采用电渣焊设备解决，焊接难度较大；

4）4道纵向通长焊缝如何施焊才不会使钢结构箱型柱产生焊接变形；

5）钢结构箱型柱重量大、钢板厚、刚度大，因此拘束度大，焊接难以保证焊缝的均匀熔透。

对于钢结构箱型柱的焊接，选用手工焊条电弧焊难以完成全部制作，而采用埋弧焊焊接时，输出能量大，焊接热影响区宽，焊接工艺及电流选用不当会造成晶粒粗大，焊缝脆化，韧性降低，使焊接接头的抗拉强度下降，因此合理选用焊接设备和焊接方法非常重要。

2 钢结构箱型柱焊接的主要工艺

钢结构箱型柱的焊接除了按设计图纸的技术要求外，必须遵循JGJ 81 - 2002《建筑钢结构焊接技术规程》，同时对一些特殊焊接工艺应做焊接工艺评定。新疆某电石炉生产厂房单体面积为1.1万m-，为主体6层、局部带有夹层的钢框架结构，总高度为33 m。每层上均有大荷载设备布置，生产所需楼面孔洞较多，因此厂房框架柱选用了钢结构箱型柱，其中口820×820×30×30、口420×420×16×16、[1350×350×12×12，材质为Q345-B的钢结构箱型柱是该结构主要受力构件，其焊接工艺具有典型性和代表性。

2.1 壁板平板时接

由于钢结构箱型柱的4块壁板长度方向需要接长，因而钢板存在长度方向的接缝全熔透焊接，其中30 mm厚钢板对接需要双面开坡口，16 mm厚钢板39

对接需要单面开坡口，12 mm厚钢板对接则不需开

坡口，坡口焊接形式见图1。

平板对接焊接要求：

1）平板对接要平直、焊接前做好反变形预防措施；

2）焊道要清理干净，将氧化渣、油污、铁锈等清理打磨干净；

3）焊剂必须用300～350℃的温度烘培干燥；

4）施焊前加装引弧板和熄弧板，使焊道首尾受热均匀，焊完后将引弧板和熄弧板割去并打磨平整；

5）施焊过程中要彻底清除焊接缺陷，背面清根要干净，保证对接焊缝熔透。经过实际焊接调试，平板对接埋弧焊焊接参数如表1所示。

2.2板材下料技术要求

组成钢结构箱型柱的板材构件在组装焊接前需要进行控制下料尺寸、预开坡口等技术准备。

板材下料技术要求：

1）4块壁板下料长度加10～20 mm的余量；

2）数控切割机或直条切割机下料，30 mm厚钢板要用半自动切割小车对称同方向开单V形坡口，16 mm与12 mm厚钢板全熔透时开单V形坡口，部分熔透时可不开坡口但在拼装时要与盖板留有7 mm的间隙（图2）；

3）壁板的平直度和旁弯度应控制在允许范围内，取1．O mm／m且不大于3.0 mm，超出该限值必须进行矫正；

4）钢结构箱型柱腔内隔板下料应用数控切割机操作，以保证其几何尺寸、平直度和对角线；5）为保证内隔板写4块壁板贴合，内隔板需要进行机械加工，保证4条边相互垂直，不垂直度小于1.0 mm，对角线允许偏差小于1.5 mm;

6）为保证电渣焊焊枪上下移动正常，应使内隔板厚度不小于25 mm，两侧衬板厚度，当采用ZHR熔嘴电渣焊时应不小于18 mm，ZHS丝极电渣焊时应不小于25 mm。

2.3 钢结构箱型柱重点工序的焊接工艺

钢结构箱型柱制作工序较多，在此主要介绍钢结构箱型柱制作重点工序的焊接工艺。

钢结构箱型柱在内腔需要增设隔板，这些隔板有些是由于梁柱连接处，需要加强而设计的，也有的是制造工艺所需增设的。隔板与4块壁板焊接时，应采用电渣焊隔板及衬板全熔透焊缝，隔板与两侧壁板连接时，可采用手工C02气体保护焊，与上下两块壁板（盖板）连接时采用中焊科技电渣焊。隔板CO：气体保护焊要求隔板开K形坡口，当两隔板间距小于200 mm时，隔板间焊道不40便于施焊时也可采用单边V形坡口、背面加垫板，K形坡口和V形坡口都必须保证熔透焊，焊接参数见表2。隔板电渣焊焊道也为全熔透，电渣焊上、下焊孔要求在焊缝正中位置，焊剂、熔嘴要求烘干温度为200～250℃，焊丝伸出熔嘴20 mm 左右，同一个隔板两侧的电渣焊应同时施焊以避免构件焊接变形，焊接参数见表3。

钢结构箱型柱4块壁板组装完成后，需要焊接4道通长纵向焊缝，这4道纵向焊缝焊接需要格外注意。为防止焊缝焊接受热不均产生的旁弯等变形，焊接宜采用双丝埋弧焊设备，4条纵焊缝焊接采用同电流、同方向、同速度由始端向终端焊接，焊前要加装引弧板和熄弧板，双丝埋弧焊要求同时对同一平面的2道焊缝进行施焊，焊接参数如表4所示。

钢结构箱型柱的4道纵向角焊缝，宜采用全熔透或部分熔透的对接与角接组合焊缝。要求全熔透时，应采用垫板单面焊接，在梁柱连接区域上下各500 mm范围内，需采用全熔透