大型铸钢节点与无缝钢管焊接技术

℃
１）严禁在构件上调试电流、电压等，起收弧必须 在坡口内进行，焊条接正极，直流反接。
２）燃弧时采用擦拉弧法，自坡壁前段燃弧后引 向待焊处，确保短弧焊接。
３）运燃弧时采用往复式运焊手法，在两侧稍加 停留，避免焊肉与坡口产生夹角，应达到平缓过渡要 求。．
４）填充层焊接。在填充焊接前应剔除首层焊后 焊道上的凸起部分与粘连在坡壁上的飞溅粉尘，仔 细检查坡口边沿有无未熔合及凹陷夹角，如有上述 现象必须采用角向磨光机除去，不得伤及坡口边沿。 焊接时注意每道焊道应保持在宽８～１０ ｍｍ、厚３～ ４ ｍｍ的范围内，施焊时采用小８字方式。焊接仰焊 部位时采用小直径焊条，爬坡时电流逐渐增大，在平 焊部位再次增大电流焊接。在坡口边注意停顿，使 熔剂在坡口间充分熔合，每一填充层完成后都应进 行层间清理。焊缝的层间温度应始终控制在１２０～ １５０℃之间，要求焊接过程具有较强连续性。因修 理焊接缺陷、清洁焊道等，造成停焊使层间温度下 降，应用加热工具进行加热，达到规定值后再进行焊 接。在接近盖面时应注意均匀留出１．５～２ ｍｍ的 深度，便于盖面时能够看清坡口边。
对接接头定位焊接采用小直径（９３．２）Ｅ５０１５焊 条进行。焊条必须严格按使用说明书进行烘烤，定 位焊的焊接长度每处约５０ ｍｍ，焊缝厚度约４ ｍｍ。 焊条化学成分见表３，力学性能见表４。
表３焊条Ｅ５０１５化学成分㈨
对焊接区域进行全方位立体保护，彻底解决风、雨对 焊接的影响。 ２．５接头装配质量要求
不同材质、不同壁厚接头；２）Ｖ形坡口；３）等强设计； 【）防止应力集中；５）便于现场焊接。
ｂｅｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．２００９（１０），Ｖ０１．２４，Ｎｏ．１２５
万方数据
２铸钢节点与钢管焊接 ２．１焊接工艺评定
对工程首次采用的钢材、焊材、焊接方法、焊接 接头形式等各项焊接参数进行焊接工艺评定，以焊 接工艺评定结果指导现场安装焊接工作。 ２．２材料成分及力学性能［１１］
中心线超过１０ ｍｍ左右止，完成半个焊口的封底 焊；另一半焊前应将前半部始焊与收尾处用角向磨光 机修磨成缓坡状并确认无未熔合现象后。在前半部分 焊缝上起弧始焊至前半部分结束处焊缝上，完成整个 管口的封底焊接。根部焊接需注意衬板与无缝钢管 坡口部分的熔合，并确保焊肉介于３～３．５ ｍｍ之间。
表６预热温度
２．６焊接电流参数Ｌ４０ 焊接电流参数见表５。 、
表５焊接电流参数
２．７焊前预热（５］ 为了降低热影响区冷却速度，防止焊接延迟裂纹
的产生。对ＺＧ－２７５—４８５Ｈ铸钢节点与Ｑ３４５一Ｂ无缝钢 管进行焊接前预热，应沿焊缝中心两侧各１００ ｍｍ以
内进行全方位均匀加热‘引。当预热温度范围均达到 预定值后，恒温２０～３０ ｍｉｎ。温度的测试在离坡口 ８０～１００ ｍｍ处进行，采用红外线温度测试仪测试。 采用氧乙炔加热时至少使火焰焰心距管壁不少于
２．Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ａｓｉａｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００４０。Ｃｈｉｎａ； （３．Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｆａｃｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｘｉ’ａｎ Ｃｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００１６，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｃａｓｔ—ｓｔｅｅｌ ｊｏｉｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅａｍｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｉｎ ａ ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｉｔ ｉｓ ａ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｃａｓｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｃａｓｔ—
图１铸钢节点实物
１）铸钢材质及化学分析。铸钢件材料选用ＺＧ－ ２７５－４８５Ｈ，材质符合Ｇ】Ｂ／Ｔ ７６５９—１９８７（（焊接结构用
第一作者：胡冰，男，１９７５年３月出生。工程师，一级注册建造 师。
Ｅｍａｉｌ：ｈｕｂｉｎ９０３２５＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 收稿日期：２００９—０４—１０
钢结构 ２００９年第１０期第２４卷总第１２５期
ＷＥＬＤＩＮＧ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ ｏＦ ＬＡＲＧＥ‘ＣＡＳＴ—ＳＴＥＥＬ ＡＮＤ ＳＥＡＭＬＥＳＳ ＳＴＥＥＬ ＰｌＰＥ ＣＯＮＮＥＣＴＩｏＮ
Ｈｕ Ｂｉｎ９１ Ｈｕ Ｈｏｎｇｙｅ２ Ｚｈａｎｇ ｋｕ３ （１．Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｆｕｈｅｎｇ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ ５２３１１２，Ｃｈｉｎａ；
头处坡口间隙调节为上部间距大于下部ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ距２～
３ １Ｔｉｍ的焊接收缩预留量，以保证整个焊接节点焊接
表４焊条Ｅ５０１５性能‘４］
后最终的收缩量相等。预检采用钢直尺、角尺、楔 尺、焊缝量规等核查节点拼对间隙、错边状况、坡口
有无损伤，确认符合规程要求。定位焊接后采用角
向磨光机将始焊与终焊处磨成缓坡状。
２．４焊接场所 风力≤５ ｍ／ｓ时，采用棚布围护，禁止露天作业
１工程概况 １．１铸钢节点
本工程为独特树状空间结构，由主枝、中枝和端 枝组成。主枝、中枝和端枝的连接处采用铸钢节点。 铸钢节点由４～１０根分枝以不同的空间角度汇交。 节点具有非标性、各异性、多枝性、多向性、体积较
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大、吨位重等特点。铸钢节点最大的空间尺寸为 ３．６ ＩＴＩ×３．８ ＩＴ／．×４．２ ｍ，最大质量为６．８ ｔ。铸钢节 点与无缝钢管需要现场组对，全方位焊接连接。图１ 为铸钢节点实物。
综合考虑安全、经济、焊接受力情况、铸钢铸造 及施工方便等因素，铸钢节点采用半空心半实心的 节点形式。见图２、图３。
图３铸钢节点与无缝铜管连接节点形式
铸钢节点分枝间距现场焊接与铸造要求：空间 杆件外壁最小间距为３００ ｍｍ。当相邻杆件夹角较 小时，杆件长度超过２ ｍ，杆件外壁间距按不小于 １５０ ｍｍ设计。
ｃｏｎｔｒｏｌ
’’
铸钢节点作为一种新型的钢结构节点已在我国 大型复杂空间结构中得到大量运用。结构中构件与 构件之间节点的连接形式和力学性能日趋复杂，传 统的焊接节点、钢管相贯节点等节点形式难以在空 间结构复杂受力、制作工艺、焊接工艺上满足要求。 节点构造的好坏，对结构的受力性能、结构安全、施 工工艺、工程造价都有较大的影响。因此，随着铸钢 件设计技术提高、加工工艺完善，其在大型公共建 筑、空间结构中大量运用。在国内外已经建成或在 建的大型工程中，使用了大量铸钢节点。本文详细 介绍某工程铸钢节点与无缝钢管复杂空间节点焊接 的关键施工技术。
万方数据
胡 冰，等：大型铸钢节点与无缝钢管焊接技术
碳素钢铸件》中的ＺＧ－２７５—４８５Ｈ化学成分标准。 无缝钢管材料选用Ｑ３４５一Ｂ，规格孛３５０ ｍｍ×
１２ ｍｍ、夺３５０ ｍｍ×１９ ｍｍ、夺４５０ ｍｍ×２２ ｍｍ。材 质符合ＧＢ／Ｔ １５９１—９４《低合金高强度结构钢》化 学成分标准。
化学分析用试样制取按ＧＢ／Ｔ ２２２—１９８４《钢 的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏 差》的规定制取。化学成分试验方法按ＧＢ ２２２—８４ 《钢的化学成分分析用试样取样法及成品化学允许 偏差》及ＧＢ ２２３｛钢铁及合金化学分析方法》的标准 执行。
ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｓｅａｍｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ，ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｖ－ｓｈａｐｅ ｇｒｏｏｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔｓ，ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ
ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｎｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｗｅｌｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｅｌｄｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，
施工技术
大型铸钢节点与无缝钢管焊接技术
胡 冰１ 胡宏业２ 张璐３ （１．东莞富恒商住开发有限公司，广东东莞５２３１１２；２．阿克苏诺贝尔管理（上海）有限公司，上海２０００４０；
３．西安市市政设施管理局，西安７１００１６）
摘 要：介绍某工程中大型铸钢节点与无缝钢管现场焊接的关键技术。成功解决了工程中铸钢节点与无缝钢管节 点形式的选取、铸钢节点与无缝钢管Ｖ形坡口的设计原则、焊接工艺、焊材焊接机具选择、焊接环境、焊接参数、焊 前预热措施、焊接质量控制。、焊接变形控制、焊接防护措施以及焯后处理等技术问题。 关键词：铸钢节点；无缝钢管节点；节点形式；焊接技术；变形控制；质量控制
表１钢材的化学成分
％
２．３焊材及焊接机具选择
时不采取防雨措施施焊。清除易燃物、施焊障碍，焊
采用手工电弧焊焊接，焊条选用Ｅ５０１５，直径选 接必须搭设操作平台，采取防风雨措施，采用彩条布
用３．２～４ ｍｍ［－４【。配备功率强大，可远距离配线， 电压降极小，性能先进，可随时由操作者远距离手控 电压、电流变幅的整流式Ｃ０。焊机，型号：日产 ＯＴＣ一６００Ａ，以适应高空作业，满足全方位焊接需要 频繁调整焊接电压、电流的要求。
２）力学性能试验标准。ＧＢ ２２８—８７《金属拉伸 试验方法》；ＧＢ ２９７５—８２《钢材力学及工艺性能试 验取样规定》；ＧＢ／Ｔ ２２９—９４《金属夏比（Ｖ型缺口） 冲击试验方法》。
３）外形检测标准。ＧＢ ６４１４—８６《铸件尺寸公 差》；ＧＢ／Ｔ １１３５１—８９《铸件重量公差》；Ｑ／ＺＢ １５６— ７３《铸造内圆角》；ＪＢ ８２００１—９０《铸件质量分等通 则》；Ｑ／ＺＢ １５７／７３《铸造外圆角》；ＧＢ ６４１４—１９９９ 《铸件尺寸公差与机械加工余量》；ＥＮｌ５５９—１《铸件 技术交货条件——通则》；ＥＮｌ５５９—２《铸件技术交 货条件——铸钢件的附加要求》。
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万方数据
钢结构 ２００９年第ｌｏ期第２４卷总第１２５期
胡 冰，等：大型铸钢节点与无缝钢管焊接技术
１００ ｍｍ的距离且不时绕管运作，以免造成加热不 均匀，单点温度过高而造成对铸钢件的损伤。预热 温度见表６。
３焊接控制要点 铸钢与无缝钢管对接接头在焊接根部时，应自
焊口的最低处中线１０ ｍｍ处起弧至管口的最高处
本工程主要为铸钢节点与无缝钢管对接的全方 位焊接，坡口形式为带内衬管Ｖ形坡口。这样的坡 口形式可减小焊缝断面，减小根部与面缝部收缩差， 防止由于焊接应力过度集中在近面缝区产生撕裂现 象。见图４、图５。
图４铸钢分支与无缝钢管连接剖面大样
图５铸钢节点与无缝钢管连接剖面大样
图２铸钢节点剖面大样
１．３铸钢节点与铜管接头设计 铸钢节点与钢管接头设计按以下原则进行：１）
４）磁粉探伤及缺陷定级标准。ＧＢ ９４４４—１９８８ 《铸钢件磁粉探伤及质量评级方法》；ＡＳＴＭＢ ７０９—９５ 《磁粉检测实施方法》；ＧＢ／Ｔ ９４４３—１９８８《铸钢件渗透 探伤及缺陷显示痕迹的评级方法》；ＧＢ／Ｔ ５６７７— １９８５《铸钢件射线照相及底片等级分类方法》。 １．２铸钢节点与无缝钢管焊接
组对前先采用锉刀、砂布、盘式钢丝刷将铸钢件 接头坡口内壁１５～２０ ｍｍ范围仔细清除锈蚀及污 物。由于铸钢件的表面光洁度较差，在组对前必须 把凹陷处用角向磨光机磨平，坡口表面不能出现不 平整、锈蚀等现象。无缝钢管的对接处清理与铸钢 件相同。不得在铸钢件部位进行硬性敲打，防止产 生裂纹。预留焊接收缩量，用千斤顶起重器具把接
铸钢节点与钢管对接为全方位焊接，在选择铸
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施工技术
钢节点材料、钢管材料及焊接材料时，要求考虑材料 的力学性能满足设计要求，还需要良好的焊接性能 （表ｌ、表２）。必须将Ｃ、Ｓ、Ｐ含量控制在合适的范
围之内。即Ｃ含量控制在０．１．２％～０．２０％；Ｓ、Ｐ含 量控制在０．０４％以内；碳当量控制在０．４４％以内； 以便焊接时与Ｑ３４５一Ｂ钢材相适应嘲。
ｗｅｌｄｉｎｇ ｗａｒｍｉｎｇ—ｕｐ，ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｆｔｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ·ｅｔｃ．
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｃａｓｔ—ｓｔｅｅｌ ｊｏｉｎｔ；ｓｅａｍｌｅｓｓ ｐｉｐｅ ｊｏｉｎｔ；ｊｏｉｎｔ ｔｙｐｅ；ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｑｕａｌｉｔｙ