箱型柱加工制作工艺技术

建筑钢结构箱型柱加工制作工艺技术

赵小兵郑中楷潘剑峰刘晓斌张志伟

（中建三局集团有限公司，武汉430064)

摘要:箱型截面柱构件具有结构力学性能好、双向抗弯刚度大、自重轻等特点，目前在工业建筑中应用越来越广泛。从下料、箱型梁组装、隔板组装、箱型柱焊接以及焊接变形控制等方面介绍了建筑钢结构箱型柱加工制作工艺技术.

关键词：箱型柱；制作工艺；焊接变形控制

1 箱型柱构件得主要特点

一般箱型柱由两块宽板与两块窄板(也可称为两块翼缘板与两块腹板）组成，在箱型柱牛腿上、下翼缘板对应位置设置内隔板，且设计要求内隔板与翼缘板与腹板全熔透焊接；高层钢结构箱型柱制作与安装通常分为若干节进行施工，下节柱得柱顶四边向内50～100 mｍ范围要端铣，端面铣垂直于柱身,以保证箱型柱整体得垂直度；箱型柱必须采用合理得焊接顺序以避免产生扭曲变形,造成上、下节柱对接时出现错口现象;内隔板与翼缘板、腹板间须留有足够得间隙并用衬板围成焊道,用电渣焊填充焊道，实现内隔板与主板得焊接,从而解决操作人员无法进入箱型柱内部，对内隔板与四面主板熔透焊缝得焊接问题。为了达到对称焊接控制变形得目得,一般留置对应得两条焊缝用电渣焊对称施焊。

2 下料工艺

2、1 翼缘板与腹板得下料工艺

箱型柱由翼缘板与腹板组成,下料时应结合下料工艺与焊接工艺考虑切割余量与焊接收缩余量。４块板下料时，采用门式多头气割机对翼板、腹板两侧同时进行切割,以确保翼缘板与腹板得平直度,翼缘板与腹板下料允许偏差为:宽度±1 m ｍ、垂直度公差1 mｍ；在板材宽度得端头要用横向割枪切割坡口,单面３5°留2 mm钝边，坡口与纵向切割线保证垂直,然后以实际长度进行下料。主材腹板得坡口采用半自动气体切割机进行加工,腹板得两边坡口应同时切割以防切割后产生一边旁弯。腹板坡口形式见图１。

图1箱型柱主焊缝得坡口形式

在部分熔透与全焊透坡口交界位置,用气割将过渡处在部分焊透坡口处割除一个小三角块,再用砂轮打磨以平缓过渡,见图２。

２、2 隔板及衬板得下料工艺

隔板利用数控切割,尺寸规定b1为箱体内壁宽度+８mm(铣削量)；b２为箱体内壁宽度－5０mm(电渣焊焊孔φ２5×2）。

图２焊接过渡区

按图３进行隔板坡口与铣边加工,在45°过渡位置切完坡口后需进行打磨处理.若设计要求内隔板设置透气孔时,则采用摇臂钻床进行钻孔;若设置中间人孔时,用仿型切割机切割人孔。隔板衬垫板下料后须端铣。

图3 隔板气割后示意

3 箱型柱得制作主要工艺流程

箱型柱制作工艺流程见图4。

图4箱型柱制作工艺流程

４箱型柱组装

箱型柱组装前先检查组装用零件得编号、材质、尺寸、数量与加工精度等就是否符合图纸与工艺要求,确认后才能进行装配,构件组装要按照工艺流程进行。组装平台用水准仪矫平,保证平台平面度误差在±２mm范围内,并具有足够得强度与刚度保证在组装过程中不产生过大变形.

4、1 内隔板定位

将一块翼缘板上胎架,从下端坡口处（包含预留现场对接得间隙)开始划线，按每个隔板收缩0、5 mm、主焊缝收缩3 mm均匀分摊到每个间距,然后划隔板组

装线得位置,隔板中心线延长到两侧并在两侧得翼板厚度方向中心打上样冲点，见图５.

图５箱型柱隔板定位线

4、２内隔板装配

为保证箱型柱得截面尺寸在B±2、０mm范围内，采取用内加劲隔板组件来保证,几何尺寸与正确见图6。在隔板组件装配前,对４块已铣边得工艺垫板与加工好坡口得隔板在胎架（隔板组立机）上进行装配,并进行焊接,保证其几何尺寸在允许范围内。考虑到内隔板与箱型柱4大片得焊接均为全熔透得焊接缝，在隔板组装时应考虑2 ｍm得焊接收缩余量.隔板长度控制在0～2 mm，宽度控制在0~２mm,对角线偏差控制在±1、0 mm范围内。

４、3 隔板固定

将隔板按已划好得定位线装在下翼缘板上,并点焊固定,为了提高柱子得刚性及抗扭能力,在部分焊透得区域每1、5 mm处设置一块工艺隔板，工艺隔板与4大片采用间断焊接,如图７所示。

图６隔板组装示意

图7 内隔板、工艺隔板点焊接示意

4、４腹板组装

组装两块侧板，在胎架上进行拼装、校正、定位，定位焊得位置应在焊缝得反面。将腹板与翼缘板下端对齐,并将腹板与翼缘板与隔板顶紧,然后装腹板得熔透焊处衬垫板,下侧得垫板应与下翼缘板顶紧，上侧得垫板上端应与部分焊透处钝边齐平。垫板得长度可以任意切割,但须保证全焊透位置下面均有衬垫板以防焊接时铁水流到箱体空间内,如图８所示.

图8 腹板组装示意

当柱本身较长时,为防止腹板组装发生扭曲,可做些定位夹具,如图9所示，最好在箱型梁组立机上组装。

图9定位夹具示意

4、5 隔板焊接

对隔板进行焊接，隔板与侧板为单面V形坡口留间隙衬垫焊，采用CO2气体保护焊焊接,由于隔板单独焊接时会引起变形拉弯隔板，须在两隔板中间加撑杆固定住，可防止因焊接热输入引起隔板错动,必要时也可在两腹板之间加撑杆,见图1０。

图10防止隔板焊接变形撑杆示意

对于隔板间距较窄部位,为便于气保焊操作,应在组装时坡口朝外；当隔板又比较密集时，采用先装中间两块隔板，焊好后探伤合格才可从中间向两边依次退着装焊.须保证隔板与腹板得焊接质量,探伤合格后方可盖板。

4、６装上翼缘板

组装前清理U形口内部得所有杂物，将上翼缘板下端开坡口处对齐,与两腹板压紧，需要注意得就是一定要使得上翼缘板与隔板上边靠严(之前应用角尺测平面度以调节隔板上端得工艺垫块在同一水平面上),若留下间隙会使电渣焊接时铁水泄漏从而影响电渣焊质量,最后盖上翼缘板,见图11。

图11盖上翼缘板

4、7 焊接箱型柱自身纵向焊缝

将坡口内点焊固定，在组装好得箱体两端加设引熄弧板。然后焊接箱型柱自身4条纵向焊缝，焊接前须在焊缝范围内与焊缝外侧面处单边３0 mm范围内清除氧化皮、铁锈、油污等。先用气体保护焊焊接全焊透坡口处，当焊透部分得焊缝与部分焊透得根部齐平时再纵向埋弧自动焊，主角焊缝同向对称焊接，以减少扭曲变形,焊接顺序见图１２.