5-钢结构工程施工方案-焊接方案-高强螺栓-压型钢板-涂装施工

1焊接施工1.1焊接概况本工程焊接主要分布在外框钢柱、核心筒钢板剪力墙和劲性柱及带状桁架以及柱与钢梁的焊接，焊接构件主要有圆管、H型钢、箱形、钢板墙等，其中柱的最大壁厚度达80㎜，梁的最大翼缘厚度达50㎜，焊缝主要形式有横焊、立焊、仰焊，焊缝形式具体如下：焊缝位置焊缝形式典型截面形式截面形状材质外框钢柱横焊Φ2300×40Q345BQ345CQ390GJCΦ1200×30□1200×1200×60□725×600×35楼层钢梁平焊H500×300×20×25Q345BH600×500×20×40钢板剪力墙横焊立焊H900×600×50×80Q390CQ390GJCH900×400×40×50环状桁架平焊立焊仰焊H1100×500×25×35Q390C□1200×1200×60×60Q390GJC焊接特点序号焊接特点1本工程焊接难点为厚板焊接，最大板厚达80mm。因此在厚板上进行多层多道焊接时极易引起构件多次角变形，另外在厚板上焊接时易出现不均匀受热和局部塑性变形从而产生构件的焊接残余应力。因此焊接参数的选择、坡口形式、预热温度及层间温度的控制是焊接的难点。2核心筒钢板剪力墙焊缝为横焊缝和立焊缝，焊缝长度超长并且板不厚怎样预防核心筒钢板剪力墙的波浪变形是焊接的重点。3本工程外框钢柱焊接均为超高空临边施工，作业时需搭设焊接操作平台，焊接作业条件十分复杂，焊接时防风、防雨、确保安全的措施非常规可比。4本工程大量使用30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm厚钢板，而且这些部位设计采用的连接方式大部分为现场焊接，整个工程现场焊接工作量相当大。1.2焊接准备1.2.1.1焊接方法的选择根据本工程钢板的厚度、坡口形式和材质结合我们的施工经验和焊接技术水平，选用以下的焊接方法，其中：CO2气体保护焊—GMAW；手工电弧焊—SMAW1.2.1.2焊接设备的选择针对本钢结构工程的特点，工程施工时计划投入CPXS-600型二氧化碳焊机78台，同时准备部分手工焊机进行辅助焊接，在组合楼板体系栓钉施工过程中计划投入JSS-2500型熔焊栓钉机2台。主要焊接设备及辅助设备实物图如下所示：交直流电焊机二氧化碳焊机熔焊栓钉机等离子切割机焊条烘箱空压机半自动切割机红外线测温仪超声波探伤仪焊缝检测工具箱焊缝量规二氧化碳流量计等离子切割枪碳弧气刨枪二氧化碳电弧焊枪焊条保温筒1.2.1.3焊接材料的选择本工程主要钢构件材质为Q345B、Q390GJC-Z25，焊接材料选择应符合下列要求：焊缝金属与母材金属强度相适应；当不同强度的钢材焊接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料；由焊接材料及焊接工序所形成的焊缝，其机械性能不低于原构件的等级；焊接用的电焊条的质量标准应符合国家规范（GB/T5117）或（GB/T5118）的规定，自动焊接或半自动焊接选用焊丝或焊剂的质量标准应符合（GB/T5293、GB/T12470、GB/T8110）等相应规范和标准的规定。根据以上要求选用的焊接材料如下表：焊接母材焊接材料规格备注Q345BE5015、E5016Φ3.2mm、Φ4mm焊条Q345B、Q345CER50-2Φ1.2mm焊丝Q390C、Q390GJCER50-2Φ1.2mm焊丝1.2.1.4焊接人员的配备人员职位、工种人数资历要求焊接专业负责人2持有相关部门核发的焊接高级技师证；十年以上现场焊接施工管理经验；三个以上大型工程类似岗位施工组织管理经验；三个以上大型工程厚板、超厚钢板焊接指导经验。焊接专业班长4有多个大型工程本职位施工经验；十年以上现场焊接施工经验；多个工程厚板、超厚钢板焊接经验；持有高级技工证书。持证主力焊工150有大型工程现场焊接操作经验；有类似工程厚板、超厚钢板焊接经验；持有焊接操作上岗证以及安全部门颁发的安全操作证；至少三分之一人员持有高级、中级技工证书。焊材专业负责人4有三个以上大型工程类似岗位材料采购、管理经验；熟悉各种焊材的性能要求、分类管理要求；了解相应的焊材保护规范及本工程相关的设计要求。熟练辅助工30一个以上大型工程焊接辅助配合经验；熟悉焊材分类要求，焊接特点，焊接顺序等基本知识；能够熟练搭设焊接操作平台。1.3焊接工艺1.3.1坡口形式及焊接分层由于工程中板厚有多种，我们选择了最厚板80mm的做坡口分析，坡口形式为单边V型坡口，坡口采用氧乙炔火焰半自动精密切割选用4号切割嘴，坡口形式及焊接层数如下：坡口形式焊接分层序号材质试件规格（mm）评定合格试件厚度t（mm）工程适用厚度范围覆盖本工程适用板厚（mm）板厚最小值板厚最大值1Q345B60≤250.75t2t30、40、50、60、70、80、1002Q345GJ80＞250.75t1.5t1.3.2焊接参数确定1.3.2.1工厂焊接参数埋弧自动焊焊接过程稳定与否主要取决于规范参数的匹配状况，MZ--1000埋弧自动焊焊接规范如下表所示：焊接顺序焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm.min-1底层5303232中层550-60032-3427面层60035231.3.2.2现场焊接参数手工电弧焊参数参考表参数位置电弧电压（V）焊接电流（A）焊条极性层厚mm层间温度（℃）焊条型号平焊其它平焊其它打底24～2623～25105～85105～160阳3～4——E4315、4316、E5015、E5016、E5515-D3、-GE5516-D3中间层29～3329～30150～180150～160阳3～485～150面层25～2725～27130～150130～150阳3～485～150CO2气体保护焊（平焊）参数参考表参数位置电弧电压（V）焊接电流（A）焊丝伸出长度层厚（㎜）焊丝极性气体流量（L/min）层间温度（℃）焊丝型号≤40＞40首层22～24180～20020～2530～356～7阳45～50——ER49-1ER50-3中间层25～27230～2502025～305～6阳40～45100～150面层22～24200～23020205～6阳35～40100～150送丝速度：5～5.5mm/S气体有效保护面积：1000mm2CO2气体保护焊（横、立焊）参数参考表参数位置电弧电压（V）焊接电流（A）焊丝伸出长度层厚（mm）极性气体流量（L/min）层间温度（℃）焊丝型号≤40＞40首层22～24180～20020～2530～356～7阳45～50——ER49-1ER50-3中间层25～27230～2502025～305～6阳40～45100～150面层22~25180～20020205～6阳40～45100～150送丝速度：5～5.5mm/S气体有效保护面积：1000mm21.3.2.3焊接过程主要分项控制（1）焊前预热焊接前对被焊构件采用履带式加热器进行预热，预热温度约为150℃，测温点在加热侧的背面距焊缝80mm处，层间温度的控制范围为100～150℃：预热速度为2℃/min，大约75min后达到150℃。（2）构件焊接1)在焊道两侧加与母材同材质、同坡口的引、熄弧板；2)当环境温度低于焊接要求温度时，被焊构件预热温度达到150℃时，将电热片撤去，采用CO2气体保护焊焊接。3应尽量避免焊接变形为原则，采用对称施焊，随时用钢尺检验，随时调整，首先焊接1层打底，当焊接第2、第3层时逐步提高焊接电流、电压，降低焊接速度。4)由于上层焊道宽，每层需焊接2～3遍：当焊接完一遍后应将熔渣清理干净，并注意观察焊缝的熔合情况。5)当焊缝有局部缺陷时，用碳弧气刨清除，然后用角向磨光机打磨干净后再焊接。6)整个焊接过程共计15层焊缝，应一气呵成，焊接过程中采用红外线测温仪测定层间温度，保证其不低于预热温度：采用后热方法可有效防止延迟裂纹的产生。（3）后热温度的确定碳当量计算：0.2030.07921.5951.6920.40ceqCMnSiPS0455.5[]111.498.8PTceqC当焊接完毕后立即进行后热，后热温度为100℃，保温4min。（4）焊接变形计算如下图所示，构件AB在弯矩M0作用下，挠曲变形的力学公式为06ABMlEI对于厚板的多层焊每一层焊缝引起的变形也可理解为焊接残余应力在构件内部形成弯矩变形，导致构件发生角变形。每层焊缝形成弯矩的过程如图所示，可以假设在焊接塑性变形区的两端作用假想力P，则1isBlk式中:L为接头塑性区宽度，即假想力P作用点间距，与材料的屈服强度有关；ΔBi为假想当前焊道所在截面可以自由收缩时的横向收缩量；εs为材料屈服应变；k1为刚度影响系数，与焊接层数以及每道焊缝是否填满当前焊层有关。当在热输入相同的情况下，塑性变形区宽度与工件刚度有关。当工件刚度增加时，焊接时焊缝以及热影响区热膨胀受到的拘束增大，热塑性变形量增大，塑性变形区的宽度也随之按一定关系增大。而工件刚度与工件厚度成正比，工件厚度与焊接层数直接相关。所以对刚度影响系数K1总结如下。当前焊道填满当前层时:当h≥2时；由以上计算可知：是根据最基本的材料力学公式推导而出，理论依据充分，容易理解。公式形式简单明了，根据热输入就可以计算出每道焊缝所引起的角变形量。这样有助于焊接时预测变形量的大小，现场可通过调节电流电压和焊速加以控制变形量的大小，使厚板的变形控制有理可顺。1.3.3焊接工艺流程焊接条件序号焊接条件1下雨时露天不允许进行焊接施工，如须施工必须进行防雨处理，焊接作业区域设置防雨、防风措施。2在外界温度小于0℃时，需对焊口两侧75mm范围内预热至30～50℃。3若焊缝区空气湿度大于85％，应采取加热除湿处理。4焊缝表面干净，应无浮锈、无油漆、无水分。5采用手工电弧焊作业（风力大于5m/s）和CO2气体保护焊（风力大于2m/s）作业时，未设置防风棚或没有防风措施的部位严禁施焊作业。准备工作名称内容焊前清理正式施焊前应清除焊渣、飞溅等污物。定位焊点与收弧处必须用角向磨光机修磨成缓坡状且确认无未熔合、收缩孔等缺陷。电流调试1、手工电弧焊：不得在母材和组对的坡口内进行，应在试弧板上分别做短弧、长弧、正常弧长试焊，并核对极性。2、二氧化碳气体保护焊：应在试弧板上分别做焊接电流、收弧电流、收弧电压对比调试。气体检验核定气体流量、送气时间、滞后时间、确认气路无阻滞、无泄露。焊接材料本工程所需的焊接材料和辅材均有质量合格证书，施工现场设置专门的焊材存储场所，分类保管。焊条使用前均须进行烘干处理。焊接工艺流程：施工准备临时螺栓拧紧合格操作平台、防风棚及防护架就位焊前准备坡口清理、检查衬板、引弧板熄弧板预热定位焊根部打底填充焊接面层焊接按规定后热按规定保温焊接外观检查填写外观检查表打磨探伤区域超声波探伤填写正式报告工序交接合格合格OKOKNOTOXNOTOX焊前检查：气候条件焊前测量结果坡口几何尺寸焊机、焊接工具安全防护、二氧化碳气路、防护措施过程中检测：焊接电流、电压、焊道清理、层间温度、气候参数送丝速度及稳定性、焊道宽度、焊接速度1.3.4焊接工具房的布置根据本工程结构特点、在焊接作业面布置焊接工具房，用于提供电力、堆放焊接设备、焊接材料等。焊接工具房为自制集装箱式，尺寸为6.05m×2.45m×2.45m，随作业面的迁移用塔吊转移。拟在楼层钢梁上布置4个焊接工具房，用于外筒钢柱及楼层钢梁等的焊接作业；楼层焊接工具房布置图1.4焊接顺序本工程现场焊接主要采用手工电弧焊、CO2气体保护半自动焊两种方法。焊接施工按照先下层后上层、由中间向四周、先区域后整体的顺序，便于逐区调整校正，最终合拢，保证在焊接过程中因温度变化引起局部应变，减少安装过程中的累积误差。焊接时采取整体焊接，确保外框与核心筒进度协调一致及各工序顺利搭接，同时钢梁采用对称焊接的方式进行。1、各层平面顺序：根据本工程结构特点，焊接时采取整体同时焊接与单根柱对称焊接相结合的方式进行。2、钢梁，钢柱焊接顺序（1）焊接原则序号焊接原则1就整个框架而言，柱、梁等刚性接头的焊接施工，应从整个结构的中部施焊，先形成框架而后向左、右扩展续焊。2对柱、梁而言，应先完成全部柱的接头焊接：焊接时无偏差的柱