探究钢结构加工工艺的改进

周生刚

【摘要】针对大型传送、支撑、提升用等受力要求较高的焊接机构的变形控制以及使用期间的结构稳定性进行研究。从材料的可焊性分析、切割、焊接参数、焊材的匹配等方面以及焊接工艺管理等方面阐述了具体的焊接工艺及其管理。通过焊接试件的焊接工艺顺序分析比较，验证了最佳的焊接方案，为相关结构的质量、寿命的提高提供了一定的参考价值。

【关键词】钢结构；寿命和质量；制作工艺；焊接工艺控制

我国钢产量的快速增长和绝对优势为我国钢结构建筑事业的发展奠定了基础，提供了有力的资源保障。在国外，20世纪初期钢结构已经在建筑行业中广泛应用，陆续出现了钢结构工业和民用建筑。60年代国外钢结构建筑已经形成比较完善的结构体系。在80年代左右，由于环保意识的加强和木材短缺等因素，美国、日本、澳洲等发达国家，工业化钢结构产品开始向个性化、高环境质量的工业化方向发展。其中代表性的有意大利的BASIS工业化建筑体系和日本积水房屋株式会社的预制装配化钢结构。90年代后，钢结构的建筑逐渐从数量的发展向提高质量的方向过渡。针对大型钢结构的常见焊接问题，我们要在施工前、施工过程中、施工后的处理这一系列的加工过程中分析出影响变形的主要因素并预见变形的方向，制定预防、矫正变形、释放焊接应力的措施。

1、工程准备

1.1工艺方案的报批

1.1.1由工艺负责人制定完成工艺方案报给项目总工，经由项目总工审核确认后交由监理公司和相关参建单位审核。

1.1.2工艺方案如存在问题，应及时制定修改方案，找到潜在问题，直至得到监理单位的确认。

1.1.3经监理单位和相关参建单位审核批准后，严格按照此方案执行，不得随意更改工艺方案。

2、构件制作通用工艺方案

2.1放样

2.1.1放样和车间施工用的钢卷尺必须经公司计量部門与本工程用的标准尺进行校核，并标贴修正值后才能使用，标准尺测定拉力为L≤30m时5kg以确保放样、制作和现场安装用尺的一致性。

2.1.2放样作业按认可的施工图进行，绘制加工草图时必须认真核对图纸上的尺寸，并应根据需要加放焊接收缩和铣削加工余量。

2.1.3放样工作完成后，对所放大样和样杆样板（或下料图）进行自检，无误后报专职检验人员检验，并由各检验人员签字记录，监造工程师可随时抽检、核查放样记录。

2.1.4对桁架的起拱，在放样、下料前按图样和技术要求必须起拱。起拱的高度按设计要求。允许偏差不大于L/5000。

2.2号料和划线

2.2.1号料前，先确认材质和熟悉工艺要求，根据排版图、下料加工单和零件草图进行号料。号料时，使构件受力方向与钢板轧制方向一致。

2.2.2划线作记号时不得使用凿子一类的工具，少量的样冲标记其深度应不大于0.5mm，钢板上不应留下任何永久性的划线痕迹。划线号料后应按规定做好材质标记的移植工作。

2.3构件标记

2.3.1构件编号的一般要求：钢印深小于0.5mm，字体10mm高，8 mm宽。在油漆后用漏字板及醒目油漆标记构件表面。每根立柱四个侧面都必须标出柱子的中心线 （4面）和1米标高线。以便现场安装定位，同时必须作好方向标记。如下图所示，梁的构件编号的朝向为两个箭头指向能够看得到的腹板面及上翼面，位置位于距左端1.0米处。钢印的内容为：图号 + 构件号，敲钢印时应认清方向。

2.3.2标记的颜色应醒目区别基色

主标记（图号、构件号）：其中钢印位置为：柱为两侧面方向标记处；梁为左侧腹板及上表面。安装标记：柱的安装中心线（两侧）、1米标高位置线、底板中心线（四侧）。

2.4组装工艺方案

组装前，熟悉图纸，仔细核对零件的几何尺寸和各零件之间的连接尺寸；熟悉相应的制造工艺和焊接工艺，明确各构件的加工精度和焊接要求。装配用的工具（卷尺，角尺等）必须检验合格，样板和样条在使用前也应仔细核对，组装用的平台和胎架应符合构件装配的精度要求（胎具的水平度应在±1.0之间）并具有足够的强度和刚度，使用前应经技术质量部认可合格。构件组装要按照工艺流程进行，零件连接处的焊缝两侧各50mm范围以内的铁锈、油污等应清理干净。BH钢的翼板和腹板下料后应在BH拼装机上进行拼装，或在拼装胎架上进行拼装，拼装后按工艺进行焊接和矫正，在翼腹板上标出中心线的位置作为构件组装时的基准。柱接头承压面应进行铣削加工，以保证接触面区域大于柱截面的75%，柱的铣削加工面垂直于柱轴心线。厚板构件组装时，根据板厚的实际尺寸，调整装配位置尺寸。构件组装完毕后应进行自检和互检，准确无误后再提交专检人员验收，若在检验中发现问题，应及时进行修理和矫正。

3、构件焊接通用工艺方案

3.1. 焊工

从事本工程焊接工作的焊工应为按照《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）要求考试合格的焊工，并需具备对应的资质。

3.2. 焊接工艺评定

焊接工作正式开始前，对工程中首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接接头形式等进行焊接工艺评定试验，试验结果作为编制焊接工艺的依据。

3.3. 焊接设备及焊接方法

焊机应处于完好的工作状态，仪表计量鉴定合格。

焊接回路应与工件处于良好紧密接触状态以保证稳定的电传导性。

钢结构加工主要焊接设备：CO2气体保护焊（GMAW）；埋弧自动焊（SAW）；手工电弧焊（SMAW）；栓钉焊（SW）

3.4. 预热和层间温度

焊前，母材的最小预热温度和层间温度应按下表要求执行（单位℃）：

t<25mm 25≤t≤40mm 40

Q235B 0 0 60 80

Q345B 0 60 80 100

3.5. 焊接环境

1）被焊钢板表面不得潮湿，不得在雨雪中焊接。相对湿度不得大于90%；

2）当没有保护措施，手工焊时风速超过8m/s时不得焊接，气保焊时风速不得超过2m/s；

3.6 . 引弧和熄弧板

重要的对接接头和T接头的两端应装焊引弧板和熄弧板，其材质和厚度原则上应与母材相同，其尺寸为：手工焊、半自动焊-50×30×tmm；自动焊—100×50×tmm；焊后用气割割除，磨平割口。

引、熄弧板装焊时，位置应在坡口内，焊接部位应距离正式焊缝端部至少10mm。

3.7. 焊缝的清理

焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。焊工自行检查焊缝外观合格后，在焊缝附近打上焊工钢印。

3.8. 焊接缺陷的修补

缺陷种类 修 补 方 法

裂纹 针对裂纹，采用正确的检查方法（超声波探伤，渗透探伤等）确认其长度、位置，再用碳弧气刨清除裂纹（包括其两端延长50mm的范围），并检查确认裂纹清除干净后再实施焊补。并分析裂纹产生的原因，制定预防措施。

未熔合，夹渣

气孔 在发现缺陷的部位及其两端各20mm的范围内用碳弧气刨清除后再进行焊补。

咬 边 深度不超过0.05t且在1mm以下：用砂轮打磨修整。

深度超过0.05t且超过1mm以上：用砂轮打磨或碳弧气刨清除，然后进行焊补。

接头不良，余高过大，弧坑

焊接缝不整齐 打磨修整或用碳弧气刨清除后进行焊补。

未焊滿 补焊至所要求的焊接质量。

4、结束语

上述的制作和焊接工艺适合目前国内大部分钢结构的制作使用，随着钢结构安装采用的吊装方式不断变化也要实现现代化，在具体操作过程中，还有各种各样的现场条件在制约着技术人员和操作人员，但是只要我们能够掌握了焊接的缺陷原理以及应对手段，因地、因时制宜，焊接钢结构的产品质量和使用寿命是不比其它加工方法差的。

参考文献：

[1]王春伶.钢结构加工中产生的缺陷及防护措施[J]，科学之友，2011（19）

[2]胡 松.建筑钢结构构件加工过程的质量控制[J]，中国西部科技，2011（21）

[3]秦献宏.运用系统管理方法提高建筑钢结构加工质量[J]，建筑，2011（10）