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    居然大廈鑄鋼件焊接施工
    
                                  
                    
    作者：湯 飛 等    					
    
					時(shí)間：2009-12-22 20:26:03					[收藏]
    
               
    
                
    居然大廈鋼結(jié)構(gòu)工程玻璃房子所有鉸接節(jié)點(diǎn)都采用鑄鋼件，鑒于強(qiáng)度要求，采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)材料作為鑄鋼件的母材。本文著重介紹了鑄鋼件焊接工藝、環(huán)境控制，焊接技術(shù)、質(zhì)量要求。
				
    				
    

               
    
               
      
				關(guān)鍵詞：鉸接節(jié)點(diǎn) 鑄鋼件 焊接工藝
      

      
一、工程概況
      
本工程位于北京市東城區(qū)海運(yùn)倉(cāng)危改區(qū)B3區(qū)，總建筑面積59187m²,其中地上建筑面積40767 m²，地下建筑面積18420 m²；由鋼框架—砼筒體混合主結(jié)構(gòu)、玻璃房子、懸挑雨篷組成；結(jié)構(gòu)用鋼材等級(jí)為Q345；玻璃房子由9更鋼結(jié)構(gòu)變截面圓管柱與箱形梁組成承重體系，圓管柱與基礎(chǔ)、箱形梁連接節(jié)點(diǎn)將外露大廳，為保證安全，張顯建筑氣質(zhì)，所有節(jié)點(diǎn)結(jié)采用鑄鋼件鉸接；歐盟標(biāo)準(zhǔn)Din En 10293中G20Mn5作為鑄鋼件母材；非加工外表面粗糙度應(yīng)達(dá)到（參照GB6060.1-85標(biāo)準(zhǔn)中樣塊）Ra≤25μm，允許打磨、噴砂或噴丸處理。
      

      

      

      

      
焊接用途的鑄鋼件材料可按GB/T 7659焊接結(jié)構(gòu)用鑄造碳鋼件標(biāo)準(zhǔn)選擇，該標(biāo)準(zhǔn)有3個(gè)牌號(hào)，最高牌號(hào)是ZG275-485H。近年高牌號(hào)鋼材應(yīng)用越來(lái)越普遍，我國(guó)鑄鋼件標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有與之相當(dāng)?shù)呐铺?hào)，現(xiàn)多參照DIN EN 10293選擇材料，采用G20Mn5，該材料焊接性能良好，合理控制化學(xué)成分，配合熱處理，其屈服強(qiáng)度≥300MPa，抗拉強(qiáng)度≥500MPa，完全能達(dá)到與Q345相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。
      

      

      
本工程鑄件（參見(jiàn)鑄鋼件簡(jiǎn)圖）是錐頭和與之相配合的耳板組成的鉸支座，耳板薄且長(zhǎng)，中間有孔，而且單耳板軸線方向不能有斜度，鑄件在凝固補(bǔ)縮時(shí)有些困難，必須采取一些特殊手段，以確保鑄件質(zhì)量。
      

      

      
二、焊接特點(diǎn)與難點(diǎn)分析
      
Din En 10293中G20Mn5，國(guó)內(nèi)鑄鋼件標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有與之相當(dāng)?shù)呐铺?hào)，與從國(guó)外引進(jìn)的GS-20Mn5(Din 17182)化學(xué)成分有差異，能借鑒的資料很少。 
      
國(guó)內(nèi)鑄鋼件焊接常采用日本等國(guó)產(chǎn)的焊絲、焊劑，采用國(guó)產(chǎn)焊絲、焊劑還需進(jìn)一步分析試驗(yàn)。
      
施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，增加了焊接質(zhì)量控制的難度。
      
鑄鋼件錐形頭和與之配套的耳板組成鉸支座，錐形頭、耳板、銷軸相對(duì)位置要求準(zhǔn)確，大大提高焊接變形控制的難度（參見(jiàn)鑄鋼件簡(jiǎn)圖）。
      
在保證焊接質(zhì)量的前提下，如何將焊接應(yīng)力釋放出，防止裂縫也將是一大難題。
      
單一的超聲波檢測(cè)，無(wú)法全面反映鑄鋼件內(nèi)部情況。
      
三、焊接材料、工藝的確定
      
參照建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程（JGJ 81-2002）、重型機(jī)械通用技術(shù)條件 鑄鋼件（JBT 5000.6-1998），經(jīng)設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、焊接工程師討論焊接坡口形式采用單面V型。
      
委托相關(guān)單位進(jìn)行氣保焊、手工電弧焊等焊接工藝試驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，以檢測(cè)結(jié)果及多方討論，出具焊接工藝評(píng)定報(bào)告。獲得焊接參數(shù)如下：
      

      

      
四、焊接技術(shù)
      
1、焊接工藝流程：組裝—清理—焊接—檢測(cè)—補(bǔ)焊
      
2、組裝
      
1）組裝前先檢查鑄鋼件與圓管柱的編號(hào)、尺寸、數(shù)量和加工精度等是否符合圖紙和工藝要求，確認(rèn)后進(jìn)行裝配。
      
2）構(gòu)件組裝完畢后應(yīng)進(jìn)行自檢和互檢，準(zhǔn)確無(wú)誤后再提交專檢人員驗(yàn)收，若在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)向上反映，待處理方法確定后進(jìn)行修理和矯正。
      
3．清理
      
1）由于水分在電弧高溫作用下分解是焊接氣氛中氫的主要來(lái)源，所以對(duì)焊鋼板表面的吸附水分應(yīng)用火焰噴嘴加熱予以清除。
      
2）焊接接頭處的鐵銹、油漆、水及其他影響焊接質(zhì)量的雜物，應(yīng)于電焊前清除。
      
3）焊接邊緣和坡口表面應(yīng)清除干凈可能產(chǎn)生各種有害氣體的氧化皮、鐵銹、油脂及其它污染物
      
4．焊接技術(shù)
      
1）控制操作部位焊接環(huán)境（必要的儀器）：焊接作業(yè)區(qū) 風(fēng)速超過(guò)2m/s時(shí)，焊接前應(yīng)搭設(shè)防風(fēng)棚，設(shè)防風(fēng)或采取其它防風(fēng)措施；焊接作業(yè)區(qū)的相對(duì)濕度控制在80%以內(nèi)；焊接作業(yè)區(qū)環(huán)境超出上述規(guī)定必須停止焊接。
      
2）焊前用特制烤槍對(duì)坡口及其兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)的母材均勻加熱，并用表面測(cè)溫計(jì)量溫度，防止溫度
      
不符合要求或表面局部氧化。
      
3）焊接前進(jìn)行點(diǎn)焊臨時(shí)固定，注意點(diǎn)焊的長(zhǎng)度以及質(zhì)量。點(diǎn)焊長(zhǎng)度為40～60?，焊腳高度為5～6?，
      
嚴(yán)禁出現(xiàn)氣孔和裂紋等缺陷。當(dāng)存在缺陷時(shí)必須采用砂輪打磨掉后重新點(diǎn)焊；焊點(diǎn)布置對(duì)稱。
      
4）鋼柱兩端鑄鋼件不要同時(shí)安裝，待下端鑄鋼件與鋼柱焊接后根據(jù)焊接收縮量調(diào)節(jié)另外一端鑄鋼件的安
      
裝尺寸同時(shí)預(yù)留焊接收縮余量。
      
5）圓管柱與鑄鋼件對(duì)接要求兩名焊工（A、B）沿圓周分區(qū)同時(shí)、對(duì)稱施焊，每一層焊接的起弧點(diǎn)相距30～
      
50ｍｍ，避免缺陷集中在一處。禁止在過(guò)焊孔處熄弧、起弧，以避免過(guò)焊孔部分集中出現(xiàn)夾渣、未熔合等缺陷。焊接順序示意圖如下：
      

      

      
6）焊后加熱、保溫、超聲沖擊等方式減小節(jié)點(diǎn)部位的焊接殘余應(yīng)力。
      
5．檢測(cè)(鑄件及焊口)
      
1）焊口必須100%無(wú)損檢測(cè)；
      
2）鑄件的探傷要求：管口焊縫區(qū)域150mm以內(nèi) 范圍及耳板區(qū)域，按GB7233-87《鑄鋼件超聲探傷及質(zhì)量評(píng)定方法》進(jìn)行超聲波100%檢測(cè)，質(zhì)量等級(jí)為II級(jí)；
      
3）其它可探測(cè)外表面每件10%超聲波探傷；質(zhì)量等級(jí)為II級(jí)；
      
4）耦合劑禁用機(jī)油；
      
50不可超聲波探傷部位：（１）變界面或交接部分；（２）有疑問(wèn)部分，按ＧＢ9444采用磁粉表面探傷或按ＧＢ9443采用滲透法探傷，II級(jí)合格。
      
6．補(bǔ)焊
      
1）補(bǔ)焊需經(jīng)補(bǔ)焊工藝評(píng)定合格。
      
2）補(bǔ)焊不能影響機(jī)械性能，并滿足探傷要求，并有補(bǔ)焊記錄。
      
3）重要補(bǔ)焊需報(bào)見(jiàn)證。主要補(bǔ)焊：銷軸ｒ＝300mm范圍內(nèi)，與圓管柱焊接節(jié)點(diǎn)300mm以內(nèi)，及ＧＢ11325－89規(guī)定的其他形式。
      
五、焊接變形與應(yīng)力控制
      
1．在保證焊透的前提下采用小角度、窄間隙焊接坡口，以減少收縮量；
      
2．要求提高構(gòu)件制作精度，構(gòu)件長(zhǎng)度按正偏差驗(yàn)收；
      
3．采用小熱輸入量、小焊道、多道多層焊接方法以減少收縮量。
      

      
參 考 文 獻(xiàn)
      
【1】德國(guó)，歐盟標(biāo)準(zhǔn) steel castings for general engineering uses Din En 10293
      
【2】中華人民共和國(guó)建設(shè)部建標(biāo) 鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001
      
【3】中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程（JGJ 81-2002）
      
【4】鋼結(jié)構(gòu)焊接國(guó)際論壇 盧鋼等 全鑄鋼超厚大板焊接施工新技術(shù)
      
【5】中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 工程機(jī)械鑄鋼件通用技術(shù)條件GB/Tt5939-1991
                
		  
      				
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