焊接H型鋼施工技術(shù)創(chuàng)新淺析

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摘要：文中以貴州省圖書館新館及少年兒童圖書館為例，通過對異形H型鋼施工工藝和焊接設(shè)備的改進(jìn)，消除了焊接生產(chǎn)的限制，提高了鋼結(jié)構(gòu)部件的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。H型鋼是一種截面更優(yōu)化，強(qiáng)度重量較為理想的型材。H型鋼基于不同部位排列，具有抗彎曲能力強(qiáng)、施工簡單等優(yōu)點(diǎn)，在工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：異型焊接H型鋼；施工技術(shù)；創(chuàng)新

0引言

H型鋼機(jī)械性能良好，被廣泛應(yīng)用于各種工程建筑中。H型鋼具有最佳的截面性能和形狀，能在很大程度上滿足工程設(shè)計(jì)要求，具有重量輕、節(jié)省材料的優(yōu)點(diǎn)。由于結(jié)構(gòu)樣式不同，H型鋼的焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，操作難度高，部分焊接設(shè)備的允許運(yùn)行范圍無法滿足特殊形狀焊接工藝的要求，這已成為限制鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的瓶頸因素。因此，有必要對異型焊接H型鋼進(jìn)行改進(jìn)，確保其順利生產(chǎn)。

1工程概況

本項(xiàng)目包括貴州省圖書館新館以及少年兒童圖書館兩館，位于貴州省博物館新館東北側(cè)。該工程屬于框架剪力墻結(jié)構(gòu)，耗費(fèi)鋼材1700t。型鋼混凝土鋼框架柱結(jié)構(gòu)截面為16~35mm，H形截面焊接施工點(diǎn)共計(jì)352個(gè)。

2工藝原理及特點(diǎn)

H型鋼焊接工藝是根據(jù)H型鋼的結(jié)構(gòu)性能，以控制焊接中的應(yīng)力和應(yīng)變，合理控制變形為原則。該工藝可以控制焊接中的裂紋，保證H型鋼的焊接質(zhì)量，同時(shí)提高了焊接效率［1］。H型鋼生產(chǎn)、折彎、防腐底漆和中間漆均在工廠加工。在出廠前，采用反焊和角焊，焊接在坡口表面，使其滲入焊縫，滿足超聲波探傷要求。將其運(yùn)送到現(xiàn)場，調(diào)整連接水平，完成安裝焊接和整理，分成吊塊，分段吊裝。在現(xiàn)場焊接時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場施工條件及具體的施工要求，合理地選擇焊接工藝，確定數(shù)量、位置、順序和接頭坡口形狀，然后進(jìn)行加熱，減少焊接時(shí)間，提高了焊接效率。在此過程中，控制好焊接溫度，以把控焊接應(yīng)力。在質(zhì)量控制過程中，采用BIM建模設(shè)置焊縫參數(shù)，根據(jù)模型焊接H型材，減少實(shí)際焊接中的誤差，使焊縫達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，解決了焊縫控制復(fù)雜的問題。在BIM軟件中，采用構(gòu)件的虛擬拼接，增加了連接的準(zhǔn)確性，確保了施工過程安全可靠，滿足項(xiàng)目的施工要求。

3操作要點(diǎn)

在Tekla中，選擇鋼結(jié)構(gòu)的深化并創(chuàng)建適合H型梁的模型，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)置軸網(wǎng)和列高。創(chuàng)建列時(shí)，可以先創(chuàng)建一個(gè)整體，然后再按節(jié)點(diǎn)進(jìn)行劃分。在項(xiàng)目屬性中，設(shè)置每一列的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，使模型符合真實(shí)情況。使用BIM的Tekla，在模擬選項(xiàng)的材料對話框中選擇材料，以添加新材料類型，并設(shè)置螺栓和鋼材屬性。H型鋼選擇XX-260，長螺栓選擇長度尺寸為100mm，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整螺母之間的距離。在Tekla中，通過模擬相關(guān)應(yīng)用組件的焊接和螺栓連接，以獲得H鋼建模結(jié)果。若梁柱組件為T形焊接件，需要給定螺母位置，同時(shí)也可根據(jù)組件的特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。H型鋼柱需嚴(yán)格按照技術(shù)要求、工藝標(biāo)準(zhǔn)和圖紙說明來進(jìn)行切割、矯直和拼接。對于錨栓連接主梁中的H型鋼翼板與齒輪通道、H型鋼膜與固定齒輪通道，要先畫出主梁H型鋼翼板與H型鋼板連接結(jié)構(gòu)的具體位置，將焊錨分別焊接到主梁鋼板和橫梁H型鋼板的正確位置，再檢查焊縫質(zhì)量，確保施工質(zhì)量符合規(guī)范要求。同時(shí)，在確保相關(guān)鏈接和各個(gè)環(huán)節(jié)符合規(guī)范要求后，方可進(jìn)行下一個(gè)構(gòu)建步驟。螺紋槽鋼連接錨桿和鋼筋，對于結(jié)構(gòu)孔道垂直的設(shè)置會(huì)影響主梁與橫梁，同時(shí)槽道末端焊接有全焊接錨栓，確保其符合焊接要求。梁的下部鋼筋為H型鋼提供支撐，將鋼梁吊入梁模板，并固定梁的鋼架。將三根螺紋鋼筋的端頭插入H型鋼板的螺紋孔中，對應(yīng)梁螺紋鋼的兩個(gè)螺紋孔，要合理調(diào)整梁的位置。用旋轉(zhuǎn)扳手微調(diào)螺紋鋼筋，沿螺紋鋼桿調(diào)整螺紋槽和主梁板與十字葉片的距離，以滿足設(shè)計(jì)間距的技術(shù)要求。調(diào)整完成后，焊接相鄰的兩塊連接鋼板，然后完成主梁與橫梁的連接。

4異型焊接H型鋼施工的技術(shù)

4.1施工準(zhǔn)備

鋼材的品種、性能應(yīng)符合異型焊接H型鋼施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及國家應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，焊接材料必須有產(chǎn)品質(zhì)量證明。同時(shí)，做好主要機(jī)具的焊接準(zhǔn)備工作，如H型鋼組立機(jī)、砂磨機(jī)和碳刨鉗等。

4.2零件下料

零件下料時(shí)，技術(shù)人員要靈活安排，根據(jù)原材料大小，將直條料拼接在一起下料，提高了原材料的利用率。H型鋼柱的切割、拼接要嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求進(jìn)行。切割質(zhì)量應(yīng)符合表1要求［2］。在加工過程中，翼板和腹板要垂直切割，H型鋼要采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行下料。翼板和腹板的使用參數(shù)規(guī)格需要預(yù)留50mm的余量，寬度不留空隙；深化下料凈尺寸標(biāo)注，此外還需要明確標(biāo)明尺寸不包含余量，根據(jù)要求加放。如果長度不足需要加裝鋼體時(shí)，翼節(jié)不小于翼板的2倍。一個(gè)部位的接頭數(shù)量不超2個(gè)，必須保證腹板和機(jī)翼對接焊縫長度在200mm以上。梁兩端與牛腿連接時(shí)，將牛腿和橫梁焊接到一塊H型鋼上，然后將兩端整體切割和鉆孔，以避免高度差異。下料后，應(yīng)根據(jù)材料傳遞色碼，在工件上標(biāo)明名稱、規(guī)格和件號，并分類存放［3］。

4.3異型梁的埋弧自動(dòng)焊接及坡口加工

H型鋼焊接是在自動(dòng)埋弧焊機(jī)中進(jìn)行的，自動(dòng)埋弧焊機(jī)具有焊接質(zhì)量好和效率高的優(yōu)勢，單道焊接達(dá)到12mm的高度，是傳統(tǒng)CO2焊接的3倍。焊接時(shí)，可調(diào)整到相對固定的位置，采取多項(xiàng)技術(shù)措施，擴(kuò)大埋弧焊范圍，確保焊縫部位及相應(yīng)位置與軌道對應(yīng)，滿足自動(dòng)埋弧焊要求。埋弧焊機(jī)的跨度為1.5m，小于該尺寸的H型鋼，不能安裝在焊接支架上。對于不規(guī)則的形狀，需要添加到其他較長的形狀中。為了獲得正確的形狀，將部分切割焊接在一起，確保其滿足自動(dòng)埋弧焊的要求。由于焊接時(shí)焊縫受熱和冷卻不均，易在焊接后產(chǎn)生彎頭變形。對于翼板較薄，H型鋼形狀不正確。矯正機(jī)允許調(diào)平高度為200mm，為了有效地實(shí)現(xiàn)小于200mm的鋼材的矯正，需要制作一套相應(yīng)尺寸的扶正器，以替換為適合的原始矯正。H型腹板開坡口采用半自動(dòng)切割機(jī)，坡口要確保符合圖紙和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)使用要求。在對坡口進(jìn)行加工時(shí)，坡口表面應(yīng)磨削50mm內(nèi)，去除切屑和氧化皮，以免影響焊接。對全焊透和部分焊透，坡口應(yīng)在過渡點(diǎn)處銜接。在焊接和坡口加工中，應(yīng)減少焊縫變形，提高工作效率，以降低成本。打底焊完成后，降低電流進(jìn)行填焊，填充層的厚度要低于母材1~2mm。

4.4H型鋼的焊接和吊裝

H型鋼焊接時(shí)，在梁兩端設(shè)置引熄弧板，材質(zhì)與母材相同，焊面要確保平直。引弧板長度應(yīng)不小于150mm，焊縫長度應(yīng)不小于60mm。焊接后，弧板用氣割切斷，嚴(yán)禁用錘擊拆卸。焊接要在門式焊機(jī)上進(jìn)行，焊絲必須符合要求，同時(shí)確保焊劑在正式施工使用前經(jīng)過烘烤，不同的焊接應(yīng)選用不同的焊絲。從焊接坡口開始，焊接前用風(fēng)鏟清理焊縫中的雜質(zhì)，用壓縮空氣進(jìn)行清潔處理并確保焊縫中沒有污垢，以免影響焊接質(zhì)量。通過增大坡口角度，提高焊接電壓來提高整體的焊縫質(zhì)量。在完成底焊后，應(yīng)降低焊接電壓，填充層在母材以下1~2mm，邊緣不應(yīng)熔化。用起重機(jī)將切割的H型鋼提升到工作平臺上。在預(yù)熱和后熱處理中，對于厚度大于35mm的板材，應(yīng)防止其在T形、角形和橫向接縫處斷裂。預(yù)防措施有焊前預(yù)熱，焊后緩冷，清除焊絲與油銹水分以及焊條徹底干燥等。預(yù)熱區(qū)在坡口兩側(cè)，坡口的寬度應(yīng)為焊縫的15倍以上。在此過程中，需要做好預(yù)熱溫度的測量，正確的測量要從對面開始，測溫點(diǎn)遠(yuǎn)離電弧通過。用火焰加熱器進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，要求技術(shù)人員在加熱停止后測量。保溫時(shí)間需要根據(jù)厚度來合理確定，總時(shí)間不小于1h。嚴(yán)禁在主體材料上點(diǎn)火、引弧或安裝焊接設(shè)備。T型接頭、角接頭和對接接頭的焊縫必須在兩端配備弧形板，材料與被焊母材相同，坡口與焊縫相同。手工和氣體電弧焊的實(shí)際長度要大于25mm。引線板的使用寬度要大于50mm，非手工弧焊縫不超過80mm，引出板的寬度大于80mm，厚度不小于10mm。在焊接完成后，合理地控制電弧板和引出板，確保其表面修磨平整。在保證焊透后，采用小角度的坡口，有效減少收縮量，提高了元件的使用精度。元件長度按正偏差驗(yàn)收，使用低散熱、小焊縫焊接，減少收縮。

4.5質(zhì)量檢測

相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)填寫探傷檢測申請表，并將申請表提交至質(zhì)量控制部門。在專業(yè)無損檢測人員進(jìn)行探傷檢測后，對于合格的材料產(chǎn)品做好合格標(biāo)記。基于設(shè)計(jì)要求對H型鋼采用超聲波探傷儀進(jìn)行檢測，內(nèi)部缺陷分類和檢測方法應(yīng)符合焊縫超聲波檢測方法及檢測結(jié)果國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并做合格和分級標(biāo)志。

5結(jié)語

綜上所述，H型鋼具有應(yīng)用范圍廣和重量輕的特點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。由于H型鋼在實(shí)際工程中應(yīng)用要求高，對于H型鋼的焊接，要做好現(xiàn)場的各種施工安排。本文結(jié)合實(shí)際工作，分析了H型鋼施工準(zhǔn)備工作及具體的施工過程，解決了異型H型鋼生產(chǎn)限制問題，為異型梁的焊接質(zhì)量提供保障。

參考文獻(xiàn)

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作者:嚴(yán)侃侃 單位:中鐵十七局集團(tuán)城市建設(shè)有限公司