1、1管沟梁制造工艺摘要：大型箱型构件的制作焊接中，控制焊接结构的残余变形是关系产品质量的关键，构件的制作即要保证外形尺寸又要使构件成型后存在较小的残余应力，装配、焊接的顺序是影响焊接结构残余变形的主要因素之一，采用恰当的装配、焊接顺序可以有效减少残余应力的存在并减小焊接结构的变形，即使是对于不对称的焊接结构，采用科学的装配顺序、合理的焊接顺序可以在保证满足产品质量的前提下，使构件内残余应力较小，减少变形。 关键字：装配、变形、焊接顺序 中图分类号：P755.1 文献标识码： A 文章编号： 管沟梁是唐山港曹妃甸港区矿石码头三期工程水工结构工程中码头前沿的排水设施。管沟梁为箱型构件，整体结构由 H
2、 型钢和钢板焊接而成，高度 1960mm，两侧腹板宽度为 1920mm，腹板上下安装翼板,该梁共15 榀，构件材料为 Q235B，单重约 33 吨，长度 24 米，以 13#管沟梁为例（如图 1） 。 图 1 13#管沟梁 1、焊接变形分析 该构件的制作中存在较多的横向对接、纵向的角焊缝，这些主要焊2缝也是影响构件成型的关键焊缝。 1.1 纵向焊接变形 焊后产生的纵向变形主要是纵向缩短，焊缝的纵向收缩量一般是随焊缝的长度增加而增加。 焊缝纵向收缩近似值：（mm/m） 注：表中所表示的数据是在宽度为 15 倍板焊缝区域的纵向收缩量。适用于中等厚度的低碳钢板。 当多层焊时，第一层引起的收缩量最大。
3、这是因为焊第一层时，焊后的刚度较小；第二层的收缩量大约是第一层收缩量的 20%；第三层大约是第一层的 5%10%；最后几层更小。 1.2 横向焊接变形 焊后产生的横向变形主要是横向缩短。随着板厚的增加，横向收缩量也增加，另外，同样板厚，坡口角度越大，横向收缩量也越大。1 焊缝横向收缩近似值/mm 2、作业设备、焊材 手工电弧焊机、CO2 气体保护焊机2、气刨设备，选用实心焊丝ER50-6 1.2 mm 。 3、拼接要求 3该梁主焊缝为上下翼板、腹板的横向对接焊缝、纵向通长的角焊缝，中间间隔 1250/1500mm 存在 H 型钢和隔板，在拼接过程中要保证相互拼接的翼板、腹板的横向对接口相互错开
4、 200mm 以上3，因为焊接收缩变形情况极其复杂，考虑焊接收缩的影响，长度方向留有焊接收缩余量，按照 1/1000 考虑，长度方向留有 30mm 的余量。翼板和腹板的横向对接焊缝采用单面 V 型剖口，反面清根的方式进行操作并全部焊接完，所留余量待最终制作完成后再按照实际外形尺寸将多余部分切除。翼板腹板的拼接后焊缝处产生较大变形，进行火工矫平，再检查各板的外形尺寸和焊缝外观。对接焊缝进行超声波探伤（UT）检测，检测比例 100%，焊缝等级级。焊缝检测合格后，打磨清除掉飞溅、油、水、超声波检测耦合剂以免焊道锈蚀。临时装焊的码子必须在切除后打磨干净，严禁伤及母材。 4、组装顺序 4.1 下部腹板组
5、对、T 字梁的制作 在平台上布置板条间距 1 米，并用水准仪进行找平，将隔板的顶部水平度控制在 01mm 以内，然后将拼接好的腹板放到平台上， （如图 2）并用卡码固定，同时进行 T 字梁（如图 3）的焊接，因为 T 型梁的焊接为单面受热，焊前加临时支撑，并采用中间向两端分段跳焊的方式，焊接结束后整体有变形，调整变形，采用校火的方式，翼板角变形的调整是在 T 型梁的背面 100mm 宽的范围内进行，对于 T 型梁的变曲采用三角法调整根据变形情况取点。 4图 2 图 3 4.2 安装 H 型钢 安装时从一端开始逐步进行，用线坠测量 H 型钢的垂直度，有偏差的用楔子调整，位置确定后进行点焊固定，安
6、装过程中保证 H 型钢的间距，偏差控制在 3mm 以内，以及 H 型钢端部的高度差、和 H 型钢侧面需要安装翼板位置的平面度都要控制在 3mm 以内（如图 4） 。 图 4 4.3 安装 T 字梁 将焊接完毕的 T 字梁吊到位置后，从梁的一端开始，千金顶和手拉葫芦进行逐步定位，并将位置确定的板进行点焊固定，逐步进行，直到全部就位（如图 5） 。 图 5 4.4 上部 H 型钢组装 将上部 H 型钢进行逐个安装，保证该层 H 型钢与下部 H 型钢对中，并保证与 T 字梁的垂直，逐一安装直到全部安装完毕。 5图 6 4.5 上部腹板的组装 在安装之前，首先将 H 型钢和 T 字梁的上面保证平面度误
7、差在 3mm以内，对于高点和低点进行适当的处理，待达到要求后，安装上部腹板，定位方式依然是从一段开始逐步进行，安装完毕后， 4.6 安装上下翼板 翼板为窄长板，下料时，由于受热不均匀存在旁弯，采取加外力并调火的方式进调火区域应选适当，防止因为外力的影响而产生波浪变形。安装时从一端开始，逐步进行（如图 7） 。 图 7 5、整体焊接 5.1 焊接参数与方法 该构件为箱型构件，焊角尺寸为 10mm，需要焊接 3 遍。内部隔板支撑较多，整体焊接量较大，并有通长的 24m 焊缝 14 道，均为连续角焊缝，并且内部 H 型钢和隔板的共有 19 道，选择合理的焊接顺序对整梁的成型起着直接的作用。施焊时，避
8、免焊接过热，遵循从里向外的原则施焊，优先焊接通长的角焊缝，因为通常角焊缝的收缩相对隔板和 H 型钢的焊接来说收缩较小（如图 8） 。分段跳焊次序：1-2-3-4-5 电流:200250A；电压：2426V；CO2 流量：1015L/min 6图 8 分中分段跳焊 5.2 焊接顺序 焊接顺序对构件成型的影响很大，焊缝在结构上位置的不对称，往往是造成焊接结构整体弯曲变形的主要因素。对大的焊接构件来说，往往在整个焊接结构的中性轴两侧都有许多焊缝，但是由于两侧焊缝的数目各不相同，而且焊缝距中性轴的距离也各不相同，因此也会使焊接结构发生整体的弯曲变形，针对这一特点施焊就要遵循对称施焊的原则。 构件的刚度
9、对焊接变形也有较大的影响，焊接结构的刚性是在装配、焊接过程中逐渐增大的，结构整体的刚性总比它的零件或部件的刚性大。管沟梁截面较为对称，焊缝布置也对称，采用先装配成整体，然后再焊接的顺序进行生产，可以减少变形。 该梁在车间制作，起重条件较好，由于其本身焊接量较大所以整体考虑采用翻身的方式将仰焊变为平焊。 本构件的焊接遵循由里向外，优先焊接收缩量大的主焊缝 A，紧跟着焊接 B、C，待 A、B、C 都焊完后，因此时的 T 字梁也已经焊接完毕，所以整个大梁的刚度增大，对焊接其余的焊道起到了很好的约束作用，防止了进一步的变形，然后完成 D、E 的焊接，紧跟着要进行上部腹板与筋板的焊接 F，然后焊接 G、
10、H 的焊接。主焊缝的焊接顺序：A、B、C、D、E、F、G、H。每道焊缝的焊接都要遵循跳焊的要求，整体先完成 1 遍打底。如图 9 7图 9 完成上部工作后，紧接着对主焊道的反面进行打底完成第一遍焊接，顺序为：A、B、C、D、E、F、G，并将隔板和 H 型钢与腹板的焊缝进行打底焊接。如图 10 图 10 然后完成该工位的平焊的 2、3 遍焊接，焊接顺序依然是A、B、C、D、E、F、G、H，待全部完成之后进行翻身，如图 11，并完成该工位的平焊，焊接时依然遵循由里向外的顺序，焊接层次是整体一遍一遍进行，直到焊满 10mm 的焊角。 图 11 图 12 将梁翻身使梁处于（图 12）位置，焊接时依然遵循由里向外的顺序，焊接层次是整体一遍一遍进行，直到焊满 10mm 的焊角，将该工位的平焊全部完成，达到设计要求，并对翼板的变形进行火攻校正。最后成型时翼板平面度控制在 2mm 以内，腹板平面度控制在 5mm 以内，整梁直线度控制在 8mm 以内，成型较好。 参考文献： 81陈路.工程焊接技术与质量实验检测评定标准实用手册.北京电子出版物出版中心.2003，4：27-44 2陈祝年.焊接工程师手册.机械工业出版社.2002.1：411-429 3中华人民共和国建设部.钢结构工程施工质量验收规范.2002.1.10，：28-30
