1、 箱 形 柱 梁 制 作 工 法 中冶京唐 建设 有限 公司 1 前 言 本工法是为 焊接 箱形 柱梁 制作编制的。 近几年来，随着我国经济建设的发展，高层钢结构建筑得 到了广泛应用，其中 箱形 柱梁 在 高层 钢 结构 中 又 占有很大比重， 而 轧制型钢中目前 箱形规格尺寸 还 满足不了施工的需要 ， 因此 ， 焊接箱 形 柱梁 大量运用在各种 高层 钢结构建筑中。 箱 形 构件的制作过程比其它构件形式的制作复杂， 质量要求高，特别是箱形 隔板的焊接 在制作中 往往 因施焊 位置的制约而 影响焊接质量和进度 ， 本工法在制作中采用箱形隔板 非熔嘴 电渣 焊 新技术 解决了这一难题， 使得箱
2、形柱梁 制作工艺更加先进、合理。 本工法的编制依据是钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001，并结合了同类工程的施工经验以及我公司的施工能力、技术装备等情况。 1. 特点 1.1 箱形 柱梁 的 主材采用大板拼接，数控切割。 1.2 箱形 柱梁 的四条主焊缝组对时加衬条留间隙， 采 用埋弧自动焊焊接。 1.3 箱形 隔板焊接使用 非熔嘴 电渣焊技术，隔板 电渣焊焊缝 不须开坡口， 从 而提高 工作 效率 和 产品 质量 。 1.4 隔板组对后经机 械 加工，保证隔板尺寸，使 箱形 组对截面尺寸 更加 精确 ，减小偏差。 1.5 箱形柱梁 两端进行端铣，保证截面的垂直度。 2. 适用
3、范围 本工 法 适用于 各种截面尺寸及板厚的 箱形 柱梁 制作。 3. 工艺原理 2 本工艺 的 核心 原理在于 箱形 柱梁 的制作 过程 中采用了 先进的箱形 隔板电渣焊技术； 多次组装 、 既 焊接 与组装交替进行 及合理的焊接顺序 ， 防止焊接变形；采用精密的设备进行端部加工， 从而保证各工序的制作质量和技术要求，体现出工艺的合理性。 4. 工艺流程及操作要点 4.1 工艺流程 材 料 检 验划 线 号 料切 割隔 板 组 对隔 板 与 盖 板 组 装U型 组 装隔 板 手 工 焊箱 形 组 装主 缝 焊 接隔 板 电 渣 焊修 理 检 验零 件 组 装零 件 焊 接修 整端 铣除 锈
4、、 刷 油4.2 操作要点 3 4.2.1 钢材 检验 1）如钢板有豆角弯，波浪弯 等，必须矫正平直，且矫正后的钢材表面不应有明显的划痕。 2）当钢材表面有锈蚀，麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度负偏差值 1 2，且不得大于 0.5mm,否则不得使用 。 4.2.2 划线号料： 1）箱型柱梁 的上 、 下翼缘板和腹板相互之间的对接焊缝 不能设置在同一截面上，应相互错开 200mm 以上，并与 隔板、 加劲板 亦应 错开 200mm 以上。 2） 主材采用大板接料， 接料坡口形式 如图 4.2.1 所示 ： 图 4.2.1 3） 主材号料时长度方向必须留焊接收缩量， 每根柱或 梁不少于
5、 50mm，宽度方向留切割余量 。 4） 钢板边缘去掉，毛边料必须去净毛边，剪切边去掉不少于 10mm。 5） 所有零件板必须做出样板进行号料，隔板应留加工余量。 6）样板的允许偏差 见表 4.2.2-1： 表 4.2.2-1 样板的允许偏差 项目 允许偏差（ mm） 宽度、长度 0.5 对角线之差 1.0 7） 号料允许偏差 见表 4.2.2-2： 表 4.2.2-2 号料的允许偏差 项目 允许偏差（ mm） 零件外形尺寸 1.0 4 4.2.3 切割 ： 1） 所有主材采 用数控切割 或半自动精密切割 ； 板厚 12mm 的零件板采用剪板机剪切，其余 零件 板采用半自动切割；主材切割时应采
6、取防弯曲措施，坡口加工采用半自动切割机并且应两侧对称切割，减小变形。 2） 切割前，应将钢材表面切割区域内的铁锈、油污等清除干净，气割后应清除熔渣和飞溅物。 3）气割时应控制切割工艺参数，见表 4.2.3-1。 表 4.2.3-1 自动、半自动工艺参照系数 割嘴号码 板厚（ mm） 氧气压力（ Mpa） 乙炔压力（ Mpa） 气割速度（ mm/min） 1 6 10 0.69 0.78 0.3 650 450 2 10 20 0.69 0.78 0.3 500 350 3 20 30 0.69 0.78 0.3 450 300 3 30 40 0.69 0.78 0.3 400 300 4 4
7、0 60 0.69 0.78 0.4 350 250 5 60 100 0.69 0.78 0.4 300 200 4） 半自动切割轨道放置与划线间距要求等距，至少检查 3 点。 5）对切割后的钢板进行校平。使之满足每米不平度 2mm 工艺要求。 6）切割允许偏差 见表 4.2.3-2： 表 4.2.3-2 切割 的 允许偏差 序号 项目 允许偏差 （ mm） 1 零件宽度、长度 1.0 2 边缘缺棱 1.0 3 割纹深度 0.2 4 局部缺口深度 1.0 4.2.4 接料： 1） 接料时必须在经过测平的平台上进行，平台的水平差不大于 3mm。 2） 接料前将坡口两侧 30 50mm 范围内铁
8、锈及污物等清除干净。 3） 接料 焊缝两端需加入引入板和引出板，其材质与板厚和坡口形式应与5 焊件相同，焊接完毕用气割切掉并修整平直，不得用锤击落。 4） 选用与主材材质相匹配的 接料点粘焊条 ， 焊条直径为 4mm。 5） 接料要求焊透， 必须采用碳弧气刨清根， Q345 材质的 钢板 焊后 经 24小时 后探伤 ， Q235 材质的 钢板 焊后冷却到环境温度 时探伤 ， 合格后再进行下一道工序 。 4.2.4组装 箱形 构件的隔板组对在专用的胎具上进行，胎具水平差 2mm；其它组装程序均在专用的平台上进行，平台水平差 3mm。 1）隔板组对 箱形 隔板的焊接可四条焊缝全采用电渣焊，也可只有
9、二条焊缝采用电渣焊，另两条焊缝采用 手工焊 ,本工法介绍的是两条焊缝 采用电渣焊，因此 隔板在组对时必须保证 两条 手工焊 缝 的 6mm 间 隙， 并加衬条， 以保证焊透。电渣焊的垫板在 组对前应把氧化皮磨掉，隔板的边缘也应打磨， 以 保证电渣焊时没有杂质； 隔板组 对 时 长度和 宽 度 方向各加 5 mm 的加工余量 ， 机加工精度： L3-L4 0.5mm， L1 L2 0.5mm，隔板坡口间隙偏差 0.5mm， 如图 4.2.4-1所示： 4.2.4-1 2） 盖板与 隔板组装 6 箱形 构件的腹板和盖板在组装前应按工艺要求修直、修平； 隔板组装时必须考虑 箱形 构件 四条主缝的 纵
10、向 焊接收缩量，因此组装隔板的间距位置应每米加 0.7mm 的焊接收缩量。 隔板与盖板的组合焊缝为电渣焊焊缝，因此组装时结合处必须夹严，以防止在电渣焊时由于缝隙不严而跑渣；如图 4.2.4-2。 4.2.4-2 2） U 型组装 箱形柱梁 的组合焊缝为全熔透焊缝，为了保证四条主缝的焊接质量 ，上下两块腹板单铲 25，并加衬条 预留 6 mm 缝隙，为使 焊缝更好的熔 合 ， 盖 板两边也应铲 15的坡口 ， 如图 4.2.4-3（ a） 所示 ； 衬条 内侧应打磨光滑， 组装时先将腹板中心线画出，然后以中心线为准两侧组装衬条并点焊，并在每侧加 1mm 的焊接收缩量，腹板的衬条组装后必须保证在同
11、一直线， 组装成 U型 后， 交电 焊 进行隔板 两道 手工 焊缝 的 焊接 ； 如图 4.2.4-3（ b） 。 4.2.4-3 3） 箱形 组对 7 隔板的两条 手工 焊缝探伤合格后， 对焊接变形进行校正， 校正方 法可采用千斤顶将隔板焊接变形处顶出或采用火焰校正。如 箱形 构件 存在侧弯及扭曲时， 也 必须进行校正 ，然后方可 进行 箱形 组对， 组对时同样保证电渣焊另一侧与盖 板 结合处 夹严。如图 4.2.4-4： 4.2.4-4 箱形 构件组装后进行 隔板电渣焊 ，然后进行 四条主缝的焊接 。 4） 修理矫正 构件因焊接发生变形可以采取加热和机械方法矫正。机械矫正时不得损坏母材材质
12、。火焰矫正时加热温度按下表 4.2.4-1。 表 4.2.4-1 火焰矫正时加热温度 加热 温度 冷却方式 850 900 空冷 5） 端铣加工 箱形 构件 修理 矫正 符合要求后，划出两端的 端 铣线和 50mm 检查线 ， 将构件放在端铣平台上，调整铣切量和铣切线及端铣的平面度 ， 进行端铣，端铣垂直度 0.3mm，两端如有坡口则选用半自动切割机加工。 6） 零件 组装 零件组装包括 柱牛腿、柱底版、柱梁连接板等所有零件板的组装， 组装前检查所有零部件的尺寸及外观，合格后方能进行 组装； 组装时 在平台上将箱形柱梁 四个面的中心线分出，以 中心线为基准画出构件的连接板及 其它零8 部 件的
13、组装位置 ； 划线误差小于 0.5mm， 然后组装所有 零 部 件 并焊接。 4.2.5焊接 1）焊接方法的选择：所有接料焊缝、 箱形 的四条主 焊缝均采用埋弧自动焊； 箱形 隔板其中两条焊缝采用 非 熔嘴 电渣焊， 另两条 手工 焊缝采用 CO2气体保护 焊 ； 其余焊缝采用 CO2气体保护焊 或手工电弧焊。 2） 箱 形 构件 焊接顺序 A. 在组对时首先对隔板的两条焊缝进行一次 CO2气体保护焊 焊接。 B. 对隔板剩下的二条焊缝进行 非熔嘴 电渣焊 焊 接。 C. 四条主焊缝焊接。 D连接板及其它零件焊接。 3）焊前准备 A.焊前应进行技术和安全交底。 B.焊接设备检验：焊接前必须保证
14、焊接设备处于良好的技术状态。 C.焊前清理 ： 焊前在焊缝区域 30 50mm 范围内清除氧化铁皮、铁锈、水、油 污、杂质、矿尘和其他污物，要求露出金属光泽 ； 焊接区域的除锈一般应在组装前进行，构件组装后应注意保护，如重新锈蚀或附有水份、油污等杂物应重新清理。 D.焊接坡口检查：焊接前认真检查焊缝坡口形式及几何尺寸 是否 符合设计要求。 E.焊接工艺参数的选择：根据相应的焊接工艺评定确定工艺参数。 F.焊前预热：施焊环境温度不低于 0， 当 Q235 钢 板 40mm、 Q345钢 板 25mm 时，在焊接坡口两侧 100mm 范围内进行 加热。 F.0.1预热温度 : 9 表 4.2.4-
15、2 焊前预热温度表 钢材牌号 接头最厚部件 的板厚 t(mm) 25t40 4080 Q235 - 60 80 100 Q345 60 80 100 140 当 操作地点环境温度低于常温时 (高于 0) 应提高预热温度为 15 25 。 F.0.2预热方法 :采用电加热 或 火焰加热两种方式， G.焊材保管：碱性低氢型焊条在使用前必须烘干，温度一般采用 350380，烘 1.5 2 小时； 酸性焊条应经 75 150烘干 1 2 小时；烘干后的焊条应放在电焊条保温筒内，随用随取； 自动焊丝要求除锈，焊剂要求在 150350时烘 干 1 2 小时。 4） 隔板 非熔嘴 电渣焊 A.工序如下所示： 检查焊口 确认焊机 上下、左右、前后调整导管 矫正焊丝 焊丝位置确认 打开冷却循环水 确认焊接条件 安装引出板 再次检查焊接条件和导管位置 开始焊接 焊接结束。 B.非熔嘴 电渣焊的几点注意事项： B.0.1 钻孔时，应核对隔板位置，划线的偏移量 1mm ，根据不同隔板厚度选择不同钻头形式。 B.0.2焊前应仔细清理焊口。 B.0.3 焊接引弧 板 下部 长度 20mm ，上部 长度 40mm 。 B.0.4 调整电压时： a、起弧为 52-55V b、加入焊剂后 54V c、正
