AP1000CA結(jié)構(gòu)模塊剪力釘?shù)暮附?/h1>
2013-08-06 04:34:42吳崇志劉元林張加軍朱瑞峰
電焊機(jī) 2013年10期
吳崇志，劉元林，張加軍，朱瑞峰
（1.國核工程有限公司，上海 200233；2.環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082）
0 前言
模塊化施工作為第三代核電AP1000的主要特點(diǎn)，具有平行施工和避免交叉施工的特點(diǎn)，能大大縮短現(xiàn)場施工時(shí)間和難度。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能的不同，AP1000的模塊分為結(jié)構(gòu)模塊和設(shè)備模塊，其中結(jié)構(gòu)模塊又分為CA、CB、CS和CH結(jié)構(gòu)模塊。在此研究的是CA結(jié)構(gòu)模塊，由鋼板、型鋼和剪力釘?shù)冉M成，其取代了傳統(tǒng)的棒式鋼筋綁扎和模板材料支設(shè)，一旦模塊就位即可澆注混凝土形成完整的廠房結(jié)構(gòu)。
1 剪力釘設(shè)計(jì)要求
剪力釘作為CA結(jié)構(gòu)模塊上的重要組件，其主要作用是將鋼板和混凝土結(jié)合為一個(gè)整體，使二者共同抵抗外力作用。本研究中“剪力釘”一詞是來自AP1000設(shè)計(jì)文件中的直譯，所受的力主要為剪力，但有時(shí)也承受一些拉拔力。典型的CA結(jié)構(gòu)模塊如圖1所示。
圖1 典型CA結(jié)構(gòu)模塊Fig.1 Typical CA structural module
1.1 材質(zhì)
CA結(jié)構(gòu)模塊墻板主要為碳鋼的A36和雙相不銹鋼的 A240 S32101，壁厚有 12.7 mm，25.4 mm，38 mm三種；所采用的剪力釘材質(zhì)有碳鋼和不銹鋼兩種，碳鋼剪力釘材質(zhì)為冷加工碳鋼棒材ASTM A108（后因采購原因變更為日本牌號SWRCH15A/SWRCH18A），不銹鋼剪力釘為ASTM A276316L。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，碳鋼剪力釘可焊接在碳鋼板或不銹鋼板上，不銹鋼剪力釘焊接在不銹鋼板上。剪力釘?shù)闹饕瘜W(xué)成分見表1，剪力釘?shù)牧W(xué)性能要求見表2。
表2 剪力釘機(jī)械性能要求Tab.2 Mechanical property requirements of shear stud
1.2 型號
CA模塊所采用的剪力釘為頭部凸出型，滿足AWS D1.1:2000[1]和 AWS D1.6:1999[2]的要求，其基本與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)[3]的圓柱頭焊釘要求一致，如圖2所示。
圖2 剪力釘外形與尺寸Fig.2 Shear stud shape and size
剪力釘?shù)闹睆讲粦?yīng)大于母材厚度的3倍，現(xiàn)場采用的剪力釘公稱直徑主要有15.9 mm、19 mm兩種，公稱長度要求均為152.4 mm。碳鋼和不銹鋼剪力釘?shù)木唧w尺寸要求見表3。在選擇剪力釘時(shí)，應(yīng)考慮剪力釘在焊接過程中的縮短量，直徑15.9 mm，19 mm的剪力釘一般預(yù)留約5 mm的縮短量[4]。
1.3 焊接要求
剪力釘?shù)暮附訄?zhí)行AWS D1.1:2000《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》和AWS D1.6:1999《不銹鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》及相關(guān)設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)場采用兩種方法進(jìn)行焊接，即以電弧螺柱焊（SW）為主，采用手持式電弧螺柱焊槍進(jìn)行焊接；焊條電弧焊(SMAW)為輔，進(jìn)行局部返修和補(bǔ)焊。
表3 剪力釘?shù)某叽绾凸頣ab.3 Shear stud size and tolerance
通常情況下，CA模塊上直徑15.9 mm、19 mm的剪力釘焊接中心間距要求分別為152.4 mm和254 mm，偏差要求為±10%。剪力釘?shù)亩瞬烤嚯x墻體板材端部的距離不小于剪力釘直徑加3 mm。
典型的剪力釘布置如圖3所示。
圖3 典型的剪力釘布置Fig.3 Typical arrangement of shear stud
2 螺柱焊
剪力釘螺柱焊除按照AWS D1.1和AWS D1.6的要求進(jìn)行之外，還有特殊要求。
2.1 評定要求
對于碳鋼剪力釘與碳鋼板焊接，評定的要求與AWS D1.1相一致，即確定的工藝和參數(shù)，每種直徑、焊接位置和母材表面幾何形狀的情況下，連續(xù)焊接10個(gè)適宜參數(shù)的焊縫，并以以下三種方法任選1個(gè)或幾個(gè)進(jìn)行試驗(yàn)：正反方向交替30°彎曲至斷裂、90°彎曲或拉伸試驗(yàn)。
而對于碳鋼剪力釘與雙相不銹鋼母材以及不銹鋼剪力釘與雙相不銹鋼母材，則較標(biāo)準(zhǔn)提高了要求。需要在確定的工藝和參數(shù)，每種直徑、焊接位置和母材表面幾何形狀的情況下，連續(xù)焊接15個(gè)適宜參數(shù)的焊縫、15個(gè)高于適宜參數(shù)10%電流的焊縫、以及15個(gè)低于適宜參數(shù)10%電流的焊縫。這其中每一種參數(shù)的15個(gè)試樣又需要分別進(jìn)行5個(gè)拉伸、5個(gè)90°彎曲、5個(gè)宏觀金相檢驗(yàn)。此外，碳鋼剪力釘與雙相不銹鋼的焊縫還需要加做1個(gè)熱影響區(qū)的微觀硬度試驗(yàn)。
宏觀金相的檢驗(yàn)要求是為了驗(yàn)證選用的焊接工藝參數(shù)不會對雙相不銹鋼S32101母材產(chǎn)生不利影響，因?yàn)殡p相不銹鋼墻體要起到抗腐蝕、鋼筋混凝土以及液體保持等多重作用。
2.2 彎曲試驗(yàn)要求
作為剪力釘焊后檢驗(yàn)的一個(gè)重要方法，彎曲試驗(yàn)在螺柱焊后及手工補(bǔ)焊后均有要求。具體內(nèi)容如表4所示。
表4 剪力釘彎曲試驗(yàn)要求
彎曲試驗(yàn)后，只要螺柱沒有斷裂跡象，可在模塊上保留其彎曲狀態(tài)。鑒于CA結(jié)構(gòu)模塊的重要程度，剪力釘?shù)纳a(chǎn)前試驗(yàn)不能在模塊上進(jìn)行，必須在其他材質(zhì)和厚度類似的非產(chǎn)品構(gòu)件上進(jìn)行。
2.3 操作人員資格要求
通常情況下，進(jìn)行生產(chǎn)前試驗(yàn)以及按照生產(chǎn)前試驗(yàn)進(jìn)行2個(gè)螺柱焊接并彎曲試驗(yàn)的焊工即可從事產(chǎn)品的螺柱焊。但在此基礎(chǔ)上，又增加了以下要求：每個(gè)焊接操作工在開始一段連續(xù)操作的前10個(gè)剪力釘均需進(jìn)行檢驗(yàn)；若這10個(gè)剪力釘中的任何一個(gè)失敗，則其之后再需要另作10個(gè)進(jìn)行檢驗(yàn)。如果在這最初的檢驗(yàn)批次中超過1個(gè)存在缺陷，則操作工需離崗再培訓(xùn)，并再次進(jìn)行操作評定。
3 焊條電弧焊
3.1 剪力釘補(bǔ)焊
剪力釘手工補(bǔ)焊必須由具有資質(zhì)的合格焊工使用低氫焊條，以可適用的WPS，應(yīng)用于以下三種情形：
（1）螺柱焊后無360°飛邊的，在缺少飛邊處補(bǔ)加角焊縫。
（2）實(shí)際施工中，對某一部分剪力釘目檢合格，但對其焊接質(zhì)量存在懷疑，可補(bǔ)加彎曲試驗(yàn)。由于所處位置操作困難，為避免剪力釘一旦彎曲試驗(yàn)失敗而帶來的返修困難，可先通過焊條電弧焊增加一周角焊縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后再進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。
（3）剪力釘因各種原因去除后，因位置困難無法進(jìn)行螺柱焊而進(jìn)行焊條電弧焊。這種情況下，在焊接前應(yīng)將新替換的剪力釘端部中心引弧結(jié)的焊劑打磨去除，使剪力釘焊接端平整并垂直于母材緊密接觸，以確保圍繞剪力釘?shù)慕呛缚p能夠順利實(shí)施。
以上各類手工補(bǔ)焊后均應(yīng)進(jìn)行目視檢驗(yàn)，并且待母材和剪力釘溫度降低至室溫后再進(jìn)行15°的彎曲試驗(yàn)。
3.2 母材補(bǔ)焊
在剪力釘去除過程中，若與其相連的母材受損以致壁厚或平面度低于設(shè)計(jì)值，則需要對母材進(jìn)行補(bǔ)焊返修。這種情況多發(fā)生在彎曲試驗(yàn)失敗，剪力釘斷裂或焊縫出現(xiàn)裂紋，而導(dǎo)致母材受損。
若母材僅是被局部拉出，則受損位置及周圍25 mm范圍內(nèi)的表面應(yīng)打磨清理至光潔表面；若裂紋擴(kuò)展至母材表面，則應(yīng)打磨去除母材上的裂紋和超出裂紋兩端各50 mm至光潔表面。母材打磨后，按照與母材焊接相匹配的WPS進(jìn)行堆焊修補(bǔ)。堆焊修補(bǔ)需要高出母材表面1～3 mm，然后將焊縫打磨至與周邊母材平齊。最后對返修區(qū)域進(jìn)行超聲測厚目視檢驗(yàn)及滲透檢驗(yàn)至合格。
4 質(zhì)量控制
在現(xiàn)場施工中，如有少量的或偶然的剪力釘不合格，不認(rèn)為是一個(gè)質(zhì)量事件。但如果按第2節(jié)的螺柱焊批量操作過程中，當(dāng)一個(gè)子模塊上剪力釘不合格數(shù)量超過4個(gè)，或者按第3節(jié)的焊條電弧焊進(jìn)行剪力釘補(bǔ)焊一次后仍然不合格，則現(xiàn)場需要開啟“不符合項(xiàng)報(bào)告”記錄這一狀況，并提出解決方案來確保返修質(zhì)量。
5 現(xiàn)場設(shè)計(jì)變更
AP1000項(xiàng)目邊設(shè)計(jì)、邊施工的特點(diǎn)決定了設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)從圖紙到實(shí)物的過程不可避免地存在相互沖突的地方，這就需要進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)計(jì)變更以解決這些沖突的問題。涉及到剪力釘，往往是剪力釘之間或剪力釘與其他組件之間的干涉，如子模塊之間的剪力釘干涉，剪力釘與臨時(shí)吊耳、管道保溫層、孔洞以及泄漏槽的干涉等，在這些情況下，就需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行必要的變更來確保施工的順利進(jìn)行。
5.1 剪力釘?shù)呐R時(shí)去除
現(xiàn)場施工中，部分剪力釘在模塊組裝過程中因與其他子模塊干涉，或在吊裝過程中與臨時(shí)吊耳干涉，而不得不臨時(shí)去除，待相關(guān)工作完成后再重新焊接。
如CA01模塊6#組合件頂部臨時(shí)吊耳附件板與模塊墻體內(nèi)側(cè)剪力釘及型鋼的干涉，就需要在拼裝6個(gè)臨時(shí)吊耳前將影響內(nèi)區(qū)域的剪力釘和角鋼剪切和移除。待6#組件翻轉(zhuǎn)豎立后，6個(gè)臨時(shí)吊耳去除，再安裝焊接新的剪力釘和角鋼。
剪力釘去除時(shí)，為避免損傷母材，應(yīng)先將剪力釘在根部上方1～2 mm處切斷，然后用磨光機(jī)仔細(xì)打磨至母材表面與周邊齊平并光滑，再對打磨區(qū)域進(jìn)行滲透檢驗(yàn)確保表面質(zhì)量。
5.2 剪力釘?shù)牟糠旨羟?/h3>
在現(xiàn)場子模塊拼裝過程中，為了節(jié)約時(shí)間及避免剪力釘去除而帶來的可能導(dǎo)致母材受損的風(fēng)險(xiǎn)，在一定條件下會允許對需要移除的剪力釘進(jìn)行部分剪切。
如CA01-48子模塊與CA01-19子模塊各自的不銹鋼剪力釘在模塊安裝過程中相互碰撞，現(xiàn)場采取的措施是將碰撞區(qū)域中CA01-48子模塊上的剪力釘向上移動76 mm，以消除相互間的干涉。對于CA01-48子模塊上原有的剪力釘，一部分在安裝過程中碰撞掉了，這部分必須對母材進(jìn)行打磨光滑平整，必要的予以母材返修；另一部分則允許對剪力釘進(jìn)行部分切割，從母材表面算起保留5～10 mm的長度。
對于保留的半截剪力釘，只需對其原有焊縫處進(jìn)行目視檢查，以確保母材沒有受損即可。5～10 mm長度的剪力釘剩余部分將提供微小的混凝土錨固力。這一剪切方案即減少了工作量，避免了風(fēng)險(xiǎn)，又對子模塊沒有不利的影響。
5.3 剪力釘?shù)闹匦虏贾?/h3>
現(xiàn)場施工中還會遇到剪力釘與泄露槽、孔洞或保溫層等的干涉。一般來說，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常會考慮管道貫穿件和剪力釘?shù)奈恢?，以避免引起相互干涉，但卻容易忽略保溫層的厚度帶來的與剪力釘?shù)母缮妗?/p>
如CA20模塊貫穿件12272-ML-P06需要進(jìn)行保溫包裹，包裹厚度25 mm。由于CA20模塊墻體內(nèi)的剪力釘與貫穿件之間距離僅為7 mm，導(dǎo)致貫穿件無法進(jìn)行包裹。當(dāng)這一情況出現(xiàn)時(shí)，施工現(xiàn)場允許對阻礙保溫的少部分剪力釘進(jìn)行彎曲15°以避開保溫層。剪力釘彎曲后并不影響其強(qiáng)度，僅略微減小了其預(yù)埋的長度。但若彎曲后仍不能解決問題，則允許在剪力釘設(shè)計(jì)位置50 mm半徑范圍內(nèi)重新布置。
少部分剪力釘?shù)闹匦虏贾?，如僅是2～3個(gè)剪力釘之間的間隙變小及所在區(qū)域的局部應(yīng)力增大，總體而言依然能保持墻體與混凝土之間的連接。
6 結(jié)論
本研究系統(tǒng)闡述了應(yīng)用于CA模塊的剪力釘焊接，通過對剪力釘?shù)脑O(shè)計(jì)、焊接以及現(xiàn)場解決方案等全過程的描述，為工程技術(shù)人員提供了一個(gè)完整清晰的參考和指導(dǎo)，并為AP1000后續(xù)項(xiàng)目的該類問題提供了有益的借鑒。
[1]AWS D1.1：2000，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].
[2]AWS D1.6：1999，不銹鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].
[3]GB/T 10433-2002，電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘[S].
[4]王文其.焊接新技術(shù)新工藝實(shí)用指導(dǎo)手冊[M].黑龍江：黑龍江文化電子音像出版社，2007：610-617.
猜你喜歡
短周期螺柱焊原理及缺陷分析裝備制造技術(shù)(2021年4期)2021-08-05 07:39:44 高鈦普碳鋼的生產(chǎn)實(shí)踐山東冶金(2019年6期)2020-01-06 07:45:58 淺析鋁合金CMT補(bǔ)焊工藝研究電子制作(2018年18期)2018-11-14 01:48:22 油田埋地碳鋼管道外腐蝕行為研究西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)(2018年4期)2018-08-02 05:42:48 水下螺柱焊試驗(yàn)研究焊接(2016年5期)2016-02-27 13:04:48 鋁合金冷金屬過渡焊接及補(bǔ)焊組織特征焊接(2015年11期)2015-07-18 11:12:46 7A52鋁合金TIG-拉弧螺柱焊工藝焊接(2015年4期)2015-07-18 11:02:48 通過焊接與軋制制備的不銹鋼/碳鋼復(fù)合板的組織與性能焊接(2015年2期)2015-07-18 11:02:39 碳鋼在三種大氣環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕裝備環(huán)境工程(2015年4期)2015-02-28 01:20:03 Z6 CNU17-04不銹鋼葉輪缺陷補(bǔ)焊工藝機(jī)械制造文摘(焊接分冊)(2014年4期)2014-03-20 13:57:40
吳崇志，劉元林，張加軍，朱瑞峰
（1.國核工程有限公司，上海 200233；2.環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082）
0 前言
模塊化施工作為第三代核電AP1000的主要特點(diǎn)，具有平行施工和避免交叉施工的特點(diǎn)，能大大縮短現(xiàn)場施工時(shí)間和難度。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能的不同，AP1000的模塊分為結(jié)構(gòu)模塊和設(shè)備模塊，其中結(jié)構(gòu)模塊又分為CA、CB、CS和CH結(jié)構(gòu)模塊。在此研究的是CA結(jié)構(gòu)模塊，由鋼板、型鋼和剪力釘?shù)冉M成，其取代了傳統(tǒng)的棒式鋼筋綁扎和模板材料支設(shè)，一旦模塊就位即可澆注混凝土形成完整的廠房結(jié)構(gòu)。
1 剪力釘設(shè)計(jì)要求
剪力釘作為CA結(jié)構(gòu)模塊上的重要組件，其主要作用是將鋼板和混凝土結(jié)合為一個(gè)整體，使二者共同抵抗外力作用。本研究中“剪力釘”一詞是來自AP1000設(shè)計(jì)文件中的直譯，所受的力主要為剪力，但有時(shí)也承受一些拉拔力。典型的CA結(jié)構(gòu)模塊如圖1所示。
圖1 典型CA結(jié)構(gòu)模塊Fig.1 Typical CA structural module
1.1 材質(zhì)
CA結(jié)構(gòu)模塊墻板主要為碳鋼的A36和雙相不銹鋼的 A240 S32101，壁厚有 12.7 mm，25.4 mm，38 mm三種；所采用的剪力釘材質(zhì)有碳鋼和不銹鋼兩種，碳鋼剪力釘材質(zhì)為冷加工碳鋼棒材ASTM A108（后因采購原因變更為日本牌號SWRCH15A/SWRCH18A），不銹鋼剪力釘為ASTM A276316L。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，碳鋼剪力釘可焊接在碳鋼板或不銹鋼板上，不銹鋼剪力釘焊接在不銹鋼板上。剪力釘?shù)闹饕瘜W(xué)成分見表1，剪力釘?shù)牧W(xué)性能要求見表2。
表2 剪力釘機(jī)械性能要求Tab.2 Mechanical property requirements of shear stud
1.2 型號
CA模塊所采用的剪力釘為頭部凸出型，滿足AWS D1.1:2000[1]和 AWS D1.6:1999[2]的要求，其基本與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)[3]的圓柱頭焊釘要求一致，如圖2所示。
圖2 剪力釘外形與尺寸Fig.2 Shear stud shape and size
剪力釘?shù)闹睆讲粦?yīng)大于母材厚度的3倍，現(xiàn)場采用的剪力釘公稱直徑主要有15.9 mm、19 mm兩種，公稱長度要求均為152.4 mm。碳鋼和不銹鋼剪力釘?shù)木唧w尺寸要求見表3。在選擇剪力釘時(shí)，應(yīng)考慮剪力釘在焊接過程中的縮短量，直徑15.9 mm，19 mm的剪力釘一般預(yù)留約5 mm的縮短量[4]。
1.3 焊接要求
剪力釘?shù)暮附訄?zhí)行AWS D1.1:2000《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》和AWS D1.6:1999《不銹鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》及相關(guān)設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)場采用兩種方法進(jìn)行焊接，即以電弧螺柱焊（SW）為主，采用手持式電弧螺柱焊槍進(jìn)行焊接；焊條電弧焊(SMAW)為輔，進(jìn)行局部返修和補(bǔ)焊。
表3 剪力釘?shù)某叽绾凸頣ab.3 Shear stud size and tolerance
通常情況下，CA模塊上直徑15.9 mm、19 mm的剪力釘焊接中心間距要求分別為152.4 mm和254 mm，偏差要求為±10%。剪力釘?shù)亩瞬烤嚯x墻體板材端部的距離不小于剪力釘直徑加3 mm。
典型的剪力釘布置如圖3所示。
圖3 典型的剪力釘布置Fig.3 Typical arrangement of shear stud
2 螺柱焊
剪力釘螺柱焊除按照AWS D1.1和AWS D1.6的要求進(jìn)行之外，還有特殊要求。
2.1 評定要求
對于碳鋼剪力釘與碳鋼板焊接，評定的要求與AWS D1.1相一致，即確定的工藝和參數(shù)，每種直徑、焊接位置和母材表面幾何形狀的情況下，連續(xù)焊接10個(gè)適宜參數(shù)的焊縫，并以以下三種方法任選1個(gè)或幾個(gè)進(jìn)行試驗(yàn)：正反方向交替30°彎曲至斷裂、90°彎曲或拉伸試驗(yàn)。
而對于碳鋼剪力釘與雙相不銹鋼母材以及不銹鋼剪力釘與雙相不銹鋼母材，則較標(biāo)準(zhǔn)提高了要求。需要在確定的工藝和參數(shù)，每種直徑、焊接位置和母材表面幾何形狀的情況下，連續(xù)焊接15個(gè)適宜參數(shù)的焊縫、15個(gè)高于適宜參數(shù)10%電流的焊縫、以及15個(gè)低于適宜參數(shù)10%電流的焊縫。這其中每一種參數(shù)的15個(gè)試樣又需要分別進(jìn)行5個(gè)拉伸、5個(gè)90°彎曲、5個(gè)宏觀金相檢驗(yàn)。此外，碳鋼剪力釘與雙相不銹鋼的焊縫還需要加做1個(gè)熱影響區(qū)的微觀硬度試驗(yàn)。
宏觀金相的檢驗(yàn)要求是為了驗(yàn)證選用的焊接工藝參數(shù)不會對雙相不銹鋼S32101母材產(chǎn)生不利影響，因?yàn)殡p相不銹鋼墻體要起到抗腐蝕、鋼筋混凝土以及液體保持等多重作用。
2.2 彎曲試驗(yàn)要求
作為剪力釘焊后檢驗(yàn)的一個(gè)重要方法，彎曲試驗(yàn)在螺柱焊后及手工補(bǔ)焊后均有要求。具體內(nèi)容如表4所示。
表4 剪力釘彎曲試驗(yàn)要求
彎曲試驗(yàn)后，只要螺柱沒有斷裂跡象，可在模塊上保留其彎曲狀態(tài)。鑒于CA結(jié)構(gòu)模塊的重要程度，剪力釘?shù)纳a(chǎn)前試驗(yàn)不能在模塊上進(jìn)行，必須在其他材質(zhì)和厚度類似的非產(chǎn)品構(gòu)件上進(jìn)行。
2.3 操作人員資格要求
通常情況下，進(jìn)行生產(chǎn)前試驗(yàn)以及按照生產(chǎn)前試驗(yàn)進(jìn)行2個(gè)螺柱焊接并彎曲試驗(yàn)的焊工即可從事產(chǎn)品的螺柱焊。但在此基礎(chǔ)上，又增加了以下要求：每個(gè)焊接操作工在開始一段連續(xù)操作的前10個(gè)剪力釘均需進(jìn)行檢驗(yàn)；若這10個(gè)剪力釘中的任何一個(gè)失敗，則其之后再需要另作10個(gè)進(jìn)行檢驗(yàn)。如果在這最初的檢驗(yàn)批次中超過1個(gè)存在缺陷，則操作工需離崗再培訓(xùn)，并再次進(jìn)行操作評定。
3 焊條電弧焊
3.1 剪力釘補(bǔ)焊
剪力釘手工補(bǔ)焊必須由具有資質(zhì)的合格焊工使用低氫焊條，以可適用的WPS，應(yīng)用于以下三種情形：
（1）螺柱焊后無360°飛邊的，在缺少飛邊處補(bǔ)加角焊縫。
（2）實(shí)際施工中，對某一部分剪力釘目檢合格，但對其焊接質(zhì)量存在懷疑，可補(bǔ)加彎曲試驗(yàn)。由于所處位置操作困難，為避免剪力釘一旦彎曲試驗(yàn)失敗而帶來的返修困難，可先通過焊條電弧焊增加一周角焊縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后再進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。
（3）剪力釘因各種原因去除后，因位置困難無法進(jìn)行螺柱焊而進(jìn)行焊條電弧焊。這種情況下，在焊接前應(yīng)將新替換的剪力釘端部中心引弧結(jié)的焊劑打磨去除，使剪力釘焊接端平整并垂直于母材緊密接觸，以確保圍繞剪力釘?shù)慕呛缚p能夠順利實(shí)施。
以上各類手工補(bǔ)焊后均應(yīng)進(jìn)行目視檢驗(yàn)，并且待母材和剪力釘溫度降低至室溫后再進(jìn)行15°的彎曲試驗(yàn)。
3.2 母材補(bǔ)焊
在剪力釘去除過程中，若與其相連的母材受損以致壁厚或平面度低于設(shè)計(jì)值，則需要對母材進(jìn)行補(bǔ)焊返修。這種情況多發(fā)生在彎曲試驗(yàn)失敗，剪力釘斷裂或焊縫出現(xiàn)裂紋，而導(dǎo)致母材受損。
若母材僅是被局部拉出，則受損位置及周圍25 mm范圍內(nèi)的表面應(yīng)打磨清理至光潔表面；若裂紋擴(kuò)展至母材表面，則應(yīng)打磨去除母材上的裂紋和超出裂紋兩端各50 mm至光潔表面。母材打磨后，按照與母材焊接相匹配的WPS進(jìn)行堆焊修補(bǔ)。堆焊修補(bǔ)需要高出母材表面1～3 mm，然后將焊縫打磨至與周邊母材平齊。最后對返修區(qū)域進(jìn)行超聲測厚目視檢驗(yàn)及滲透檢驗(yàn)至合格。
4 質(zhì)量控制
在現(xiàn)場施工中，如有少量的或偶然的剪力釘不合格，不認(rèn)為是一個(gè)質(zhì)量事件。但如果按第2節(jié)的螺柱焊批量操作過程中，當(dāng)一個(gè)子模塊上剪力釘不合格數(shù)量超過4個(gè)，或者按第3節(jié)的焊條電弧焊進(jìn)行剪力釘補(bǔ)焊一次后仍然不合格，則現(xiàn)場需要開啟“不符合項(xiàng)報(bào)告”記錄這一狀況，并提出解決方案來確保返修質(zhì)量。
5 現(xiàn)場設(shè)計(jì)變更
AP1000項(xiàng)目邊設(shè)計(jì)、邊施工的特點(diǎn)決定了設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)從圖紙到實(shí)物的過程不可避免地存在相互沖突的地方，這就需要進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)計(jì)變更以解決這些沖突的問題。涉及到剪力釘，往往是剪力釘之間或剪力釘與其他組件之間的干涉，如子模塊之間的剪力釘干涉，剪力釘與臨時(shí)吊耳、管道保溫層、孔洞以及泄漏槽的干涉等，在這些情況下，就需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行必要的變更來確保施工的順利進(jìn)行。
5.1 剪力釘?shù)呐R時(shí)去除
現(xiàn)場施工中，部分剪力釘在模塊組裝過程中因與其他子模塊干涉，或在吊裝過程中與臨時(shí)吊耳干涉，而不得不臨時(shí)去除，待相關(guān)工作完成后再重新焊接。
如CA01模塊6#組合件頂部臨時(shí)吊耳附件板與模塊墻體內(nèi)側(cè)剪力釘及型鋼的干涉，就需要在拼裝6個(gè)臨時(shí)吊耳前將影響內(nèi)區(qū)域的剪力釘和角鋼剪切和移除。待6#組件翻轉(zhuǎn)豎立后，6個(gè)臨時(shí)吊耳去除，再安裝焊接新的剪力釘和角鋼。
剪力釘去除時(shí)，為避免損傷母材，應(yīng)先將剪力釘在根部上方1～2 mm處切斷，然后用磨光機(jī)仔細(xì)打磨至母材表面與周邊齊平并光滑，再對打磨區(qū)域進(jìn)行滲透檢驗(yàn)確保表面質(zhì)量。
5.2 剪力釘?shù)牟糠旨羟?/h3>
在現(xiàn)場子模塊拼裝過程中，為了節(jié)約時(shí)間及避免剪力釘去除而帶來的可能導(dǎo)致母材受損的風(fēng)險(xiǎn)，在一定條件下會允許對需要移除的剪力釘進(jìn)行部分剪切。
如CA01-48子模塊與CA01-19子模塊各自的不銹鋼剪力釘在模塊安裝過程中相互碰撞，現(xiàn)場采取的措施是將碰撞區(qū)域中CA01-48子模塊上的剪力釘向上移動76 mm，以消除相互間的干涉。對于CA01-48子模塊上原有的剪力釘，一部分在安裝過程中碰撞掉了，這部分必須對母材進(jìn)行打磨光滑平整，必要的予以母材返修；另一部分則允許對剪力釘進(jìn)行部分切割，從母材表面算起保留5～10 mm的長度。
對于保留的半截剪力釘，只需對其原有焊縫處進(jìn)行目視檢查，以確保母材沒有受損即可。5～10 mm長度的剪力釘剩余部分將提供微小的混凝土錨固力。這一剪切方案即減少了工作量，避免了風(fēng)險(xiǎn)，又對子模塊沒有不利的影響。
5.3 剪力釘?shù)闹匦虏贾?/h3>
現(xiàn)場施工中還會遇到剪力釘與泄露槽、孔洞或保溫層等的干涉。一般來說，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常會考慮管道貫穿件和剪力釘?shù)奈恢?，以避免引起相互干涉，但卻容易忽略保溫層的厚度帶來的與剪力釘?shù)母缮妗?/p>
如CA20模塊貫穿件12272-ML-P06需要進(jìn)行保溫包裹，包裹厚度25 mm。由于CA20模塊墻體內(nèi)的剪力釘與貫穿件之間距離僅為7 mm，導(dǎo)致貫穿件無法進(jìn)行包裹。當(dāng)這一情況出現(xiàn)時(shí)，施工現(xiàn)場允許對阻礙保溫的少部分剪力釘進(jìn)行彎曲15°以避開保溫層。剪力釘彎曲后并不影響其強(qiáng)度，僅略微減小了其預(yù)埋的長度。但若彎曲后仍不能解決問題，則允許在剪力釘設(shè)計(jì)位置50 mm半徑范圍內(nèi)重新布置。
少部分剪力釘?shù)闹匦虏贾?，如僅是2～3個(gè)剪力釘之間的間隙變小及所在區(qū)域的局部應(yīng)力增大，總體而言依然能保持墻體與混凝土之間的連接。
6 結(jié)論
本研究系統(tǒng)闡述了應(yīng)用于CA模塊的剪力釘焊接，通過對剪力釘?shù)脑O(shè)計(jì)、焊接以及現(xiàn)場解決方案等全過程的描述，為工程技術(shù)人員提供了一個(gè)完整清晰的參考和指導(dǎo)，并為AP1000后續(xù)項(xiàng)目的該類問題提供了有益的借鑒。
[1]AWS D1.1：2000，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].
[2]AWS D1.6：1999，不銹鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].
[3]GB/T 10433-2002，電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘[S].
[4]王文其.焊接新技術(shù)新工藝實(shí)用指導(dǎo)手冊[M].黑龍江：黑龍江文化電子音像出版社，2007：610-617.
猜你喜歡
裝備制造技術(shù)(2021年4期)2021-08-05 07:39:44
山東冶金(2019年6期)2020-01-06 07:45:58
電子制作(2018年18期)2018-11-14 01:48:22
西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)(2018年4期)2018-08-02 05:42:48
焊接(2016年5期)2016-02-27 13:04:48
焊接(2015年11期)2015-07-18 11:12:46
焊接(2015年4期)2015-07-18 11:02:48
焊接(2015年2期)2015-07-18 11:02:39
裝備環(huán)境工程(2015年4期)2015-02-28 01:20:03
機(jī)械制造文摘(焊接分冊)(2014年4期)2014-03-20 13:57:40
