宋明夏 宋統(tǒng)戰(zhàn) 岳永巧
唐麟 明瑞云
卓人塔工程鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制技術
宋明夏 宋統(tǒng)戰(zhàn) 岳永巧
通過對不等邊四方體鋼管塔形高聳鋼結(jié)構(gòu)制作過程工藝的分析,總結(jié)鋼管筒裝塔式結(jié)構(gòu)焊接變形的控制技術,為類似結(jié)構(gòu)形狀構(gòu)件的制作、保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高經(jīng)濟效益提供借鑒。
河南師大附中雙語國際學校卓人塔工程位于新鄉(xiāng)市新東大道和東文路交叉口西南角。本工程結(jié)構(gòu)形式為筒狀高聳結(jié)構(gòu),塔底約3 600mm×5 700mm,塔尖高度36.0m,內(nèi)部中空,鋼柱采用無縫鋼管,鋼梁采用熱軋H型鋼,材質(zhì)均為Q235B,四邊長不對稱,內(nèi)角度分別為:71°、91°、108°和90°。由于結(jié)構(gòu)復雜,水平撐和斜撐安裝難度大,故采用在工廠加工并進行預拼裝、現(xiàn)場吊裝拼裝、空中焊接的施工方法。
卓人塔的鋼結(jié)構(gòu)形式主要由H型鋼、圓鋼管、連接鋼板焊接而成,結(jié)構(gòu)復雜且不規(guī)則,平臺處轉(zhuǎn)角牛腿加工難度大,因此角度定位是本工程的難點。
卓人塔在標高1m處的水平截面如圖1所示。由圖可看出是不等邊且不規(guī)則四個內(nèi)角度不相等,所以如何控制其安裝精度保證現(xiàn)場順利吊裝,是本工程的重點。
由于卓人塔是圓管柱筒狀層間高聳變截面結(jié)構(gòu),每層平臺梁拐角連接結(jié)構(gòu)角度各不相同以及此構(gòu)件在圓管上的定位存在難度,也是本工程的難點。某層牛腿部件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
制作總體思路:數(shù)控切割下料、地胎分片組對、定位焊接、每段整體預拼、段之間預拼裝、編號、拆分成片、焊接、除銹及涂裝。
(1)主管下料 第一段管長按分段處長度(即分段處標高至柱腳板全長),但柱腳板處的坡口和角度先不要加工,確定尺寸后再加工。每段共四件,其余三段做法相同。平臺梁和柱間連接板、斜撐用H型鋼均按圖樣制作,斜撐之間先采用定位焊。
翼緣牛腿角度是關鍵,應采用整體數(shù)控切割下料,角度應精確控制在±0.1°范圍內(nèi)。兩上下帶圓環(huán)的翼緣之間的腹板先點焊成部件,待預拼后再焊接。
柱撐連接板按圖樣下料制作,按要求先定位焊在相應的位置上。
圖1 卓人塔水平截面示意
圖2 卓人塔牛腿構(gòu)件翼緣板結(jié)構(gòu)
(2)分片組裝 在平整的胎架上劃出兩軸中心線,焊接定位塊,先擺放圓管柱到位,組裝示意如圖3所示。然后組裝平臺梁、斜撐,對組裝好的兩片由質(zhì)檢部專職檢驗員進行檢驗核對尺寸,是否符合設計要求。
(3)每段預拼裝 將組裝好的跨度最大的一片置于平臺上面,先將兩片之間的平臺梁相連,然后組裝水平撐最后組裝斜撐,需要加輔助撐以保安全,分段組裝如圖4所示。
(4)半自動氣體保護焊焊接時為了減少熱輸入進而控制變形,采用成形良好和焊接飛濺量少的藥芯焊絲氣體保護焊,盡量采取對稱、從中間向兩端施焊措施,藥芯CO2氣體保護焊焊接參數(shù)如表1所示,焊縫力學性能如表2所示。
(5)段與段之間預拼裝 為保證現(xiàn)場安裝精度,當每節(jié)焊接完畢經(jīng)檢查合格后,還需要每兩段之間進行工廠內(nèi)預拼,確保到現(xiàn)場順利吊裝,兩段預拼裝如圖5所示。先將最底一段置于胎架上,然后再將上一段吊置胎架與之對接,若誤差過大可適當通過擴孔來調(diào)整。
圖3 單元組裝
圖4 最底段預拼裝
表1 焊接參數(shù)
表2 焊縫力學性能
圖5 兩段預拼裝
經(jīng)檢查符合要求后,對各連接接口處做對合標記、中心線、對合線、標高線、水平線標記,并用樣沖打出同時做好各種數(shù)據(jù)的測量記錄表,提供現(xiàn)場安裝使用。
(6)焊接結(jié)果分析 河南師大卓人塔全焊接筒狀高聳變截面塔的制作和焊接,按照以上裝配焊接工藝,很好地控制了其焊接變形。構(gòu)件整體裝配焊接后檢測,其彎曲、扭曲、波浪及收縮等變形和尺寸都在設計要求和GB50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》范圍之內(nèi),為后續(xù)現(xiàn)場安裝工作提供了方便。
經(jīng)過細心安排,科學管理,合理選擇焊接方法、焊接順序以及焊接參數(shù)并嚴格執(zhí)行,是有效控制全焊接高聳塔形結(jié)構(gòu)焊接變形的關鍵。
控制應力變形,減少矯正,保證了塔架在現(xiàn)場安裝過程的順利進行,贏得了工期,為今后類似工程提供了借鑒。
唐麟 明瑞云
【摘要】以貴州省銅仁市農(nóng)夫山泉工廠“跨錦江鋼管拱橋”工程施工為例,針對懸掛鋼管產(chǎn)生焊接裂紋而采用馬鞍型筋板加固、汽油浸泡麻繩預熱加溫的焊接工藝,從而有效控制了懸掛鋼管的焊接質(zhì)量。
宋統(tǒng)戰(zhàn)、岳永巧,河南天豐鋼結(jié)構(gòu)有限公司。