CN103128427A - 一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法，包括如下步骤：1)选择焊接材料；2)在焊接作业区域搭设防风棚；3)焊接前用电炉板对坡口及其两侧各300MM范围内均匀加热，4)焊接过程中对点焊临时固定的进行碳弧气刨清除，防止存在裂纹等缺陷，5)圆管柱与铸钢件对接要求两名焊工沿圆周分区同时、对称施焊，6)焊接工作结束后，立即进行紧急后热措施；本发工艺流程简单，操作方便，低温状态下焊接不易产生裂纹，焊接质量好，满足了使用要求。

Description

一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法

技术领域：

本发明主要涉及一种铸钢焊接方法，尤其涉及一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法。

背景技术：

铸钢节点就是用焊接的方法将铸铁同钢铁两种不同材质的材料焊接到一起，形成一个节点，铸钢节点因其具有良好的加工性能、复杂多样的建筑造型等性能，目前在一些大跨度空间管桁架钢结构中开始逐步推广使用，特别是在处理复杂的交汇节点上，铸钢节点有着得天独厚的优势，然而，由于铸钢一般碳当量较高，杂质尤其是S、P含量难以控制，同时铸态组织晶粒粗大，导致铸钢的焊接性较差，对焊接工艺的要求很高，主要是减少残余应力，防止焊接裂纹的产生，尤其是在低温环境下，铸钢节点的焊接难度非常大，低温环境下焊接容易产生冷裂纹，焊接方法、层间温度的控制、焊接热输入、焊后保温等各个方面都需要有严格的体系才能有效的防止焊接冷裂纹的产生，如何才能在低温环境下保证焊接的质量，在低温状态下选择合理的焊材，如何有效地避免低温环境下焊接冷裂纹的产生，我国冬季施工的地区广泛，因此低温状态下铸钢件节点焊接技术的成熟，对建筑钢结构的冬季施工具有一定的实用技术和推广意义。

发明内容：

本发明的目的是为了弥补已有技术的不足，提供了一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法，它具有工艺流程简单，操作方便，低温状态下焊接不易产生裂纹，焊接质量好，满足了使用要求等优点。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法，包括如下步骤：

1)选择焊接材料；

2)在焊接作业区域搭设防风棚，焊接作业区域的响度湿度控制在80％以内，防风棚可防止雨雪和风对焊缝产生影响；

3)焊接前用电炉板对坡口及其两侧各300MM范围内均匀加热，加热至300℃，并用测温计量温度，防止温度不符合要求；

4)焊接过程中对点焊临时固定的进行碳弧气刨清除，防止存在裂纹等缺陷，注意清除后用砂轮机将氧化物打磨干净，严禁出现气孔和裂纹等缺陷，如果存在缺陷时必须处理后重新施焊；

5)圆管柱与铸钢件对接要求两名焊工沿圆周分区同时、对称施焊，每一层焊接的起弧点相距30～50mm；

6)焊接工作结束后，立即进行紧急后热措施；

7)检测，检测铸件及焊口，

①焊接区域缓慢冷却24h后对焊缝外观进行检查，主要检查有无延迟裂纹产生及热影响区变形，然后对表面进行磁粉或渗透探伤，合格后进行超声波探伤，

②铸件的探伤要求：管口焊缝区域150mm以内范围，按GB7233-87《铸钢件超声探伤及质量评定方法》进行超声波100％检测，质量等级为II级，

③禁用水质耦合剂，以防钢结构结冻，

④表面探伤按GB9444采用磁粉表面探伤或按GB9443采用渗透法探伤，II级合格。

所述的焊接材料采用CO2气体保护焊，CO2气体保护焊丝选用H08Mn2SiA。整个焊接的焊接坡口形式采用在无缝钢管开单面V型坡口，在保证焊透的前提下采用小角度、窄间隙焊接坡口，以减少收缩量，并采用小热输入量、小焊道、多道多层焊接方法以减少收缩量，焊接工艺及焊接参数如下：

1)焊接打底：层间温度：80-200℃，电压：30-32A，电流：200～220，焊接速度：13～19cm/min，焊接层次：1层1道，气体流量：25L/min，CO2气压：≥1Mpa，焊材：φ1.2；

2)焊接填充：层间温度：80-200℃，电压：34-36A，电流：240～260，焊接速度：13～19cm/min，焊接层次：6层21道，气体流量：25L/min，CO2气压：≥1Mpa，焊材：φ1.2；

3)焊接盖面：层间温度：80-200℃，电压：32-36A，电流：240～260，焊接速度：13～19cm/min，焊接层次：1层5道，气体流量：25L/min，CO2气压：≥1Mpa，焊材：φ1.2；

3)焊后清理：焊后探伤、清理。

焊材和母材的化学成分见表1，焊材和母材的机械性能见表2；焊接工艺参数见表3；

表1焊材和母材的化学成分

材料名称

C

Mn

Si

Ni

P

S

H08Mn2SiA

≤0.11

1.8～2.1

0.65～0.95

≤0.3

≤0.03

≤0.03

Q345B

≤0.20

1.0～1.6

≤0.55

-

≤0.04

≤0.04

铸钢

0.15～0.20

1.0～1.3

0.2～0.6

≤0.4

≤0.03

≤0.03

表2焊材和母材的机械性能

材料名称	σb/Mpa	σs/Mpa	δ/％	冲击功
					H08Mn2SiA	490	372	20	≥47(室温)
Q345B	≥470	≥345	21	≥34(+20℃)
					铸钢	≥450	≥300	22	≥40(室温)

表3焊接工艺参数

所述的紧急后热工艺步骤如下：

1)用电炉板对焊缝两侧各300mm范围内均匀加热，温度为250～350℃，时间为1.5～2h，

2)采用岩棉保温缓冷。

通过以上工艺，即可实现铸钢支座与Q345B大口径无缝钢管的对接焊接。

本发明的优点是：

本发工艺流程简单，操作方便，低温状态下焊接不易产生裂纹，焊接质量好，满足了使用要求。

具体实施方式：

一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法，包括如下步骤：

1)选择焊接材料；

2)在焊接作业区域搭设防风棚，焊接作业区域的响度湿度控制在80％以内；

3)焊接前用电炉板对坡口及其两侧各300MM范围内均匀加热，加热至300℃；

4)焊接过程中对点焊临时固定的进行碳弧气刨清除，防止存在裂纹等缺陷，

5)圆管柱与铸钢件对接要求两名焊工沿圆周分区同时、对称施焊，每一层焊接的起弧点相距30～50mm；

6)焊接工作结束后，立即进行紧急后热措施。所述的焊接材料采用CO2气体保护焊，CO2气体保护焊丝选用H08Mn2SiA。整个焊接的焊接坡口形式采用在无缝钢管开单面V型坡口，且焊接工艺及焊接参数如下：

1)焊接打底：层间温度：80-200℃，电压：30-32A，电流：200～220，焊接速度：13～19cm/min，焊接层次：1层1道，气体流量：25L/min，CO2气压：≥1Mpa，焊材：φ1.2；

2)焊接填充：层间温度：80-200℃，电压：34-36A，电流：240～260，焊接速度：13～19cm/min，焊接层次：6层21道，气体流量：25L/min，CO2气压：≥1Mpa，焊材：φ1.2；

3)焊接盖面：层间温度：80-200℃，电压：32-36A，电流：240～260，焊接速度：13～19cm/min，焊接层次：1层5道，气体流量：25L/min，CO2气压：≥1Mpa，焊材：φ1.2；

3)焊后清理：焊后探伤、清理。

所述的紧急后热工艺步骤如下：

1)用电炉板对焊缝两侧各300mm范围内均匀加热，温度为250～350℃，时间为1.5～2h，

2)采用岩棉保温缓冷。

实施例：北京某大厦钢结构工程玻璃房子所有柱脚支座都采用铸钢件，鉴于强度要求，采用欧盟标准材料作为铸钢件的母材，工程位于北京市东城区某区，总建筑面积59187m²，其中地上建筑面积40767m²，地下建筑面积18420m²；由于施工工期定在冬季，低温环境下焊接不可避免，我公司结合客户的要求、环境控制，质量等要求，采用自己研发的低温焊接工艺，经现场检验施工地点由钢框架-砼筒体混合主结构、玻璃房子、悬挑雨篷组成；结构用钢材等级为Q345B；玻璃房子由9根钢结构圆管柱与箱形梁组成承重体系；欧盟标准Din En 10293中G20Mn5作为铸钢件母材；非加工外表面粗糙度应达到(参照GB6060.1-85标准中样块)Ra≤25μm，允许打磨、喷砂或喷丸处理。其圆管柱(φ550*50)与基础柱脚支座采用铸钢件与无缝钢管对接焊接，本工程铸钢支座节点是铸钢锥头和无缝钢管对接，再结合上述一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法进行焊接。焊接用途的铸钢件材料可按GB/T 7659-2010焊接结构用铸造碳钢件标准选择，该标准有3个牌号，最高牌号是ZG275-485H。近年高牌号钢材应用越来越普遍，我国铸钢件标准没有与之相当的牌号，现多参照DIN EN 10293-2005选择材料，采用G20Mn5，该材料焊接性能一般，其屈服强度≥300MPa，抗拉强度≥450MPa，铸钢件基本能达到与Q345B钢材相当的机械性能及化学成分。

Claims (4)

1.一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)选择焊接材料；

2)在焊接作业区域搭设防风棚，焊接作业区域的响度湿度控制在80％以内；

3)焊接前用电炉板对坡口及其两侧各300MM范围内均匀加热，加热至300℃；

4)焊接过程中对点焊临时固定的进行碳弧气刨清除，防止存在裂纹等缺陷，

5)圆管柱与铸钢件对接要求两名焊工沿圆周分区同时、对称施焊，每一层焊接的起弧点相距30～50mm；

6)焊接工作结束后，立即进行紧急后热措施；

7)检测，检测铸件及焊口，

①焊接区域缓慢冷却24h后对焊缝外观进行检查，

②铸件探伤：管口焊缝区域150mm以内范围探伤，

③禁用水质耦合剂，以防钢结构结冻；

④表面探伤：按GB9444采用磁粉表面探伤或按GB9443采用渗透法探伤。

2.根据权利要求1所述的一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法，其特征在于：所述的焊接材料采用CO2气体保护焊，CO2气体保护焊丝选用H08Mn2SiA。

3.根据权利要求1所述的一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法，其特征在于：整个焊接的焊接坡口形式采用在无缝钢管开单面V型坡口，且焊接工艺及焊接参数如下：

1)焊接打底，层间温度：80-200℃，电压：30-32A，电流：200～220，焊接速度：13-19cm/min，焊接层次：1层1道，气体流量：25L/min，CO2气压：≥1Mpa，焊材：φ1.2；

2)焊接填充，层间温度：80-200℃，电压：34-36A，电流：240～260，焊接速度：13-19cm/min，焊接层次：6层21道，气体流量：25L/min，CO2气压：≥1Mpa，焊材：φ1.2；

3)焊接盖面，层间温度：80-200℃，电压：32-36A，电流：240～260，焊接速度：13-19cm/min，焊接层次：1层5道，气体流量：25L/min，C02气压：≥1Mpa，焊材：φ1.2；

3)焊后清理：焊后探伤、清理。

4.根据权利要求1所述的一种低温状态下大型铸钢节点的焊接施工方法，其特征在于：所述的紧急后热工艺步骤如下：

1)用电炉板对焊缝两侧各300mm范围内均匀加热，温度为250～350℃，时间为1.5～2h，

2)采用岩棉保温缓冷。