CN104227182A - 工字钢主焊缝不清根全熔透i级构件的成型工艺 - Google Patents

工字钢主焊缝不清根全熔透i级构件的成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺,涉及一种轻型薄壁工字钢的成型工艺。它包括准备板材，对板材进行焊接工艺性试验，对翼缘板进行下料切割以形成工艺坡口，对工艺三角加劲板进行切割或剪切校平，工艺三角加劲板定位施满焊(单侧、单面)，工字钢埋弧门焊焊接，工字钢腹板主焊缝超声波UT探伤检查，将检查合格后的工字钢构件转入下一工序。本发明在焊接工字钢时，不仅能保证焊缝的质量等级达到完全熔透焊I级的要求，工字钢变形小，而且不需要对焊道反面进行清根处理，也不需要再依次对焊道反面进行打底、填充和盖面操作，生产成本较低，生产效率较高，符合技术先进、节能、环保的施工要求。

Description

工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺
技术领域
本发明涉及一种轻型薄壁工字钢的成型工艺，具体的说是一种工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺。 
背景技术
轻型薄壁工字钢构件在建筑钢结构中应用非常广泛，上述构件也常用于工业厂房屋架、吊车梁承重、钢立柱承重、机械承重平台等领域。 
目前，轻型薄壁工字钢构件主要采用焊接的方式进行生产，现有技术在制作主焊缝为全熔透I级焊缝的轻型薄壁工字钢构件时，通常采用厚度为6～8mm的钢板作为工字钢的腹板，并在所述腹板两端开设单边V型的工艺坡口，然后将带有V型工艺坡口的腹板与翼缘板进行拼装焊接。 
在焊接翼缘板和腹板时，首先要在腹板上留一定的坡口钝边和装配间隙，接着通过适当的反变形控制，对翼缘板与腹板之间的焊道进行正面焊接，在正面焊接完成后，对翼缘板与腹板之间的焊道的反面依次进行清根、打底、填充和盖面操作，上述现有技术是通过碳弧气刨对中厚板进行清根的，通过CO2焊对完成正面焊接的工字钢构件依次进行打底焊、填充焊，通过埋弧焊对中厚板进行盖面焊。 
上述现有技术方案在制作轻型薄壁工字钢构件时，不仅需要对翼缘板与腹板之间的焊道的反面依次进行清根、打底、填充和盖面操作，操作较复杂，耗时较长，成本投入较高，而且工人劳动强度大，生产效率较低，板块变形不易控制，产品合格率不高，因此有必要进行改进。 
发明内容
本发明的目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺。 
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：工字钢主焊缝不清根全熔 透I级构件的成型工艺，其特征在于：它包括如下工艺步骤，步骤1：准备若干翼缘板、若干工艺三角加劲板和若干腹板；步骤2：对翼缘板和腹板进行焊接性工艺试验，检查翼缘板焊接性和腹板焊接性的优劣，选择经检查合格后的翼缘板和腹板进入下一步操作；步骤3：对翼缘板和工艺三角加劲板进行切割或剪切校平，使工艺三角加劲板的厚度大于翼缘板的厚度，并使工艺三角加劲板的其中一个长边能够与翼缘板棱边的垂直面齐平，工艺三角加劲板的另一个长边能够与腹板中心线的垂直面齐平；步骤4：采用组合下料的方式对腹板两端进行切割，使腹板两端形成单边V型的工艺坡口；步骤5：根据设计图纸，确定腹板和翼缘板的相对位置，将翼缘板与腹板放置在用于组工字钢的组立机上，并在组立机上对翼缘板和腹板进行顶紧紧固组立；步骤6：在腹板的两端放置用于紧固腹板和翼缘板的工艺三角加劲板，所述工艺三角加劲板分别为第一工艺三角板和第二工艺三角板，所述两个工艺三角加劲板均置于腹板上留有坡口钝边的一侧，工艺三角加劲板的其中一个长边与翼缘板接触，工艺三角加劲板的另一个长边与腹板接触；步骤7：在工艺三角加劲板的单侧实施满焊焊接以形成单侧焊道，使工艺三角加劲板、翼缘板和腹板连接成一个整体；步骤8：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板和腹板倾斜的放置在门焊机架上，并在门焊机架上首次焊接腹板和翼缘板，所述首次焊接的焊接部位为翼缘板的其中一个工艺坡口与腹板的连接处；步骤9：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板和腹板进行第一次翻身并倾斜放置在门焊机架上，在门焊机架上第二次焊接腹板和翼缘板，所述第二次焊接的焊接部位为翼缘板的另一个工艺坡口与腹板的连接处；步骤10：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板和腹板进行二次翻身并倾斜放置在门焊机架上，拆除第一工艺三角板，并修磨翼缘板和腹板上的焊疤，然后在门焊机架上第三次焊接腹板和翼缘板，所述第三次焊接的焊接部位为与第一工艺三角板对应的其中一个钝边与腹板的连接处；步骤11：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板和腹板进行三次翻身并倾斜放置在门焊机架上，拆除第二工艺三角板，并修磨翼缘板和腹板上的焊疤，然后在门焊机架上第四次焊接腹板和翼缘板，所述第四次焊接的焊接部位为与第二工艺三角板对应的另一个钝边与腹板 的连接处；步骤12：对腹板和翼缘板的连接处进行超声波UT探伤检查，选出其中的合格品进入下一道工序。 
在上述技术方案中，所述V型的工艺坡口的坡角а为20°～25°，坡口边距L为8～15mm，坡口钝边的长度n为0.8～2.5mm。 
在上述技术方案中，所述工艺三角加劲板的厚度比翼缘板的厚度大1.5～6mm。 
在上述技术方案中，所述连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板和腹板呈45°倾斜的放置在门焊机架上。 
在上述技术方案中，所述首次焊接的焊接电流为480～580A，焊接电压为31～33V，焊接速度为80～95cm/min。 
在上述技术方案中，所述第二次焊接的焊接电流为520～600A，焊接电压为31～33V，焊接速度为80～90cm/min。 
在上述技术方案中，所述第三次焊接的焊接电流为比首次焊接的焊接电流大40～120A，第三次焊接的焊接电压比首次焊接的焊接电压升高1～4V，第三次焊接的焊接速度为85～95cm/min。 
在上述技术方案中，所述第四次焊接的焊接电流为550～650A，第四次焊接的焊接电压比首次焊接的焊接电压升高1～4V，第四次焊接的焊接速度为85～95cm/min。 
本发明在结构上与现有技术相比,增设了用于紧固翼缘板和腹板的工艺三角加劲板，且工艺三角加劲板安装在腹板上留有坡口钝边的一侧，工艺三角加劲板为工艺倒角为30*30mm的三角板。 
在门焊机架上焊接翼缘板和腹板时，工艺三角加劲板不仅能够保证焊缝的应力有效释放，防止翼缘板与腹板不会因焊接应力的蠕变应力变化而产生过大的变形，而且还能够增加翼缘板与腹板抵抗变形的强度。 
本发明在对翼缘板与腹板之间的焊道完成正面焊接后，不需要再对焊道反面进行清根处理，也不需要再依次对焊道反面进行打底、填充和盖面操作，这样也就能避免在完成上述操作后所产生的各种不规则的蠕变应力效应，从而进一步提高了本发明的焊接质量，采用本发明所述的工艺步骤焊接而成工字钢上的腹板主焊缝能够满足全熔透I级焊缝的焊接质量要 求，能够使焊接而成的工字钢构件的直线度等符合GB50205-2001规范要求。 
本发明在焊接工字钢时，不仅保证了焊缝的质量等级(完全熔透焊I级)达到了工字钢变形的最小控制，而且不需要对焊道反面进行清根处理，也不需要再依次对焊道反面进行打底、填充和盖面操作，降低了生产成本投入，提高了生产效率，符合技术先进、节能、环保的施工要求。 
附图说明
图1为本发明不包含工艺坡口时，翼缘板、腹板、工艺三角夹紧板的连接结构示意图。 
图2为本发明在进行首次焊接时，翼缘板、腹板、工艺三角夹紧板的连接结构示意图。 
图3为本发明在进行第三次焊接时，翼缘板、腹板、工艺三角夹紧板的连接结构示意图。 
图4为腹板的其中一个端部开设工艺坡口时的结构示意图。 
图中1-翼缘板,2-工艺三角加劲板,21-第一工艺三角板，22-第二工艺三角板，3-腹板,4-工艺坡口，5-钝边，6-单侧焊道，71-首次焊接的焊接部位,72-第二次焊接的焊接部位,73-第三次焊接的焊接部位,74-第四次焊接的焊接部位。 
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。 
参阅附图可知：工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺，其特征在于：它包括如下工艺步骤，步骤1：准备若干翼缘板1、若干工艺三角加劲板2和若干腹板3；步骤2：对翼缘板1和腹板3进行焊接性工艺试验，检查翼缘板1焊接性和腹板3焊接性的优劣，选择经检查合格后的翼缘板1和腹板3进入下一步操作；步骤3：对翼缘板1和工艺三角加劲板2进行切割或剪切校平，使工艺三角加劲板2的厚度大于翼缘板1的厚度， 并使工艺三角加劲板2的其中一个长边能够与翼缘板1棱边的垂直面齐平，工艺三角加劲板2的另一个长边能够与腹板3中心线的垂直面齐平；步骤4：采用组合下料的方式对腹板3两端进行切割，使腹板3两端形成单边V型的工艺坡口4；步骤5：根据设计图纸，确定腹板3和翼缘板1的相对位置，将翼缘板1与腹板3放置在用于组力工字钢的组立机上，并在组立机上对翼缘板1和腹板3进行顶紧紧固组立；步骤6：在腹板3的两端放置用于紧固腹板3和翼缘板1的工艺三角加劲板2，所述工艺三角加劲板2分别为第一工艺三角板21和第二工艺三角板22，所述两个工艺三角加劲板2均置于腹板3上留有坡口钝边5的一侧，工艺三角加劲板2的其中一个长边与翼缘板1接触，工艺三角加劲板2的另一个长边与腹板3接触；步骤7：在工艺三角加劲板2的单侧实施满焊焊接以形成单侧焊道，使工艺三角加劲板2、翼缘板1和腹板3连接成一个整体；步骤8：将连接成一个整体的工艺三角加劲板2、翼缘板1和腹板3倾斜的放置在门焊机架上，并在门焊机架上首次焊接腹板3和翼缘板1，所述首次焊接的焊接部位为翼缘板1的其中一个工艺坡口4与腹板3的连接处；步骤9：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板1和腹板3进行第一次翻身并倾斜的放置在门焊机架上，在门焊机架上第二次焊接腹板3和翼缘板1，所述第二次焊接的焊接部位为翼缘板1的另一个工艺坡口4与腹板3的连接处；步骤10：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板1和腹板3进行二次翻身并倾斜的放置在门焊机架上，拆除第一工艺三角板21，并修磨翼缘板1和腹板3上的焊疤，然后在门焊机架上第三次焊接腹板3和翼缘板1，所述第三次焊接的焊接部位为与第一工艺三角板21对应的其中一个钝边5与腹板3的连接处；步骤11：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板1和腹板3进行三次翻身并倾斜的放置在门焊机架上，拆除第二工艺三角板22，并修磨翼缘板1和腹板3上的焊疤，然后在门焊机架上第四次焊接腹板3和翼缘板1，所述第四次焊接的焊接部位为与第二工艺三角板22对应的另一个钝边5与腹板3的连接处；步骤12：对腹板3和翼缘板1的连接处进行超声波UT探伤检查，选出其中的合格品进入下一道工序。 
所述V型的工艺坡口4的坡角а为20°～25°，坡口边距L为8～15mm， 坡口钝边5的长度n为0.8～2.5mm。 
所述工艺三角加劲板2的厚度比翼缘板1的厚度大1.5～6mm。 
所述连接成一个整体的工艺三角加劲板2、翼缘板1和腹板3呈45°倾斜的放置在门焊机架上。 
所述首次焊接的焊接电流为480～580A，焊接电压为31～33V，焊接速度为80～95cm/min。 
所述第二次焊接的焊接电流为520～600A，焊接电压为31～33V，焊接速度为80～90cm/min。 
所述第三次焊接的焊接电流为比首次焊接的焊接电流大40～120A，第三次焊接的焊接电压比首次焊接的焊接电压升高1～4V，第三次焊接的焊接速度为85～95cm/min。 
所述第四次焊接的焊接电流为550～650A，第四次焊接的焊接电压比首次焊接的焊接电压升高1～4V，第四次焊接的焊接速度为85～95cm/min。 
本发明所述的腹板和翼缘板的板材型号为Q345B，腹板的厚度为可以为6mm、8mm、10mm和12mm中的一种。 
经过长期的经验积累，为了保证腹板上的钝边被击穿熔透，本发明所述工艺坡口的坡口钝边长度不能超过2.5mm，所述工艺坡口的坡口钝边长度以1～2mm为宜，以2mm为最佳。 
在焊接翼缘板和腹板时，焊接时的焊接行走速度以腹板与翼缘板相切处焊道呈亮红色中等为准，成型规律以焊接时焊道溢出杂质气体均匀为度，焊接焊接翼缘板和腹板时总的施焊掌控原则是：提高电弧电压，成型系数增加(电流、焊速恒定的情况下)。 
为了保证电弧能够击穿钝边，且为了保证足够的熔深，为了增加熔化的熔宽达到足够的强度并是腹板主焊缝能够满足全熔透I级焊缝的焊接质量要求，在进行第三次焊接和第四次焊接时，第三次焊接和第四次焊接的焊接电流均应较首次焊接的焊接电流大40～120A，第三次焊接和第四次焊接的焊接电压均应较首次焊接的电压升高1～4v，第三次焊接和第四次焊接的焊接速度均应较首次焊接的焊接速度减少7.5％-12.5％。 
在对焊接翼缘板和腹板前，需要对翼缘板和腹板进行平面度检验，在 平面度检验合格后需要对翼缘板和腹板进行下料切割，下料切割时只允许正偏差。为了工字钢上的腹板主焊缝能够满足全熔透I级焊缝的焊接质量要求，本发明在焊接翼缘板和腹板之前，腹板两端必须开设工艺坡口，且需要在腹板上留有坡口钝边的一侧加设工艺三角加劲板，并对工艺三角加劲板进行单侧施满焊接，使工艺三角加劲板、翼缘板和腹板连接成一个整体，在完成上述准备工作后，操作人员才能对翼缘板和腹板进行焊接。 
本发明通过增设位于腹板端部的坡口工艺，用于紧固翼缘板和腹板的工艺三角加劲板，用于使工艺三角加劲板、翼缘板和腹板连接成一个整体并用于增加工艺三角板垂直度的单侧焊道，再加之优秀的门焊焊接工艺参数(电流、电压、行走速度)设置，使本发明不仅能够使加工出来的腹板主焊缝完全满足熔透I级焊缝的质量要求，而且能够保证翼缘板与腹板的垂直度不发生太多变形，使本发明达到腹板主焊缝反面不清根且一次熔透的焊接质量要求，既节约了成本，又提高了效率，还保证了质量，加快了施工进度，符合钢结构进入“成熟期”的节能、环保要求，为其它环节创造了许多共赢、互赢、多赢的有利条件。 
其它未说明的部分均属于现有技术。 

Claims (8)

1.工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺，其特征在于：它包括如下工艺步骤，
步骤1：准备若干翼缘板(1)、若干工艺三角加劲板(2)和若干腹板(3)；
步骤2：对翼缘板(1)和腹板(3)进行焊接性工艺试验，检查翼缘板(1)焊接性和腹板(3)焊接性的优劣，选择经检查合格后的翼缘板(1)和腹板(3)进入下一步操作；
步骤3：对翼缘板(1)和工艺三角加劲板(2)进行切割或剪切校平，使工艺三角加劲板(2)的厚度大于翼缘板(1)的厚度，并使工艺三角加劲板(2)的其中一个长边能够与翼缘板(1)棱边的垂直面齐平，工艺三角加劲板(2)的另一个长边能够与腹板(3)中心线的垂直面齐平；
步骤4：采用组合下料的方式对腹板(3)两端进行切割，使腹板(3)两端形成单边V型的工艺坡口(4)；
步骤5：根据设计图纸，确定腹板(3)和翼缘板(1)的相对位置，将翼缘板(1)与腹板(3)放置在用于组工字钢的组立机上，并在组立机上对翼缘板(1)和腹板(3)进行顶紧紧固组立；
步骤6：在腹板(3)的两端放置用于紧固腹板(3)和翼缘板(1)的工艺三角加劲板(2)，所述工艺三角加劲板(2)分别为第一工艺三角板(21)和第二工艺三角板(22)，所述两个工艺三角加劲板(2)均置于腹板(3)上留有坡口钝边(5)的一侧，工艺三角加劲板(2)的其中一个长边与翼缘板(1)接触，工艺三角加劲板(2)的另一个长边与腹板(3)接触；
步骤7：在工艺三角加劲板(2)的单侧实施满焊焊接以形成单侧焊道(6)，使工艺三角加劲板(2)、翼缘板(1)和腹板(3)连接成一个整体；
步骤8：将连接成一个整体的工艺三角加劲板(2)、翼缘板(1)和腹板(3)倾斜的放置在门焊机架上，并在门焊机架上首次焊接腹板(3)和翼缘板(1)，所述首次焊接的焊接部位(a)为翼缘板(1)的其中一个工艺坡口(4)与腹板(3)的连接处；
步骤9：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板(1)和腹板(3)进行第一次翻身并倾斜放置在门焊机架上，在门焊机架上第二次焊接腹板(3)和翼缘板(1)，所述第二次焊接的焊接部位(b)为翼缘板(1)的另一个工艺坡口(4)与腹板(3)的连接处；
步骤10：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板(1)和腹板(3)进行二次翻身并倾斜放置在门焊机架上，拆除第一工艺三角板(21)，并修磨翼缘板(1)和腹板(3)上的焊疤，然后在门焊机架上第三次焊接腹板(3)和翼缘板(1)，所述第三次焊接的焊接部位(c)为与第一工艺三角板(21)对应的其中一个钝边(5)与腹板(3)的连接处；
步骤11：将连接成一个整体的工艺三角加劲板、翼缘板(1)和腹板(3)进行三次翻身并倾斜放置在门焊机架上，拆除第二工艺三角板(22)，并修磨翼缘板(1)和腹板(3)上的焊疤，然后在门焊机架上第四次焊接腹板(3)和翼缘板(1)，所述第四次焊接的焊接部位(d)为与第二工艺三角板(22)对应的另一个钝边(5)与腹板(3)的连接处；
步骤12：对腹板(3)和翼缘板(1)的连接处进行超声波UT探伤检查，选出其中的合格品进入下一道工序。
2.根据权利要求1所述的工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺，其特征在于：所述V型的工艺坡口(4)的坡角а为20°～25°，坡口边距L为8～15mm，坡口钝边(5)的长度n为0.8～2.5mm。
3.根据权利要求1所述的工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺，其特征在于：所述工艺三角加劲板(2)的厚度比翼缘板(1)的厚度大1.5～6mm。
4.根据权利要求1所述的工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺，其特征在于：所述连接成一个整体的工艺三角加劲板(2)、翼缘板(1)和腹板(3)呈45°倾斜的放置在门焊机架上。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺，其特征在于：所述首次焊接的焊接电流为480～580A，焊接电压为31～33V，焊接速度为80～95cm/min。
6.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺，其特征在于：所述第二次焊接的焊接电流为520～600A，焊接电压为30～33V，焊接速度为85～95cm/min。
7.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺，其特征在于：所述第三次焊接的焊接电流为比首次焊接的焊接电流大40～120A，第三次焊接的焊接电压比首次焊接的焊接电压升高1～4V，第三次焊接的焊接速度为85～95cm/min。
8.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的工字钢主焊缝不清根全熔透I级构件的成型工艺，其特征在于：所述第四次焊接的焊接电流为550～650A，第四次焊接的焊接电压比首次焊接的焊接电压升高1～4V，第四次焊接的焊接速度为85～95cm/min。
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