CN107617857A - 重型十字钢柱制作工法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑技术领域。目的在于提供重型十字钢柱制作工法，能够显著的提高重型十字钢柱的整体质量。本发明所采用的技术方案是：重型十字钢柱制作工法，依次包括以下步骤：（1）、下料；（2）、H型钢制作；（3）、T型钢制作；（4）、十字钢柱组装；在第一T型钢和第二T型钢腹板相反的一面均采用气体保护焊打底，气体保护焊使用二氧化碳作为保护气体；然后在十字接头部位的四个角交替进行多道埋弧焊以盖面。本发明通过对焊接工艺的改进，极大的降低了焊接变形，提高了重型十字钢柱的整体质量。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域,具体涉及重型十字钢柱制作工法。
背景技术
随着科技的发展、社会的进步、人民生活水平的提高、生活观念和生活方式的改变，钢结构已渐渐渗透到民用建筑，而不再仅仅存在于工业建筑。尤其在超高层钢结构领域，其优越性尤为可见，与传统的混凝土结构比起来，钢结构自重小，强度高，承载力强，结构安全性高等，钢结构技术近几年来飞速发展，钢结构制造水平有了很大提高，而且在未来几年，钢结构的比重还将继续增加。
重型十字钢柱是钢结构建筑的重要组成部分，由于重型十字钢柱制作难度大，焊接容易产生变形且难以矫正，尤其是在高层现场安装中，要求的精度更高。为适应钢结构快速发展的市场，研发出一种能有效保证焊缝质量、减少焊接变形的重型十字钢柱制作工法，能够有效的提高重型十字钢柱的整体质量。
发明内容
本发明的目的在于提供重型十字钢柱制作工法，能够显著的提高重型十字钢柱的整体质量。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：重型十字钢柱制作工法，依次包括以下步骤：
（1）、下料；
在下料的过程中采用半自动气割机进行切割，下料完成后，将下好的料组对存放；
（2）、H型钢制作；
A、定位：先利用半自动气割机在腹板的焊接边上开V型坡口，坡口成型均匀、表面光滑，利用磨光机将坡口表面打磨出金属光泽；将翼缘板和腹板材料在组立机上拼接好，采用气体保护焊作为定位焊，定位焊点长度为40-60mm，焊角≤6mm，间距为300-400mm；
B、焊接：在腹板与翼缘板之间垫设φ4mm的埋弧焊焊丝，在组立机的压力作用下，使翼缘板与腹板之间的间隙保持在3mm；
先在腹板一面采用气体保护焊打底，气体保护焊使用二氧化碳作为保护气体；焊接电流控制在100A-150A，在焊缝左右运弧，并且左右相应的停顿，使得焊缝两边与母材充分融合，并且焊缝填埋了腹板和翼缘板之间的间隙；焊缝背面形成突起的小圆弧，焊缝正面形成凹陷的圆弧；
然后在腹板的两面交替进行多道埋弧焊以盖面，埋弧焊开始前利用电动钢丝刷清除打底时产生的杂质；第一道埋弧焊由打底焊缝的背面开始，焊接时根部需熔透，在焊接的过程中如出现焊穿的情况，利用碳弧气刨修复后再进行下一道焊接；
C、矫正：焊接完成后通过矫正机进行机械矫正，机械矫正无法完全修复时，进行火焰矫正，火焰矫正的温度控制在800-900℃，必要时可利用千斤顶施加外力，加热完成后，自然冷却；
（3）、T型钢制作；
T型钢由H型钢剖分制成，在H型钢进行焊接前，对H型钢腹板的中心进行间隔切割，每切割1.5m预留30mm不断开，待H型钢焊接、矫正完毕后，再利用自动气割机将预留处割开，制成第一T型钢和第二T型钢；
（4）、十字钢柱组装；
A、定位：先利用半自动气割机在T型钢腹板的焊接边上开V型坡口，坡口成型均匀、表面光滑，利用磨光机将坡口表面打磨出金属光泽；将H型钢和T型钢在组立机上拼接好，采用气体保护焊作为定位焊，定位焊点长度为40-60mm，焊角≤6mm，间距为300-400mm；
B、焊接：在T型钢的腹板与H型钢腹板之间垫设φ4mm的埋弧焊焊丝，在组立机的压力作用下，使T型钢腹板和H型钢腹板之间的间隙保持在3mm；
在第一T型钢和第二T型钢腹板相反的一面均采用气体保护焊打底，气体保护焊使用二氧化碳作为保护气体；焊接电流控制在100A-150A，在焊缝左右运弧，并且左右相应的停顿，使得焊缝两边与母材充分融合，并且焊缝填埋了T型钢腹板和H型钢腹板之间的间隙；焊缝背面成型为突起的小圆弧，焊缝正面成型为凹陷的圆弧；
然后在十字接头部位的四个角交替进行多道埋弧焊以盖面，埋弧焊开始前利用电动钢丝刷清除打底时产生的杂质；多道埋弧焊的交替顺位为第一T型钢打底焊缝的背面、第二T型钢打底焊缝的背面、第一T型钢打底焊缝的正面、第二T型钢打底焊缝的正面，循环进行；焊接时根部需熔透，在焊接的过程中如出现焊穿的情况，利用碳弧气刨修复后再进行下一道焊接；
C、矫正：焊接完成后通过矫正机进行机械矫正，机械矫正无法完全修复时，进行火焰矫正，火焰矫正的温度控制在800-900℃，必要时可利用千斤顶施加外力，加热完成后，自然冷却。
优选的，所述十字钢柱在长度方向上分为多段，多段十字钢柱在车间内制作完成，在现场对接安装；车间内制作完成后，每段十字钢柱的两端的翼缘板之间利用拉条固定，在现场对接前，将拉条割掉。
优选的，现场对接时先在两需要对接钢板的对接边上分别开一个坡口，两对接边上的坡口构成V字形缺口，缺口处的打底和盖面均采用埋弧焊。
优选的，对接的翼缘板和腹板的最小长度在600mm以上，对接腹板的焊缝和对接翼缘板的焊缝错开且距离＞500mm。
优选的，在步骤（2）中进行的埋弧焊为5道，在步骤（4）中进行的埋弧焊为10道。
优选的，埋弧焊选用焊剂HJ431，烘烤温度250℃，保温时间2h；埋弧焊焊丝选用H08MnA；气保焊焊丝选用H08Mn2SiA, φ1.2mm。
优选的，所述十字钢柱组装在专用胎架上进行，所述专用胎架包括底脚和设置在底脚上的水平底板，所述水平底板的两侧分别设置一个竖向的侧板；所述侧板相互平行，两侧板之间设置两个支撑块，所述支撑块的上表面为平面；所述侧板相对的一面分别设置千斤顶，相反的一面分别设置斜撑杆。
本发明的有益效果集中体现在：通过对焊接工艺的改进，极大的降低了焊接变形，提高了重型十字钢柱的整体质量。具体来说，本发明所述的工法在进行腹板与腹板的十字形接头部位、翼缘板与腹板之间的T字形接头部位焊接时，采用双面坡口焊接，一面采用气体保护焊打底，埋弧焊盖面，另一面采用埋弧焊盖面，不用清根，提高了加工速度。多道埋弧焊相互交替进行，能够有效的降低焊接收缩的影响，工件的一次成型率大大提高，达到95%以上。 以纯二氧化碳作为气保焊的保护气体，焊工在焊接时，能够直接看到熔池内是否存在缺陷，打底后焊缝内部无气孔、夹渣、裂纹等缺陷。
附图说明
图1为翼缘板与腹板T字形接头部位的结构示意图；
图2为腹板与腹板十字形接头部位的结构示意图；
图3为钢板加长对接部位的结构示意图；
图4为拉条的安装示意图；
图5为十字钢柱组装时的专用胎架的结构示意图。
具体实施方式
结合图1-5所示的重型十字钢柱制作工法，依次包括以下步骤：（1）、下料。在下料的过程中采用半自动气割机进行切割，下料完成后，将下好的料组对存放，同时注意对首件进行跟踪检查，以便于及时更正下料误差。对十字钢柱的翼缘板2和腹板1方50mm余量，宽度不放余量。当十字钢柱的钢板因长度不够而需要对接时，其当个钢板的最小长度为600mm，同一零件中接头的数量不超过两个。下料完成后，施工人员按材质进行色标移植，同时对下料后的零件标注工程名称、钢板规格、零件编号，并归类存放。按图纸和工艺相关要求严格检查组对尺寸。
（2）、H型钢制作，如图1所示。
A、定位：先利用半自动气割机在腹板1的焊接边上开V型坡口，坡口成型均匀、表面光滑，利用磨光机将坡口表面打磨出金属光泽。将翼缘板2和腹板1材料在组立机上拼接好，采用气体保护焊作为定位焊，定位焊点长度为40-60mm，焊角≤6mm，间距为300-400mm。使H型钢的组立尺寸满足设计规定。
B、焊接：H型钢的角部焊接，也就是T字形接头部位的焊接采用门型埋弧焊机，焊前按标准要求设置引弧、熄弧板。在腹板1与翼缘板2之间垫设φ4mm的埋弧焊焊丝，埋弧焊焊丝选用H08MnA。埋弧焊选用焊剂HJ431，烘烤温度250℃，保温时间2h。在组立机的压力作用下，使翼缘板2与腹板1之间的间隙保持在3mm。
先在腹板1一面采用气体保护焊打底，气保焊焊丝选用H08Mn2SiA, φ1.2mm。气体保护焊使用二氧化碳作为保护气体，与传统的混合气体相比，焊工在焊接时，能够直接看到熔池内是否存在缺陷，且由于二氧化碳保护性强，打底后焊缝内部无气孔、夹渣、裂纹等缺陷。尽管焊接时飞溅比较多、焊缝的外观成型差，但不影响打底质量。打底时，焊工应用小电流左右运弧的做法，焊接电流控制在100A-150A，在焊缝左右运弧，并且左右相应的停顿，使得焊缝两边与母材充分融合，并且焊缝填埋了腹板1和翼缘板2之间的间隙。焊缝背面形成突起的小圆弧，焊缝正面形成凹陷的圆弧，焊缝表面呈现鱼鳞状。
打底完成后，在腹板1的两面交替进行多道埋弧焊以盖面，充分利用埋弧焊熔深大的优点，消除气保焊打底留下的缺陷。引弧板的厚度和材质与母材一致，引弧板焊接长度不小于80mm，埋弧焊开始前利用电动钢丝刷清除打底时产生的杂质。第一道埋弧焊由打底焊缝的背面开始，第一道焊接主要是使得焊接根部充分熔透，焊接时，尽量使用较大的电流与电压，根据打底厚度的实际情况，取电压值34-38V，电流值600-800A。焊接技巧：焊接时，观察焊缝背面，一般情况下，要求焊点背面颜色通红至发亮而又不至于焊穿，只要根部熔透了，焊接质量就达到了要求。在焊接的过程中如出现焊穿的情况，利用碳弧气刨清除缺陷，修复后再进行下一道焊接。在埋弧焊第一道焊接过程中，当电流过大时,或者电流电压不配比，焊缝表面不光滑，会出现夹渣，这时就要认真清除表面夹渣再能进行下一道焊接，并要随时调整焊接参数。
如图1中所示，在步骤（2）中进行的埋弧焊为5道，也就是在T字形接头部位的埋弧焊为5道，T字形接头部位的第一道埋弧焊4、T字形接头部位的第二道埋弧焊5、T字形接头部位的第三道埋弧焊6、T字形接头部位的第四道埋弧焊7、T字形接头部位的第五道埋弧焊8。
C、矫正：焊接完成后通过矫正机进行机械矫正，通常钢板厚度在55mm以下均可进行机械矫正，当机械矫正无法完全修复时，如扭曲、弯曲等，进行火焰矫正，火焰矫正的温度控制在800-900℃，不得有过热现象，必要时可利用千斤顶28施加外力，加热完成后，自然冷却。禁止用水冷却，否则会改变钢材的晶相组织，改变钢材的力学性能。
（3）、T型钢制作。
T型钢的制作参照H型钢的制作，T型钢由H型钢剖分制成，在H型钢进行焊接前，对H型钢腹板1的中心进行间隔切割，每切割1.5m预留30mm不断开，待H型钢焊接、矫正完毕后，再利用自动气割机将预留处割开，制成第一T型钢和第二T型钢。
（4）、十字钢柱组装。
A、定位：先利用半自动气割机在T型钢腹板1的焊接边上开V型坡口，坡口成型均匀、表面光滑，利用磨光机将坡口表面打磨出金属光泽。确定装配基准线：在已制作成型的H型钢及T型钢组焊完毕并校正合格后，在其端头腹板1上确立装配基准线，并用记号笔标记、划线，并用工艺隔板进行初步定位，装配定位工艺隔板，然后，以该装配基准线及工艺隔板为基准转配。将H型钢和T型钢在组立机上拼接好后，采用气体保护焊作为定位焊，定位焊点长度为40-60mm，焊角≤6mm，间距为300-400mm。
B、焊接：在T型钢的腹板1与H型钢腹板1之间垫设φ4mm的埋弧焊焊丝，在组立机的压力作用下，使T型钢腹板1和H型钢腹板1之间的间隙保持在3mm。与T字形结构部位的焊接工艺相同。
如图2所示，不同之处在于在第一T型钢和第二T型钢腹板1相反的一面均采用气体保护焊打底，气体保护焊使用二氧化碳作为保护气体。焊接电流控制在100A-150A，在焊缝左右运弧，并且左右相应的停顿，使得焊缝两边与母材充分融合，并且焊缝填埋了T型钢腹板1和H型钢腹板1之间的间隙。焊缝背面成型为突起的小圆弧，焊缝正面成型为凹陷的圆弧。
然后在十字接头部位的四个角交替进行多道埋弧焊以盖面，埋弧焊开始前利用电动钢丝刷清除打底时产生的杂质。多道埋弧焊的交替顺位为第一T型钢打底焊缝的背面、第二T型钢打底焊缝的背面、第一T型钢打底焊缝的正面、第二T型钢打底焊缝的正面，循环进行。焊接时根部需熔透，在焊接的过程中如出现焊穿的情况，利用碳弧气刨修复后再进行下一道焊接。
如图2中所示，在步骤（4）中进行的埋弧焊为10道，也就是在十字形接头部位的埋弧焊为10道，十字形接头部位的第一道埋弧焊9、十字形接头部位的第二道埋弧焊10、十字形接头部位的第三道埋弧焊11、十字形接头部位的第四道埋弧焊12、十字形接头部位的第五道埋弧焊13、十字形接头部位的第六道埋弧焊14、十字形接头部位的第七道埋弧焊15、十字形接头部位的第八道埋弧焊16、十字形接头部位的第九道埋弧焊17、十字形接头部位的第十道埋弧焊18。
C、矫正：焊接完成后通过矫正机进行机械矫正，机械矫正无法完全修复时，进行火焰矫正，火焰矫正的温度控制在800-900℃，必要时可利用千斤顶28施加外力，加热完成后，自然冷却。
利用上述工法生产制作的1000根重型十字钢柱，一次性达到设计要求的数量为965根，经过一次机械矫正达到设计要求的数量为34根，剩余一根经过火焰矫正后达到设计要求。
本发明所述的工法在进行腹板1与腹板1的十字形接头部位、翼缘板2与腹板1之间的T字形接头部位焊接时，采用双面坡口焊接，一面采用气体保护焊打底，埋弧焊盖面，另一面采用埋弧焊盖面，不用清根，提高了加工速度。多道埋弧焊相互交替进行，能够有效的降低焊接收缩的影响，工件的一次成型率大大提高，达到95%以上。 以纯二氧化碳作为气保焊的保护气体，焊工在焊接时，能够直接看到熔池内是否存在缺陷，打底后焊缝内部无气孔、夹渣、裂纹等缺陷。
由于用于加工十字钢柱的原材料钢板的长度有限，同时为了便于运输。所述十字钢柱在长度方向上分为多段，多段十字钢柱在车间内制作完成，在现场对接安装。车间内制作完成后，每段十字钢柱的两端的翼缘板2之间利用拉条3固定，在现场对接前，将拉条3割掉。如图4所示，也就是说为了确保端面平面度和减小对接焊缝的错变量，制作车间在十字钢柱端头矫正后，用拉条3固定起来，减小端头的变型，现场焊接后，再把拉条3割掉即可。
如图3所示，现场对接时先在两需要对接钢板的对接边上分别开一个坡口，两对接边上的坡口构成V字形缺口，缺口处的打底和盖面均采用埋弧焊。钢板面对接时的埋弧焊有5道，第一道钢板面对接埋弧焊19、第二道钢板面对接埋弧焊20、第三道钢板面对接埋弧焊21、第四道钢板面对接埋弧焊22、第五道钢板面对接埋弧焊23。充分利用埋弧焊熔深大的优点，降低了缺陷产生的概率。对接的翼缘板2和腹板1的最小长度在600mm以上，对接腹板1的焊缝和对接翼缘板2的焊缝错开且距离＞500mm。从而，错开焊缝的薄弱环节，提高十字钢柱的整体强度。
为了提高十字钢柱组装过程中的准确性，更好的做法如图5所示，所述十字钢柱组装在专用胎架上进行，所述专用胎架包括底脚24和设置在底脚24上的水平底板25，所述水平底板25的两侧分别设置一个竖向的侧板26。所述侧板26相互平行，两侧板26之间设置两个支撑块27，所述支撑块27的上表面为平面。所述侧板26相对的一面分别设置千斤顶28，相反的一面分别设置斜撑杆29。使用时，将H型钢直立在底板上，T型钢一左一右布置，T型钢的腹板2放置在支撑块27上，实现定位，然后利用千斤顶28施加压力抵紧埋弧焊焊丝。
Claims (7)
1.重型十字钢柱制作工法，其特征在于，依次包括以下步骤：
（1）、下料；
在下料的过程中采用半自动气割机进行切割，下料完成后，将下好的料组对存放；
（2）、H型钢制作；
A、定位：先利用半自动气割机在腹板的焊接边上开V型坡口，坡口成型均匀、表面光滑，利用磨光机将坡口表面打磨出金属光泽；将翼缘板和腹板材料在组立机上拼接好，采用气体保护焊作为定位焊，定位焊点长度为40-60mm，焊角≤6mm，间距为300-400mm；
B、焊接：在腹板与翼缘板之间垫设φ4mm的埋弧焊焊丝，在组立机的压力作用下，使翼缘板与腹板之间的间隙保持在3mm；
先在腹板一面采用气体保护焊打底，气体保护焊使用二氧化碳作为保护气体；焊接电流控制在100A-150A，在焊缝左右运弧，并且左右相应的停顿，使得焊缝两边与母材充分融合，并且焊缝填埋了腹板和翼缘板之间的间隙；焊缝背面形成突起的小圆弧，焊缝正面形成凹陷的圆弧；
然后在腹板的两面交替进行多道埋弧焊以盖面，埋弧焊开始前利用电动钢丝刷清除打底时产生的杂质；第一道埋弧焊由打底焊缝的背面开始，焊接时根部需熔透，在焊接的过程中如出现焊穿的情况，利用碳弧气刨修复后再进行下一道焊接；
C、矫正：焊接完成后通过矫正机进行机械矫正，机械矫正无法完全修复时，进行火焰矫正，火焰矫正的温度控制在800-900℃，必要时可利用千斤顶施加外力，加热完成后，自然冷却；
（3）、T型钢制作；
T型钢由H型钢剖分制成，在H型钢进行焊接前，对H型钢腹板的中心进行间隔切割，每切割1.5m预留30mm不断开，待H型钢焊接、矫正完毕后，再利用自动气割机将预留处割开，制成第一T型钢和第二T型钢；
（4）、十字钢柱组装；
A、定位：先利用半自动气割机在T型钢腹板的焊接边上开V型坡口，坡口成型均匀、表面光滑，利用磨光机将坡口表面打磨出金属光泽；将H型钢和T型钢在组立机上拼接好，采用气体保护焊作为定位焊，定位焊点长度为40-60mm，焊角≤6mm，间距为300-400mm；
B、焊接：在T型钢的腹板与H型钢腹板之间垫设φ4mm的埋弧焊焊丝，在组立机的压力作用下，使T型钢腹板和H型钢腹板之间的间隙保持在3mm；
在第一T型钢和第二T型钢腹板相反的一面均采用气体保护焊打底，气体保护焊使用二氧化碳作为保护气体；焊接电流控制在100A-150A，在焊缝左右运弧，并且左右相应的停顿，使得焊缝两边与母材充分融合，并且焊缝填埋了T型钢腹板和H型钢腹板之间的间隙；焊缝背面成型为突起的小圆弧，焊缝正面成型为凹陷的圆弧；
然后在十字接头部位的四个角交替进行多道埋弧焊以盖面，埋弧焊开始前利用电动钢丝刷清除打底时产生的杂质；多道埋弧焊的交替顺位为第一T型钢打底焊缝的背面、第二T型钢打底焊缝的背面、第一T型钢打底焊缝的正面、第二T型钢打底焊缝的正面，循环进行；焊接时根部需熔透，在焊接的过程中如出现焊穿的情况，利用碳弧气刨修复后再进行下一道焊接；
C、矫正：焊接完成后通过矫正机进行机械矫正，机械矫正无法完全修复时，进行火焰矫正，火焰矫正的温度控制在800-900℃，必要时可利用千斤顶施加外力，加热完成后，自然冷却。
2.根据权利要求1所述的重型十字钢柱制作工法，其特征在于：所述十字钢柱在长度方向上分为多段，多段十字钢柱在车间内制作完成，在现场对接安装；车间内制作完成后，每段十字钢柱的两端的翼缘板之间利用拉条固定，在现场对接前，将拉条割掉。
3.根据权利要求2所述的重型十字钢柱制作工法，其特征在于：现场对接时先在两需要对接钢板的对接边上分别开一个坡口，两对接边上的坡口构成V字形缺口，缺口处的打底和盖面均采用埋弧焊。
4.根据权利要求3所述的重型十字钢柱制作工法，其特征在于：对接的翼缘板和腹板的最小长度在600mm以上，对接腹板的焊缝和对接翼缘板的焊缝错开且距离＞500mm。
5.根据权利要求4所述的重型十字钢柱制作工法，其特征在于：在步骤（2）中进行的埋弧焊为5道，在步骤（4）中进行的埋弧焊为10道。
6.根据权利要求5所述的重型十字钢柱制作工法，其特征在于：埋弧焊选用焊剂HJ431，烘烤温度250℃，保温时间2h；埋弧焊焊丝选用H08MnA；气保焊焊丝选用H08Mn2SiA, φ1.2mm。
7.根据权利要求6所述的重型十字钢柱制作工法，其特征在于：所述十字钢柱组装在专用胎架上进行，所述专用胎架包括底脚和设置在底脚上的水平底板，所述水平底板的两侧分别设置一个竖向的侧板；所述侧板相互平行，两侧板之间设置两个支撑块，所述支撑块的上表面为平面；所述侧板相对的一面分别设置千斤顶，相反的一面分别设置斜撑杆。
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