CN111618399A - 箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法，通过以下步骤来实施：步骤1：设计人孔板和钢柱壁板之间的坡口角度，将焊接衬板与人孔板焊接固定；步骤2：根据箱型钢柱的外形尺寸制作两个相同的卡具；步骤3：将两个卡具通过卡槽对称地卡在两侧钢柱壁板上，旋出千斤顶螺杆将卡具顶紧；步骤4：继续旋出千斤顶螺杆，将两侧钢柱壁板顶出侧弯，直至侧弯的尺寸与钢柱壁板焊接收缩变形尺寸相等；步骤5：焊接焊缝打底层；步骤6：对人孔板的每个焊缝采取多层多道焊，直至将各人孔板的竖向焊缝焊接完毕。本发明的方法省掉了切割、打磨、补刷油漆等收尾工作，同时保证了钢柱外观质量，避免了技措材料增加和修理所造成的成本增加。

Description

箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，特别是涉及钢结构中箱型钢柱的安装焊接技术，具体而言，涉及一种箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法。

背景技术

随着城市建设的发展，我国的建筑正向高层重型和大跨度空间公共建筑钢结构方向发展。为了保证良好的受力性能，越来越多的采用大型钢结构做为结构体系。箱型钢柱广泛应用，在安装和焊接过程中，出现的焊接变形现象越来越多。箱型钢柱由于安装原因，需要在腹板开设人孔，而箱型钢柱的钢柱壁板超出腹板表面，在焊接钢柱壁板与腹板的焊缝过程中，由于只在钢柱壁板一侧焊接，钢柱壁板单侧不均匀受热，导致钢柱壁板焊接收缩向腹板侧发生弯曲变形。

现有技术中通常采用以下修理方法：1、在焊缝内部，箱型钢柱壁板加设支撑；2、在焊缝外侧加设支撑；3、焊接完毕后，变形通过火焰矫正来修理。第1种方法需要在钢柱内部设置刚性支撑，由于焊接变形是在焊缝区域变形，而支撑只能在离焊缝有一段距离的位置加设，对变形的控制作用微乎其微同时浪费材料。第2种方法在焊缝外侧加设支撑，一般采用在箱型钢柱壁板上焊接钢板或型钢作为支撑，而钢材存在弹性，在焊接过程中容易被焊接应力挤弯变形达不到控制焊接收缩变形的目的，同时焊接完毕后对焊接的支撑打磨处理造成很大的人工和氧气乙炔的浪费。第3种方法由于箱型钢柱的结构形式决定钢柱壁板在焊缝外侧的自由宽度一般很小或者没有，无法通过火焰矫正的方式修理焊接变形。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法，可以解决箱型钢柱人孔焊接收缩变形的技术问题。

本发明采用如下技术方案：

一种箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法，通过以下步骤来实施：

步骤1：设计人孔板和钢柱壁板之间的坡口角度，将焊接衬板与人孔板焊接固定，安装人孔板的过程中使焊接衬板与钢柱壁板顶紧，之后进行焊接工艺评定试验以保证坡口角度设计满足焊接要求；

步骤2：根据箱型钢柱的外形尺寸制作两个相同的卡具，卡具上设有与钢柱壁板厚度匹配的卡槽；

步骤3：将两个卡具通过卡槽对称地卡在两侧钢柱壁板上，位置处于人孔板竖向高度的中间，在卡具之间设置千斤顶，旋出千斤顶螺杆将卡具顶紧；

步骤4：继续旋出千斤顶螺杆，通过卡具将两侧钢柱壁板顶出侧弯，直至侧弯的尺寸与钢柱壁板焊接收缩变形尺寸相等；

步骤5：焊接焊缝打底层，每条焊缝均按照焊接工艺评定试验中的焊接参数和焊接工艺进行焊接，人孔板两侧竖向焊缝打底层焊接完毕后将千斤顶拆除；

步骤6：对人孔板的每个焊缝采取多层多道焊，直至将各人孔板的竖向焊缝焊接完毕。

采用本发明的防焊接收缩变形方法的优点在于：（1）卡具与钢柱不进行焊接连接，从而避免了切割、打磨、补刷油漆等收尾工作；（2）通过卡具和千斤顶调整钢柱使其出现反变形，焊接完毕后通过焊接收缩变形来抵消这部分反变形，保证了钢柱外观质量，避免了技措材料增加和修理所造成的成本增加。

进一步的，步骤1中的坡口角度采用30°坡口。

进一步的，步骤2中的卡具包括两块卡板以及连接在两块卡板之间的连接板，卡板为丁字形，丁字形的倒钩与一字顶部之间形成高度与钢柱壁板厚度匹配的卡槽。

进一步的，步骤6中，焊接完毕后检查钢柱壁板是否存在因焊接收缩过大导致的向内侧弯，如果存在向内侧弯的情况，则将卡具重新安装到钢柱上，辅以火焰加热来矫正钢柱壁板的侧向弯曲。

附图说明

图1是本发明的卡板和千斤顶配合使用状态的正视图；

图2是本发明的卡板和千斤顶配合使用状态的俯视图；

图3是卡具结构的透视图；

图4是卡具沿图3中A-A方向的侧视图；

图5是卡具沿图3中B-B方向的侧视图。

图中：1-卡具；2-千斤顶；3-人孔板；4-钢柱壁板；5-箱型钢柱；6-卡板；7-连接板。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施来进一步描述本发明。应当理解，以下描述仅用于清楚地说明本发明，而非对其进行限制。

参考附图1~5，一种箱型钢柱人孔防焊接收缩变形施工技术，通过以下步骤来实施：

步骤1：由于采用焊接熔敷金属量少，同时还要保证二氧化碳保护焊可以焊接的最小坡口角度，将箱型钢柱5的人孔板3与钢柱壁板4之间的焊缝坡口设计成30°的小坡口，焊缝间隙9mm，通过小坡口设计降低焊接量减小焊接收缩变形；同时焊接衬板选用16mm钢板制作，焊接衬板与人孔板3内侧焊接固定，安装人孔板过程中使焊接衬板与钢柱壁4板顶紧来阻止焊接收缩变形；之后针对上述的坡口角度设计进行焊接工艺评定试验来保证焊接工艺的可行性。

步骤2：使用钢板制作卡具1，由于将钢柱壁板顶出侧弯需要卡具本身具有较高的强度，但是采用厚度过大的钢板直接制作卡具1会造成不易切割，所以卡板6采用30mm厚钢板制作，两个卡板6之间的连接板7采用20mm厚钢板制作，将卡板1切割成丁字形，丁字形的倒钩与一字顶部之间形成卡槽，卡槽高度与钢板壁板4的厚度匹配，两个卡板6之间通过多个小块连接板7连接，如图3至图5所示。通过上述切割方法节省了制作卡具的材料。

步骤3：先将两个卡具1的卡槽对准钢柱壁板4，对称地卡在钢柱壁板4上，卡设位置在人孔板3竖向长度的中间，将千斤顶2安装在两个卡具1之间，旋出千斤顶2的螺杆将两个卡具1顶紧，如图1和图2所示。

步骤4：继续旋出千斤顶2的螺杆，将钢柱壁板4顶出侧弯，即给钢柱壁板施加一个反变形，侧弯（反变形）的尺寸与钢柱壁板焊接收缩变形尺寸相等，焊接收缩变形尺寸通过其他工程类似情况或者试验获得。

步骤5：焊接焊缝打底层，每个人孔板具有两条竖向焊缝，每条焊缝焊接均按照焊接工艺评定试验中的焊接参数和焊接工艺进行焊接，具体焊接参数如表1所示。人孔板两侧竖向焊缝打底层焊接完毕后将调整反变形用的千斤顶拆除，从而避免影响焊工操作而导致出现焊接质量问题。

表1 焊缝各层的焊接工艺参数

步骤6：焊接竖向焊缝，由于焊缝宽度较大，人孔板焊接采用多层多道焊，焊接完一条焊缝的一层的多道焊再焊接另外一条焊缝的一层的多道焊， 直至焊完四块人孔板的八条竖向焊缝的这一层，再进行下一层的焊接；每一道焊缝焊完一层后必须待温度降至环境温度后才能再次焊接，从而避免钢柱壁板因持续受热造成焊接收缩变形加大，各层具体焊接参数参见表1。将箱型钢柱四个人孔板的竖向焊缝焊接完毕。之后检查钢柱壁板是否因焊接收缩过大导致向内侧弯，如果存在向内侧弯的情况，则将卡具和千斤顶重新安装到箱型钢柱上，辅以火焰加热矫正钢柱壁板的向内侧弯。

本发明的箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法通过卡具与千斤顶配合给钢柱壁板施加反变形来抵消人孔板竖向焊缝焊接造成的钢柱壁板收缩变形；在安装过程中采用刚性较大的焊接衬板减小变形；在焊接过程中采用合理的坡口形式（坡口角度30°，焊缝间隙9mm）和相配套的焊接工艺减小焊接变形；焊接完毕后如果钢柱壁板继续出现较大的收缩变形，再通过火焰加热辅助对变形进行矫正。

本发明方法操作快捷，节省了焊接后修复的时间，保证了钢柱的外观质量。所使用的调整工具制作和安装简单，可重复利用，并且无需与钢柱进行焊接连接，避免了切割、打磨、补刷油漆等收尾工作，降低了施工成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式。本领域技术人员可以在不脱离本发明的思想和范围的条件下做出各种修改和等同变化，这些修改和变化均涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法，其特征在于，通过以下步骤来实施：

步骤1：设计人孔板和钢柱壁板之间的坡口角度，将焊接衬板与人孔板焊接固定，安装人孔板的过程中使焊接衬板与钢柱壁板顶紧，之后进行焊接工艺评定试验以保证坡口角度设计满足焊接要求；

步骤2：根据箱型钢柱的外形尺寸制作两个相同的卡具，卡具上设有与钢柱壁板厚度匹配的卡槽；

步骤3：将两个卡具通过卡槽对称地卡在两侧钢柱壁板上，位置处于人孔板竖向高度的中间，在卡具之间设置千斤顶，旋出千斤顶螺杆将卡具顶紧；

步骤4：继续旋出千斤顶螺杆，通过卡具将两侧钢柱壁板顶出侧弯，直至侧弯的尺寸与钢柱壁板焊接收缩变形尺寸相等；

步骤5：焊接焊缝打底层，每条焊缝均按照焊接工艺评定试验中的焊接参数和焊接工艺进行焊接，人孔板两侧竖向焊缝打底层焊接完毕后将千斤顶拆除；

步骤6：对人孔板的每个焊缝采取多层多道焊，直至将各人孔板的竖向焊缝焊接完毕。

2.根据权利要求1所述的箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法，其特征在于，步骤1中的坡口角度采用30°坡口。

3.根据权利要求1所述的箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法，其特征在于，步骤2中的卡具包括两块卡板以及连接在两块卡板之间的连接板，卡板为丁字形，丁字形的倒钩与一字顶部之间形成高度与钢柱壁板厚度匹配的卡槽。

4.根据权利要求1所述的箱型钢柱人孔防焊接收缩变形方法，其特征在于，步骤6中，焊接完毕后检查钢柱壁板是否存在因焊接收缩过大导致的向内侧弯，如果存在向内侧弯的情况，则将卡具重新安装到钢柱上，辅以火焰加热来矫正钢柱壁板的侧向弯曲。

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