CN112372231B - 一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法，包括以下步骤：准备两组待对接的无缝钢管和法兰盘，在两根无缝钢管与对应法兰盘的焊接端分别开设焊接坡口，并在焊接坡口对应的无缝钢管内壁焊接衬垫，衬垫伸出无缝钢管焊接端一定长度；同时采用若干与两法兰盘的螺栓孔相匹配的螺栓将两个法兰盘临时紧固；使衬垫伸出端顶紧对应的法兰盘；采用气体保护焊，将无缝钢管和对应的法兰盘焊接固定；完成两个法兰盘和对应的无缝钢管的焊接工作后，检查焊缝质量、法兰盘的变形情况以及两法兰盘之间的贴合度，都满足要求后，再切割掉连接板，拆下螺栓即可。该方法能有效控制法兰盘在焊接过程中发生变形，同时有利于提高现场安装时高强螺栓的穿孔率。
Description
技术领域
本发明属于建筑钢结构焊接技术领域，具体涉及一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展以及人们对精神文化追求的提高，各种体育馆、会展中心、游乐设施、影剧院等大型公共建筑应运而生。作为先进的建筑技术代表之一的管桁架结构，因其具有自重轻、强度高、整体性能好、外表美观等优点，在这些大型公共建筑中得到了广泛的应用。
一般的管桁架结构在现场的连接节点采用的是相贯口焊接连接，但对于大型游乐设施的管桁架结构，因游乐设施属于特种设备，制作精度要求高，质量控制严格，现场进行相贯口焊接连接的焊接质量往往不能满足探伤要求。所以对于大型游乐设施的管桁架结构进行现场管与管的对接或是进行弦杆与腹杆的连接时，采用的管桁架法兰盘的节点连接形式（如图1所示）。所述管桁架的法兰盘节点，是管桁架在现场拼装连接时，管桁架中的弦杆或主桁架在车间制作出一段连接牛腿，在牛腿与腹杆或次桁架上分别焊上法兰盘，在施工现场通过拧紧法兰盘上的高强螺栓将两段钢管拼装连接。这样，管与管之间有探伤要求的焊接连接通过牛腿的形式在车间完成，更容易满足游乐设施等特种设备管桁架的制作精度要求。
管桁架连接采用法兰盘节点的连接形式保证了管与管之间连接的焊接质量，但钢管与法兰盘在焊接时容易造成法兰盘焊接变形的问题也应引起重视，若控制不当，影响现场连接时高强螺栓的穿孔率以及管与管对接后法兰盘的贴合度。因游乐设施多为露天设备，连接后法兰盘的贴合度若达不到要求，两法兰盘之间容易形成雨水侵蚀，在游乐设施的使用中造成较大的安全隐患。因此，在进行钢管与法兰盘的焊接连接时，怎样控制法兰盘变形以满足管桁架法兰盘节点的制作精度要求是本领域技术人员期望解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法。该方法能有效控制法兰盘在焊接过程中发生变形，提高管桁架法兰盘节点的制作精度，同时有利于提高现场安装时高强螺栓的穿孔率。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法，包括以下步骤：
（1）准备两组待对接的无缝钢管和法兰盘，先在两根无缝钢管与对应法兰盘的焊接端分别开设焊接坡口，并在焊接坡口对应的无缝钢管内壁焊接衬垫，并使衬垫伸出无缝钢管焊接端一定长度，所述长度为无缝钢管和对应法兰盘的焊接间隙，备用；同时采用若干与两法兰盘的螺栓孔相匹配的螺栓将两个法兰盘临时紧固，备用；
（2）将两根待对接无缝钢管的焊接端相对放置，两法兰盘放置在两根无缝钢管之间，并使衬垫伸出端顶紧对应的法兰盘；
（3）采用气体保护焊，将无缝钢管和对应的法兰盘焊接固定；
（4）完成两个法兰盘和对应的无缝钢管的焊接工作后，检查焊缝质量、法兰盘的变形情况以及两法兰盘之间的贴合度，都满足要求后，再切割掉连接板，拆下螺栓即可。
进一步地，无缝钢管和法兰盘焊接前，在两根无缝钢管上分别焊接四块加劲板，位于同一根无缝钢管上的四块加劲板沿无缝钢管圆周均匀分布且同时与对应的法兰盘焊接固定，两根无缝钢管上的八块加劲板交错设置并均匀分布。
进一步地，无缝钢管和法兰盘焊接前，在两法兰盘圆周外表面点焊固定若干块弧形连接板，所有连接板沿法兰盘圆周均匀分布，且连接板的宽度与两法兰盘厚度之和对应。
进一步地，步骤（3）中焊接无缝钢管和对应的法兰盘时，采用CO2气体保护焊，选用3.2 mm焊条，小电流，连续焊的方式，控制焊道的层间温度，使热量输入均匀，确保法兰盘在焊接过程受热均匀，并且在焊接时对称施焊；
进一步地，对称施焊的方法是：四个焊工同步施焊，每两个焊工对焊接一个法兰盘和对应的无缝钢管，先对无缝钢管和法兰盘的左右两侧焊接，然后再对无缝钢管和法兰盘的上下两侧进行焊接。
进一步地，所述焊接坡口与对应的法兰盘形成V型坡口，且坡口角度为30°~45°。
进一步地，无缝钢管和法兰盘的焊接间隙为3~5 mm。
进一步地，连接板有四块，每块连接板的长度为100 mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明在无缝钢管与法兰盘焊接前，通过预先加设加劲板与连接板以及采用螺栓临时紧固两个法兰盘，并选用合理的焊接工艺，不但能保证无缝钢管与法兰盘的焊缝质量达到要求，又能全方位防止法兰盘在焊接过程中的变形，确保管桁架法兰盘节点的制作精度要求，提高现场安装时高强螺栓的穿孔率。
附图说明
图1-管桁架采用法兰盘节点连接的结构示意图。
图2-本发明焊接时的结构示意图。
图3-图2的左视图。
图4-图2的右视图。
其中：1-无缝钢管；2-法兰盘；3-连接板；4-加劲板；5-螺栓；6-衬垫。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参见图2~图4，一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法，包括以下步骤：
（1）准备两组待对接的无缝钢管1和法兰盘2，先在两根无缝钢管1与对应法兰盘2的焊接端分别开设焊接坡口，并在焊接坡口对应的无缝钢管1内壁焊接衬垫6，并使衬垫6伸出无缝钢管1焊接端一定长度，所述长度为无缝钢管1和对应法兰盘2的焊接间隙，备用；同时采用若干与两法兰盘2的螺栓孔相匹配的螺栓5将两个法兰盘2临时紧固，备用；
这里在无缝钢管焊接端加工焊接坡口，主要是保证无缝钢管和对应法兰盘的焊接度。可以采用40×3扁钢制作成圆环形式的衬垫，衬垫紧密贴合在焊接坡口对应的无缝钢管内壁。这样，在无缝钢管与法兰盘的焊接时，更容易使接头处焊透，确保焊缝的完全融合，且不容易烧穿本体构件，从而保证无缝钢管与法兰盘的焊缝质量达到设计的要求。
管桁架现场拼装连接时，是采用高强螺栓将两根待对接无缝钢管拼装连接，而这里不用高强螺栓，采用普通的螺栓即可，只需保证螺栓的规格和法兰盘螺栓孔大小相匹配，在实际操作时，采用四颗螺栓进行临时紧固即可。采用螺栓临时紧固后，可以有效保证两法兰盘的贴合度，可以起到控制法兰盘在焊接过程发生变形。
（2）将两根待对接无缝钢管的焊接端相对放置，两法兰盘放置在两根无缝钢管之间，并使衬垫伸出端顶紧对应的法兰盘；
（3）采用气体保护焊，将无缝钢管和对应的法兰盘焊接固定；
（4）完成两个法兰盘2和对应的无缝钢管1的焊接工作后，检查焊缝质量、法兰盘2的变形情况以及两法兰盘2之间的贴合度，都满足要求后，再切割掉连接板3，拆下螺栓5即可。
具体实施时，无缝钢管1和法兰盘2焊接前，在两根无缝钢管上焊接分别四块加劲板4，位于同一根无缝钢管1上的四块加劲板4沿无缝钢管圆周均匀分布且同时与对应的法兰盘2焊接固定，两根无缝钢管1上的八块加劲板8交错设置并均匀分布。
一般而言，节点法兰盘上会设置多块加劲板，我们这里先焊接四块加劲板，在后续完成法兰盘和无缝钢管的焊接后再焊接剩下的加劲板，并使所有的加劲板沿无缝钢管圆周均匀分布。这样，先焊接的这四块加劲板，不但加强了法兰盘和无缝钢管的强度，可以控制法兰盘在焊接过程中法兰盘中部发生变形。而且在后续法兰盘和无缝钢管焊接过程中，不会影响到焊枪的行走，保证了焊枪的连续走向，有利于提高焊接质量。
具体实施时，无缝钢管1和法兰盘焊接2前，在两法兰盘2圆周外表面点焊固定若干弧形连接板3，所有连接板3沿法兰盘圆周均匀分布，且连接板3的宽度与两法兰盘2厚度之和对应；
这样在两法兰盘圆周外表面设置连接板，可以控制法兰盘边缘在焊接过程中发生变形。
具体实施时，步骤（3）中焊接无缝钢管和对应的法兰盘时，采用CO2气体保护焊，选用3.2 mm焊条，小电流，连续焊的方式，控制焊道的层间温度，使热量输入均匀，确保法兰盘1在焊接过程受热均匀，并且在焊接时对称施焊。
具体实施时，对称施焊的方法是：四个焊工同步施焊，每两个焊工对焊接一个法兰盘2和对应的无缝钢管1，先对无缝钢管1和法兰盘2的左右两侧焊接，然后再对无缝钢管1和法兰盘2的上下两侧进行焊接。
如图3和图4所示，图3相当于图2左侧无缝钢管1和对应的法兰盘2，图4相当于图2右侧无缝钢管1和对应的法兰盘2，在焊接时，两个焊工焊接左侧无缝钢管1和对应的法兰盘2，两个焊工焊接右侧无缝钢管1和对应的法兰盘2；焊接时，四个焊工同步施焊，先对无缝钢管左右两侧对应的①部分施焊，焊接时可以从下往上（图中箭头方向表示焊接方向），也可以从上往下，但是需要同步施焊，然后再对无缝钢管上下两侧对应的②部分施焊，焊接时可从左往右，也可从右往左，但是需要同步施焊。
采用对称施焊不容易造成焊接过程中应力集中的现象，且有利于散热，防止焊接过程中法兰盘的变形。
具体实施时，所述无缝钢管焊接坡口与对应的法兰盘形成V型坡口，且坡口角度为30°~45°。
具体实施时，焊接衬垫伸出无缝钢管的长度为焊接间隙，焊接间隙为3~5 mm。
具体实施时，连接板有四块，每块连接板的长度为100 mm。
这样在有效保证在焊接过程中法兰盘边缘不会变形的同时，还不会因为设置太多，在焊接好法兰盘和无缝钢管后增加切割连接板的工作量。
本发明通过以上诸多措施来控制法兰盘在焊接过程发生变形，有利于保证焊接精度。采用上述方法焊接法兰盘和无缝钢管，可以确保焊接后的状态与现场连接时状态的一致性，提高现场安装时高强螺栓的穿孔率。
最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (6)
1.一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备两组待对接的无缝钢管和法兰盘，先在两根无缝钢管与对应法兰盘的焊接端分别开设焊接坡口，并在焊接坡口对应的无缝钢管内壁焊接衬垫，并使衬垫伸出无缝钢管焊接端一定长度，所述长度为无缝钢管和对应法兰盘的焊接间隙，备用；同时采用若干与两法兰盘的螺栓孔相匹配的螺栓将两个法兰盘临时紧固，备用；
（2）在两法兰盘圆周外表面点焊固定若干块弧形连接板，所有连接板沿法兰盘圆周均匀分布，且连接板的宽度与两法兰盘厚度之和对应；将两根待对接无缝钢管的焊接端相对放置，两法兰盘放置在两根无缝钢管之间，并使衬垫伸出端顶紧对应的法兰盘；
（3）采用气体保护焊，将无缝钢管和对应的法兰盘焊接固定；
（4）完成两个法兰盘和对应的无缝钢管的焊接工作后，检查焊缝质量、法兰盘的变形情况以及两法兰盘之间的贴合度，都满足要求后，再切割掉连接板，拆下螺栓即可；
无缝钢管和法兰盘焊接前，在两根无缝钢管上分别焊接四块加劲板，位于同一根无缝钢管上的四块加劲板沿无缝钢管圆周均匀分布且同时与对应的法兰盘焊接固定，两根无缝钢管上的八块加劲板交错设置并均匀分布；无缝钢管和法兰盘焊接后，再焊接若干加劲板，并使所有的加劲板沿无缝钢管圆周均匀分布。
2.根据权利要求1所述的一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法，其特征在于，步骤（3）中焊接无缝钢管和对应的法兰盘时，采用CO2气体保护焊，选用3.2 mm焊条，小电流，连续焊的方式，控制焊道的层间温度，使热量输入均匀，确保法兰盘在焊接过程受热均匀，并且在焊接时对称施焊。
3.根据权利要求2所述的一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法，其特征在于，对称施焊的方法是：四个焊工同步施焊，每两个焊工对焊接一个法兰盘和对应的无缝钢管，先对无缝钢管和法兰盘的左右两侧焊接，然后再对无缝钢管和法兰盘的上下两侧进行焊接。
4.根据权利要求1所述的一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法，其特征在于，所述焊接坡口与对应的法兰盘形成V型坡口，且坡口角度为30°~45°。
5.根据权利要求1所述的一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法，其特征在于，无缝钢管和法兰盘的焊接间隙为3~5 mm。
6.根据权利要求1所述的一种控制管桁架节点法兰盘焊接变形的方法，其特征在于，连接板有四块，每块连接板的长度为100 mm。
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