CN115476115A - 一种特厚镂空承压板结构的制作方法 - Google Patents

一种特厚镂空承压板结构的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115476115A
CN115476115A CN202211113772.7A CN202211113772A CN115476115A CN 115476115 A CN115476115 A CN 115476115A CN 202211113772 A CN202211113772 A CN 202211113772A CN 115476115 A CN115476115 A CN 115476115A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
bearing plate
butt
manufacturing
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211113772.7A
Other languages
English (en)
Inventor
薛喆彦
吴江波
李彦国
许子凡
魏兆桢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway Baoji Bridge Yangzhou Co Ltd
Original Assignee
China Railway Baoji Bridge Yangzhou Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Railway Baoji Bridge Yangzhou Co Ltd filed Critical China Railway Baoji Bridge Yangzhou Co Ltd
Priority to CN202211113772.7A priority Critical patent/CN115476115A/zh
Publication of CN115476115A publication Critical patent/CN115476115A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/18—Submerged-arc welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B23K2101/185—Tailored blanks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

本发明提供一种特厚镂空承压板结构的制作方法，包括：将承压板分成多个拼接单元并下料；通过支撑牙板的矢高分布对所有拼接单元间的对接焊缝进行预变形设置，并一次性完成所有拼接单元的整体组拼，在完成所有对接焊缝正面施焊后，再进行第一次翻转并焊接背面；焊接工艺采用CO2气体保护打底焊、埋弧自动填充盖面焊；焊前预热温度100～200℃；打底焊电流260±20A、电压28±2V、焊速300±30mm/min；填充盖面焊电流680±30A、电压32±2V、车速400±40mm/min；焊缝坡口采用双面非对称U型坡口；承压板双面熔深之和不小于2/3板厚；翻转前对接焊缝正面焊接深度至少为20mm。本发明首次使用无约束、整装、整焊的制作工艺，在控制变形的基础上兼顾了施工效率，平面度精度可达1mm/m以上。

Description

一种特厚镂空承压板结构的制作方法
技术领域
本发明涉及钢结构制作，具体涉及一种特厚镂空承压板结构的制作方法。
背景技术
目前，国内大型桥梁钢塔上应用的特厚承压板结构为实腹式结构，通过特厚板制作，其对接焊缝的焊接变形主要为单一的、简单的角变形。工厂制作时，通过两拼后总拼、焊缝对称布置、对称施焊、使用压重块或马板强制约束焊接变形及借助钢板自重对变形趋势的限制，配合焊后热矫正，基本可以达到预期平整度要求。
本发明提及的特厚镂空承压板结构为新型钢混组合塔的底部构造，其采用超宽八边形镂空结构，用在混凝土和钢结构塔之间过渡部位的承压板块体上，所受承载力极大。
该特厚镂空承压板结构具有以下制作难点：
(1)1mm/m的高平面度精度要求难以保证
第一方面，承压板中部镂空面积大，整体结构刚性不足，且焊缝多分布在边侧或角部，特厚板对接焊缝焊接填充量大，焊接变形大，且存在双向角变形，尤其是构件拐角部位板件变形趋势更为复杂，若控制不当易造成几十毫米的焊接变形，后期很难再通过火矫恢复板件平面度；
第二方面，以往特厚承压板待焊接头钢板基本对称，待焊接头钢板自重、钢板形状对称分布，焊接变形均匀且明显便于控制；本发明提及的特厚镂空承压板结构，待焊接头钢板为非对称结构，且其形状及自重相差很大，重心为非对称分布，两接头变形趋势存在差异，焊接变形控制难度大；若过程中对焊接变形控制稍有不当，后期仅通过热矫正很难保证精度要求；
第三方面，传统的散装工艺，即按照两两拼焊后分别完成小合件矫正，最后完成总拼装的方法，存在累积组装精度误差较大的问题。
(2)传统的散装工艺还存在效率低下的问题，在考虑焊缝对称施焊的条件下，承压板制作过程中翻身次数高达几十余次。
上述难点在以往类似结构件中均无成熟案例可参考，而操作方法不当导致的严重变形，若后期无妥当的方法进行矫正修复，将直接导致构件报废。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提出一种制作效率高，且能保证精度要求的特厚镂空承压板结构的制作方法。
技术方案：本发明提供一种特厚镂空承压板结构的制作方法，包括：将承压板分成多个拼接单元并下料；通过支撑牙板的矢高分布对所有拼接单元间的对接焊缝进行预变形设置，并一次性完成所有拼接单元的整体组拼，在完成所有对接焊缝正面施焊后，再进行第一次翻转并焊接背面。
本发明首次使用无约束、整装、整焊的制作工艺，一次性完成所有对接焊缝单面施焊后,再翻转焊接另外一面，翻转次数少(减少特厚板拼焊过程中90％的翻转工作量)，制作效率高(制作效率提高50％以上)，安全隐患小(规避了多次翻转带来的安全隐患)，可避免传统两拼、总拼工艺多次组装带来的累积精度误差；制作拼焊过程中，各拼接单元均处于自由收缩变形状态，即不使用压重块或马板进行焊缝强制约束，可有效减少结构件内部的焊后残余应力；因焊前设置了预变形量，承压板焊接完成后基本平整，局部不平处采用火焰矫正，焊后热矫工作量相比传统工艺减少80％以上，同时可避免火矫甚至过矫对母材力学性能的影响，矫正后平面度可达1mm/m精度要求。
进一步地，所述将承压板分成多个拼接单元，遵循对接焊缝数量尽量少、角部异形板件面积尽量小的原则，其中控制对接焊缝数量尽量少可减少焊接变形，控制角部异形板件面积尽量小可节省用料。
进一步地，下料时，为便于起割，避免切割起火点出现切割缺陷，同时为避免传统预热切割法导致厚板切割不透，先将待下料厚板在排料的边缘预留空白部位钻孔，孔径20～40mm，下料完成后针对切割边临近部位的钢板平面度进行局部矫正。
进一步地，因待焊接头钢板自重不同且重心非对称分布，两待焊接头变形大小不一，不同对接焊缝需设置不同预变形量，用于设置预变形的支撑牙板矢高差值在0～40mm之间。
进一步地，为保证特厚板焊缝焊接质量稳定性，同时减少第一道打底焊对接头角变形的影响，焊接工艺采用CO2气体保护打底焊、埋弧自动填充盖面焊；焊前预热温度100～200℃；打底焊电流260±20A、电压28±2V、焊速300±30mm/min；填充盖面焊电流680±30A、电压32±2V、车速400±40mm/min。
进一步地，承压板双面熔深之和不小于2/3板厚；考虑到翻转时对接焊缝处于受剪状态，为避免焊缝受剪导致角变形过大甚至焊缝失效，第一次翻转前，所有对接焊缝至少需单面焊接20mm深，以保证翻转时焊缝受力满足要求。
进一步地，因上述单面至少焊接20mm深焊接填充量过大，翻转后背面再焊接很难将已产生的变形进行抵消，故焊缝坡口形式设计为双面非对称U型坡口，深坡口侧坡口深48mm，浅坡口侧坡口深40mm，坡口夹角均为20°，坡口底均为R10mm圆弧。
进一步地，焊接时，正面焊接20～25mm厚度，进行第一次翻转，然后背面焊接30～35mm厚度；待钢板平面度测量满足要求后进行第二次翻转，对正面焊接至盖面结束；再进行第三次翻转，对背面焊接至盖面结束。
进一步地，焊接顺序为：先焊接内部对整体结构起刚性支撑作用的拼接单元的对接焊缝，再焊外轮廓角部的横向对接焊缝，最后焊接剩余的纵向对接焊缝；同类型对称分布的焊缝同时同向焊接。本技术方案通过结构自身的刚性来进一步减少焊接变形，同类型对称分布的焊缝同时同向焊接可均匀分散变形。
进一步地，承压板翻转时，选择刚性最稳定的方向，以防止发生弹塑性变形扩大焊接变形量。
本发明通过在承压板分块、预变形设置、焊接填充量、焊接工艺参数、焊接顺序等方面制定焊接变形控制措施，实现特厚镂空承压板结构整体制作的焊接变形可控(异形非对称焊接接头焊接变形可控)，特厚镂空承压板结构整体制作平面度精度可达1mm/m以上。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：采用无约束、整装、整焊制作工艺，具有高精度、高效率、高安全性等优点。
附图说明
图1是实施例中，特厚镂空承压板结构组拼示意图；
图2是U型坡口结构示意图；
图3是J型坡口结构示意图；
图4是实施例中，支撑牙板布置及焊前预变形量设置示意图；
图5是实施例中，特厚镂空承压板结构焊接顺序示意图；
图6是实施例中，吊耳布置位置示意图；
附图标记：1-角块体；2-侧块体；3-竖向肋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本实施例以长×宽×厚为15790mm×15790mm×120mm的镂空式承压板结构为例，具体介绍本发明所述的一种特厚镂空承压板结构的制作方法，包括如下的步骤：
一、确定承压板分块方案
经市场调研，钢厂供货120mm厚钢板最大板长为14m，为控制对接焊缝数量，减少异形构件整体轮廓尺寸，避免排料浪费，将承压板划分为12块拼接单元，包括4块角块体1、4块侧块体2和4块竖向肋3，如图1所示。对接焊缝共计14条，包括10条纵向对接焊缝和4条横向对接焊缝。
二、承压板下料
为便于起割，避免切割起火点出现切割缺陷，同时避免传统预热切割法导致的厚板切割不透，先将待下料厚板在排料的边缘预留空白部位钻孔，孔径30mm，下料完成后针对切割边临近部位的钢板平面度进行局部矫正。
三、承压板坡口设计
承压板需满足双面熔深之和不小于2/3板厚的焊接要求，考虑到翻转时对接焊缝处于受剪状态，为避免焊缝受剪导致块体角变形过大甚至焊缝失效。经理论计算，所有对接焊缝至少需单面焊接20mm深，才能保证翻转时焊缝受力满足要求，而此时因焊接填充量过大，翻转后背面再焊接很难将已产生变形进行抵消，故将焊缝坡口形式设计为双面非对称U型坡口。本实施例中，竖向肋3与侧块体2之间的对接焊缝设计为非对称J型坡口，减少侧块体2加工坡口工序，并防止侧块体2加工坡口位置误差导致该焊接接头坡口错位。如图2和图3所示，非对称U型坡口夹角均为20°，深坡口侧坡口深48mm，浅坡口侧坡口深40mm，坡口底均为R10mm圆弧，钝边32mm。对称J型坡口夹角30°，深坡口侧坡口深48mm，浅坡口侧坡口深40mm，坡口底均为R10mm圆弧，钝边32mm。U型坡口、J型坡口较一般V型坡口减少了焊缝熔敷金属量填充量，对于焊接变形量大大降低。
四、制定焊接工艺及参数
承压板对接焊缝要求按照坡口焊缝焊接，且需满足GB/T11345-2013II级焊缝质量要求。
针对以上要求，从焊接方法上优先考虑采用气保焊打底+埋弧自动焊工艺；从材料性能方面，根据承压板Q420qD的材料特性及使用要求，选择与之相匹配的焊材，即打底焊焊材采为实心焊丝G55A4UC1ZSN2Φ1.2，填充盖面焊材采用S49A4UFB-SUG35H5Φ5.0埋弧焊焊丝-焊剂组合。
根据拟定的焊接坡口形式、焊接方法、焊接材料和焊接工艺参数，依据标准规范要求，进行了相应的焊接工艺评定试验，评定结果达到了预期焊缝质量目标，焊缝质量稳定，具有施工可行性。
现场焊接时执行下表的焊接工艺参数要求。
Figure BDA0003844647000000041
五、制定焊接变形控制措施
在承压板焊接前、焊接中，采取一系列的焊接变形预控措施，减少承压板焊接变形的发生量，确保产品质量达到预期的平整度要求，为此采取以下措施。
(1)焊前预变形设置
为避免正面焊接时变形量过大，尤其是要严格控制拐角部位的焊接变形，在地平台上预制支撑牙板完成焊前预变形设置，具体反变形量通过支撑牙板的矢高分布进行设置。因本镂空式承压板结构对接接头钢板非对称，待焊接头钢板自重不同且重心非对称分布，两待焊接头变形大小不一，不同对接焊缝需设置不同预变形量，用于设置预变形的支撑牙板矢高差值在0～40mm之间。本实施例中，支撑牙板板厚30mm，宽度300mm，高度60～100mm。
以本实施例结构特点分析，由于角部构件重量小，且存在双向角变形，故反变形量设计值设置较大；其余构件设置较小反变形量，通过焊缝布置分析，整个结构件呈现焊后外圈结构上翘变形趋势。具体的支撑牙板支撑布置图及反变形量设计值见附图4，方框内数字为支撑牙板高程，单位为mm。
(2)制定整体焊接顺序
在本实施例中，在保证焊接变形受控的前提下，同时为兼顾施工效率，本镂空式特厚板结构按照整装、整焊考虑，即将镂空式特厚板12块拼接单元全部组装定位，一次性完成14条焊缝单面施焊后，翻转焊接另外一面，翻转次数少，同时避免了多次合件组装的累积精度误差。
如图5所示，为减少焊接变形，结合构件的构造特点，利用两个竖向肋对整个镂空式特厚板的支撑约束作用，14条焊缝按照先焊结构内两条竖向肋3间的接长焊缝(序号①)、再焊外轮廓角部对接的4条横向对接焊缝(序号②)，最后焊接剩余8条纵向对接焊缝(序号③)。可以看出，由于两个竖向肋对镂空式承压板结构在横向方向的支撑，最后焊接的、数量较多的8条纵向对接焊缝，其产生的横向角变形可以得到足够约束。此外，同类型对称分布的焊缝焊接时应同时同向进行，以便均匀分散变形，所有焊缝焊接方向均朝向整体结构的外圈。
(3)严格执行焊接工艺规范
按照焊接工艺评定确定的焊接工艺参数，严格控制施焊预热温度、各道焊缝间温度；严格控制车速，保证匀速焊接；控制电流、电压，尽量采用下限进行施焊；焊接完成后，采用缓冷或保温措施保护焊缝。通过恒定的工艺参数控制，使其焊缝应力均匀，不致产生局部较大变形。
(4)对称施焊控制焊接变形
在预变形台架上完成所有拼接单元的组拼对位后。焊缝正面焊接20～25mm厚度，能确保吊装翻身安全时，进行第一次翻转作业，然后背面焊接30～35mm厚度，钢板平面度测量基本平整时，进行第二次翻转，对正面焊接至盖面结束，再进行第三次翻转，对背面再焊接至盖面结束。焊接完成后，采用缓冷或保温措施保护焊缝。
若施焊过程中，焊接变形超过预定变形量，而焊缝填充厚度未达到上述要求时，为了控制焊接变形不扩大化，可增加翻转焊接次数，最终达到焊接变形最小的目标。
(5)制定翻转方案
虽然承压板较厚，但其轮廓尺寸大，且中部镂空，结构件整体刚性、平面抗弯性能不足，焊接翻转需制定专门方案。考虑承压板尺寸与重量大，采用大型门式起重机、吊索具及焊接吊耳进行翻转，并进行受力分析，确保施工作业安全。
翻转方向：翻转应考虑焊接变形方向、自重、起重变形等，选择结构件刚性最稳定的方向，防止发生弹塑性变形扩大焊接变形量，同时保证翻身安全，即采取横向提拉进行空中姿态翻转，有效利用竖向肋对整体结构的刚性支撑作用。
翻转时机：应在第一面焊接填充适当焊缝厚度后进行翻转，焊缝厚度应既能保证翻身时构件受力安全的最小厚度，同时也不宜过厚，否则角变形过大，后续焊接无法有效恢复板件平面度。
翻转用吊耳板厚为40mm，共设置4个，与承压板块体按照双面等强坡口焊缝进行焊接，焊后采用超声波无损检测，合格后进行翻身作业。吊耳布置图见图6。
六、局部不平整部位采用热矫正措施修整
采用特征点、拉线法，对承压板整体平整度进行检测，因为焊前设置了预变形量，承压板焊接完成后基本平整，局部不平处采用火焰矫正，矫正后平面度可达到1mm/m以上精度水准。

Claims (10)

1.一种特厚镂空承压板结构的制作方法，其特征在于，包括：将承压板分成多个拼接单元并下料；通过支撑牙板的矢高分布对所有拼接单元间的对接焊缝进行预变形设置，并一次性完成所有拼接单元的整体组拼，在完成所有对接焊缝正面施焊后，再进行第一次翻转并焊接背面。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述将承压板分成多个拼接单元，遵循对接焊缝数量尽量少、角部异形板件面积尽量小的原则。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，下料时，先将待下料厚板在排料的边缘预留空白部位钻孔，下料完成后针对切割边临近部位的钢板平面度进行局部矫正。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，支撑牙板矢高差值为0～40mm。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，焊接工艺采用CO2气体保护打底焊、埋弧自动填充盖面焊；焊前预热温度100～200℃；打底焊电流260±20A、电压28±2V、焊速300±30mm/min；填充盖面焊电流680±30A、电压32±2V、车速400±40mm/min。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，承压板双面熔深之和不小于2/3板厚；第一次翻转前，对接焊缝正面焊接深度至少为20mm。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，焊缝坡口形式采用双面非对称U型坡口，深坡口侧坡口深48mm，浅坡口侧坡口深40mm，坡口夹角均为20°，坡口底均为R10mm圆弧。
8.根据权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于，焊接时，正面焊接20～25mm厚度，第一次翻转后，背面焊接30～35mm厚度；待钢板平面度测量满足要求后进行第二次翻转，对正面焊接至盖面结束；再进行第三次翻转，对背面焊接至盖面结束。
9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，焊接顺序为：先焊接内部对整体结构起刚性支撑作用的拼接单元的对接焊缝，再焊外轮廓角部的横向对接焊缝，最后焊接剩余的纵向对接焊缝；同类型对称分布的焊缝同时同向焊接。
10.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，承压板翻转时，选择刚性最稳定的方向。
CN202211113772.7A 2022-09-14 2022-09-14 一种特厚镂空承压板结构的制作方法 Pending CN115476115A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211113772.7A CN115476115A (zh) 2022-09-14 2022-09-14 一种特厚镂空承压板结构的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211113772.7A CN115476115A (zh) 2022-09-14 2022-09-14 一种特厚镂空承压板结构的制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115476115A true CN115476115A (zh) 2022-12-16

Family

ID=84392911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211113772.7A Pending CN115476115A (zh) 2022-09-14 2022-09-14 一种特厚镂空承压板结构的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115476115A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104002030B (zh) 一种特厚钢板的对接方法
CN105057856A (zh) 一种超厚板埋弧焊工艺
CN110369941A (zh) 一种h形钢构件组立胎架及h形钢构件制作方法
CN108747065B (zh) 一种大规格薄壁ta5合金带t型筋板片的制造工艺
CN107598340B (zh) 大厚板t型接头焊接方法
CN111545871B (zh) 一种薄板分段大组缝焊接工艺
CN104259634A (zh) 全熔透角焊缝免清根焊接工艺
CN104148773B (zh) 一种控制大型金属管板拼焊变形的方法
CN105436673A (zh) 一种Invar模具钢的自动焊接工艺
CN110524129B (zh) 一种大尺寸超厚桥梁钢塔承压板焊接变形控制方法
CN103252557A (zh) 一种实现中厚板打底焊不清根的焊接方法
CN103659184A (zh) 一种散热底板的焊接方法
CN104741744A (zh) 重型、大型用q420b钢建筑钢结构的立柱焊接方法
CN101505902A (zh) 加强板及加强板的制造方法
CN103624377B (zh) 箱型支撑件面板焊接成型方法
CN110640271A (zh) 低合金高强度钢t型全焊透接头横角焊位置的高效焊接工艺
CN112453659A (zh) 一种提高焊接接头对拉伸应力抵抗能力的焊接方法
CN104368916B (zh) 一种钢板剪力墙的制作方法及其临时支撑结构
CN103934541A (zh) 适于20～45mm厚板的气电立焊工艺
CN103252563B (zh) T型接头单面焊双面成型坡口加工工艺方法
CN109986226A (zh) 超厚板拼接的方法
CN115476115A (zh) 一种特厚镂空承压板结构的制作方法
CN112605494A (zh) 一种城际车主吊梁的组焊工艺及城际车主吊梁
CN111604593A (zh) 一种激光镜像焊接方法
CN111872587A (zh) 一种超厚壁板钢塔节段现场环缝焊接方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination