浅析轻钢结构件的制作工艺和焊接质量控制.doc

浅析轻钢结构件的制作工艺和焊接质量控制 摘要：本文从钢结构件的生产工艺、技术特征、焊接质量控制等多方面对钢结构生产进行了剖析阐述及技术流程的改造和创新，对企业降低生产成本，提高产品质量，提高经济效益和社会效益具有十分重要的现实意义。 关键词： 质量控制；安装制作；焊接 中图分类号：p755.1 文献标识码：a 一、轻钢结构件制作工艺流程及结构特点 （一）合理流畅的工艺流程 （二）结构特点 实际生产中，我们根据钢结构的重要性、载荷特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合选择结构钢的钢种和牌号，对于焊接结构应选择焊接性能好的钢材，我们通常采用q345和q235钢，而且大部分是q345钢。q345钢作为最常用、成熟的低合金高强度结构用钢，性能优良，可焊性好。除了部分柱底板外，腹板、翼板厚度基本上是4-20mm中薄板，正是对接工艺最有利的厚度范围。 二、轻钢结构生产的技术特征及主要制作工艺 （一）切割 1、腹板切割 腹板由于板厚较薄，而且大多是锲形形状，通常采用数控等离子切割，但切割后产生的变形或残余应力将导致腹板的波浪型变形，其切割质量对构件的装焊质量有很大影响，而且切割边缘的质量同样会直接影响腹板与翼板间角焊缝的施焊和焊缝质量，从而影响构件的整体质量。 2、翼板切割 翼板切割主要采用门式多头火焰切割，目前丙烯、丙烷、lpg类新型燃气己逐步取代了乙炔，其中采用压缩空气的等离子切割方法，切割速度快，切割质量好。采用火焰切割时，由于局部的加热作用，容易使钢板发生变形，影响割件的尺寸精度。例如在钢板上割条料时(图一)，由于板料受热而发生如图二所示的变形，在冷却后板材发生如图三所示的曲线变形。 在火焰切割的实际操作中，要减少割件的变形，可以从减少割件受热、使割件均匀（对称）受热和采用适当的切割顺序等几方面着手。 （二）焊接 由于焊接方法较多，生产中具体采用哪种焊接工艺和生产流程取决于h型钢的组立、腹板和翼板间的主焊缝的焊接，此外还要了解产品的用途、工作条件、受力情况等确定采用哪种方法。 1、手工电弧焊 手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵活方便，实用性强，应用极为广泛。但生产效率比自动或半自动焊低，产品质量较低，且变异性大，而且焊缝质量与焊工的技术水平关系较大，劳动条件较差。 2、自动或半自动埋弧焊 自动埋弧焊由于有焊剂和熔渣覆盖保护，钢板较厚，加之运用了自动化操作技术，电弧热量集中，熔深大，焊接工艺条件好，焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷少，塑性和韧性好，其质量比手工电弧焊好。但缺点是它只适合于焊接较长的直线焊缝。半自动埋弧焊介于两者之间，因人工操作，故适合于焊接曲线或任意形状的焊缝。通过多年的实际经验，自动或半自动埋弧焊焊接速度快，生产效率高，成本低，劳动条件较好，建议生产企业多采用这种焊接方法。 3、气体保护焊 气体保护焊的原理是在焊接时用喷枪喷出的气体把电弧、熔池与大气隔离，从而保持焊接过程的稳定，因焊接时电弧加热集中，焊接速度快，焊件熔深大，热影响区较窄，焊接变形较小，焊缝强度比手工焊高，且有较高的抗锈能力。但操作过程中，电弧光较强，金属飞溅多，焊缝表面成熟不如埋弧焊。在轻钢结构生产中，特别是薄板结构，气体保护焊是最理想的焊接方法。 （三）表面处理 防止焊接好后的钢结构件在堆放、运输和安装过程中，不再锈蚀，并为进一步涂装打好基础，构件焊接完成后需进行预处理并喷涂底漆，目前大多数厂家通常采用抛丸工艺进行表面处理。在钢结构生产过程中这是一道非常重要的工序，对构件底漆防腐效果非常关键，但漆膜厚度和均匀性将直接影响构件的防腐性能。 （四）单面焊工艺 1、腹板单面焊 轻型钢结构的腹板在流水线上进行拼接，无法进行翻转、清根。因此初期生产的做法是，焊完第一面后，即流向后道工序，在手工焊工位碳刨清根，以半自动气体保护焊方式焊接第二面。 采用了单面焊双面成型后，简化了工序，提高了焊缝表面和内在质量，改善了手工焊接工位的工作坏境，降低了劳动强度。腹板拼接作为流水线的一个环节，实现了单面焊双面成型后，流水线更为完整，节奏更加流畅。 2、翼板单面焊 在腹板单面焊工艺获得成功后，又改制了单面焊设备和压力工作台，进一步实现了翼板的单面焊工艺。生产中采用了焊剂铜衬垫单面焊工艺后，大大简化了拼板工序，提高了拼接焊缝质量和无损探伤的合格率，改善了手工焊工位的工作环境、降低了劳动强度。 3、薄板单面焊 虽然焊剂铜衬垫单面焊工艺早已在造船工业得到了广泛应用，但应用在轻钢结构制造中，尚属首次。特别是10mm以下薄板，因为不容易获得满意的成型，一般视为单面焊接应用的难点。经改进的薄板单面焊工艺，解决了薄板单面焊工艺的难点，获得了满意的效果。由于拼板在压力架刚性固定下一次完成，大大减小了腹板的焊接变形，这对于4-8mm的薄板焊变形来说是非常重要的改进。 在轻钢结构中首次应用实现了翼板和腹板拼接的压力架焊剂铜衬垫单面焊双面成型工艺，简化了拼接工序，提高了焊缝质量，改善了作业环境，降低了劳动强度，单面焊的应用使流水线更为完整，节奏更为流畅。 三、严格进行焊接质量控制 （一）材料匹配 生产中使用的焊条、焊丝、焊剂、电渣熔焊嘴等焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及国家现行业标准钢结构焊接规范的规定。焊接材料在使用前应按其产品说明书及焊接工艺文件的规定进行烘焙和存放。 （二）焊工证书 焊工是国家规定的特殊工种，必须经考试合格并取得合格证书。持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊，并严格遵守焊接规范和操作方法。 （三）焊接工艺评定 企业对首次使用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺。 （四）焊缝表面质量 焊缝表面不得有裂纹、焊瘤(图a)、咬边(图b)、气孔(图c)等缺陷。其中一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、裂纹等缺陷，且一级焊缝不得有咬边、未焊满、 根部收缩等缺陷。 （五）焊缝内部质量 内部缺陷主要包括裂纹和气孔等。设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超 声波探伤进行内部缺陷的检验，超声波探伤不能进行判断时，应采用射线探伤。 超声波探伤时，应按每条焊缝计算百分比，且探伤长度应不小于200mm，当焊缝长度不足200mm时，应对整条焊缝进行探伤。当焊接有裂纹时，应采取补焊法或双面盖板补强法进行修补。 （六）焊接坡口形状和尺寸 坡口形状和尺寸应符合规范要求，必要时要做焊接工艺评定。 （七）焊接变形 焊接变形直接影响构件、结构的安装及其使用功能，并因承载时产生附加弯 矩、次应力而间接影响其使用性能，因此变形的控制是非常重要的。造成焊接变 形的主要原因是焊缝截面积、工件预热、焊接方法、接头形式等，常见的焊接变 形主要有角变形、弯曲变形、扭曲变形等，如下图所示： 针对焊接过程中产生的各种变形，我们通常采取以下方法进行控制： （1）尽量减少焊缝数量。尽可能减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属量，这是设计焊接结构时一条最重要的原则。 （2）选用对称的构件截面。尽可能选用对称的构件截面和焊缝位置，这种焊缝位置对称于截面重心，焊后能使弯曲变形控制在较小范围内。 （3）尽量减小焊缝尺寸。在不影响结构的强度和刚度的前提下，尽可能地减小焊缝截面尺寸或把连续角焊缝设计成断续角焊缝，由于减小了焊缝截面尺寸和长度，从而减小了塑性变形区的范围，减少了焊接变形与应力。 （4）采用合理的焊接顺序。h型钢部件要求焊接后成一条直线，其焊接顺序应交错进行；几种焊缝施焊时，先焊收缩变形较大的横缝，后焊纵向焊缝或者先焊对接缝，而后再焊角焊缝；当多名焊工同时焊接圆形工件时，应采用对称位置同方向施焊。 （5）避免焊缝相交。尽量避免各条焊缝相交，因为在交点处会产生三轴应力，使材料塑性降低，并造成严重的应力集中。 结语 随着钢结构在建筑业的广泛应用、钢结构建筑的大量涌现，钢结构施工技术人员必须加强学习有关钢结