铆工技术知识和技能培训教材

第 1 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 目目 录录 1.目的目的.6 2.适用范围适用范围.6 3.参考文件参考文件.6 4.钢结构制作钢结构制作.6 4.1材料要求.6 4.2制作工艺流程图.7 4.3制作工艺流程详述.7 5.钢结构变形的原因、预防及矫正钢结构变形的原因、预防及矫正.12 5.1钢结构变形的原因.12 5.2钢结构变形的预防.13 5.3钢结构变形的矫正.13 6.钢结构的安装钢结构的安装.21 6.1工作条件.21 6.2钢结构安装工艺流程图.21 6.3钢结构安装流程详述.22 7.贮罐制造贮罐制造.27 7.1贮罐制造基本工序.27 7.2贮罐制造工艺流程图.29 7.3贮罐组装详述.29 8.施工安全技术措施和要求施工安全技术措施和要求.32 第 2 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 1. 目的目的 编制本教材主要是为了提高铆工理论与实际相结合的综合技术能力，较全面地介绍 了铆工行业中现行使用的新标准、新技术、新设备、新工艺等方面的内容及应用。共分 钢结构的变形原因，钢结构的内在联系，防止和减少钢结构焊接变形的措施、钢结构的 矫正、钢结构件焊后消除焊接应力的方法进行描述，使学员具有在核电施工现场进行实 际操作能力，并达到满足现场安装实际操作的技能水平。 2. 适用范围适用范围 本培训教材适用于参与现场铆工作业人员的培训。 3. 参考文件参考文件 钢制焊接常压容器 JB/473597 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001 建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002 钢结构工程主要和次要钢结构工程 0706JT0201 形状和位置公差 GB/T1184-1996 一般公差和未注公差的线性的角度尺寸的公差 GB/T1804-2000 4. 钢结构制作钢结构制作 4.1 材料要求 1）钢结构使用的钢材、焊接材料和涂装材料等应具有质量证书，必须符合设计要求和 相应技术标准的要求。 2）进厂的原材料，除必须有生产的出厂证明书外，还应按合同要求和有关现行标准进 行现场见证取样、送样、检验和验收，做好检查记录。 3）在加工过程中，如发现原材料有缺陷，必须经检查人员和主管技术人员研究处理。 4）材料代用应向甲方报审，并经设计单位确认后方可代用。 5）焊接材料应集中管理，建立专用仓库，库内要干燥、通风良好。 第 3 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 4.2 制作工艺流程图 领料、划线 矫正 构件组装 成品验收 Y N 先决条件检查 焊接主焊缝 制作半成品检查 零部件拼焊 切割下料 检查入库 整平打磨 4.3 制作工艺流程详述 4.3.1 划线、号料 1）熟悉制作安装图，发现有疑问之处，应与技术人员联系解决。 2）准备好做样板、样杆的材料，一般用薄铁皮和小扁钢。 3）放样所用的钢尺必须经过计量部门的校验复核，合格后方可使用。 4）号料前必须了解原材料的材质及规格，检查原材料的质量。不同规格不同材质的零 件应分别号料，并依据先大后小的原则依次号料。 5）样板样杆上应用油漆或记号笔写明加工号、构件编号、规格，同时标注上孔直径、 工作线、弯曲线等各种加工符号。 6）利用计算机放样或用样板计算出下料尺寸，直接在板料成型钢表面上画出零构件形 状的加工界线，采用剪切、冲裁、锯切、气割等工作过程进行下料。允许偏差见下 料与样杆（样板）的允许 误差表。 下料与样杆（样板）的允许误差表 项 目允许偏差（mm） 零件外形尺寸 1.5 孔 0.7 基准线（装配或加工） 1.0 对角线差1.5 加工样板的角度 20 7）放样和号料应预留收缩量（包括现场焊接收缩量）及切割，铣端等需要的加工余量： a)铣端余量：剪切后加工的一般每边加 3-4mm，气割后加工的则每边加 4-5mm； 第 4 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 b)切割余量：自动气割割缝宽度为 3mm，手工气割割缝宽为 4mm。 8）主要受力构件和需要弯曲的构件，在号料时应按工艺规定的方向取料，弯曲件的外 侧不应有样冲点和伤痕缺陷。 9）号料应有利于切割和保证零件质量。 10）本次号料后的剩余材料应进行余料标识，包括余料编号、规格、材质及炉批号等， 以便于余料的再次使用。 4.3.2 切割下料 1）下料划线以后的钢材，必须按其所需的形状和尺寸进行小料切割，剪切时应注意以 下要点： a)当一张钢板上排列许多个零件并有几条相交的剪切线时，应预先安排好合理的剪 切次序后再进行切割； b) 材料剪切后的弯曲变形，必须进行矫正；剪切面粗糙或带有毛刺，必须修磨光洁； c)剪切过程中，切口附近的金属，因受剪力而发生挤压和弯曲，重要的结构和焊缝 的接口位置，一定要用铣、刨或砂轮磨削等方法进行处理。 2）锯切机械施工中应注意以下施工要点： a)型钢应校直后方可进行锯切； b)单件锯切的构件，先画出号料线，然后对线锯切。成批加工的构件，可预先安装 定位挡板进行加工； c)加工精度要求较高的重要构件，应考虑预留适当的加工余量，以供锯切后进行端 面精铣； d)锯切时，应注意切割端面垂直度的控制； e)切割前应将钢材表面切割区域内的铁锈、油污等清除干净；切割后清除断口边缘 熔瘤、飞溅物，断口上不得有裂纹和大于 1mm 的缺棱，并清除毛刺。 3）气割操作时应注意以下几点： a)气割前必须检查确认整个气割系统的设备和工具全部运转正常，并确保安全； b)气割时应选择正确的工艺参数。切割时应调节好氧气射流（风线）的形状，使其 保持轮廓清晰，风线长和射力高； c)气割前，应去除钢材表面的污垢、油污及浮绣和其它杂物，并在下面留出一定的 空间，以利于熔渣的吹出； d)气割时，必须防止回火； e)为了防止气割变形，操作中应先从短边开始，应先割小件，后割大件；应先割较 复杂的，后割较简单的。 第 5 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 4.3.3 矫正 1）低碳钢和普通低合金钢的热矫正加热温度一般为 600900，而 800900为热塑 性变形的理想温度，但不准超过 900。 2）中碳钢则会由于变形而产生裂纹，所以中碳钢一般不用火焰矫正。 3）普通低合金钢在加热矫正后应缓慢冷却。 4.3.4 成型 1）热加工：对低碳钢一般都在 10001100，热加工终止温度不应低于 700。加热 温度在 500550，钢材产生脆性，严禁锤打和弯曲，否则容易使钢材断裂。 2）冷加工：钢材在常温下进行加工制作，大多数都是利用机械设备和专用工具进行的。 4.3.5 边缘加工（包括端部铣平） 1）常用的边缘加工方法有：铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工等。 2）气割的零件，当需要消除影响区进行边缘加工时，最少加工余量为 2.0mm。 3）机械加工边缘的深度，应能保证把表面的缺陷清除掉，但不能小于 2.0mm，加工后 表面不应有损伤和裂缝，在进行砂轮加工时，磨削的痕迹应当顺着边缘。 4）碳素结构钢的零件边缘，在手工切割后，其表面应做清理，不能超过 1.0mm 的不平 度。 5）构件的端部支承边要求刨平顶紧和构件端部截面精度要求较高的，无论是什么方法 切割和用何种钢材制成的，都要刨边或铣边。 6）施工图有特殊要求或规定为焊接的边缘需进行刨边，一般板材或型钢的剪切边不需 刨光。 7）零件边缘进行机械自动切割和空气电弧切割之后，其切割表面的平面度，都不能超 过 1.0mm。主要受力构件的自由边，在气割后需要刨边或铣边的加工余量，每侧至 少 2mm，应无毛刺等缺陷。 8）柱端铣后顶紧面应有 75%以上的面积紧贴，用 0.3mm 塞尺检查，其塞入面积不得 大于 25%，边缘间隙也不应大于 0.5mm。 9）关于铣口和铣削量的选择,应根据工件材料和加工要求决定,合理的选择是加工质量 的保证。 10）构件的端部加工应在矫正合格后进行。 11）根据构件的形式采取必要的措施,保证铣平端与轴线垂直。 4.3.6 制孔 1）构件制孔优先采用钻孔，当证明某些材料质量，厚度和孔径，冲孔后不会引起脆性 第 6 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 时允许采用冲孔；厚度在 5mm 以下的所有普通结构钢允许冲孔，次要结构厚度小 于 12mm 允许采用冲孔。在冲切孔上，不得随后施焊（槽形），除非证明材料在冲 切后，仍保留有相当韧性，则可焊接施工，一般情况下在需要所冲的孔上再钻大时， 则冲孔必须比指定的直径小 3mm。 2）钻孔前，一是要磨好钻头，二是要合理地选择切屑余量。 3）制成的螺栓孔，应为正圆柱形，并垂直于所在位置的钢材表面，倾斜度应小于 1/20，其孔周边应无毛刺、破裂、喇叭口或凹凸的痕迹，切削应清除干净。 4）精制或绞制成的螺栓孔直径和螺栓杆直径相等，采用配钻或组装后绞孔，孔应有 H12 的精度。 4.3.7 摩擦面加工 1）高强度螺栓连接摩擦面的加工，可采用喷砂、抛丸和砂轮机打磨等方法（注：砂轮 机打磨方法应与构件受力方向垂直，且打磨范围不得小于螺栓直径的 4 倍）。 2）经处理的摩擦面应采取防油污和损伤保护措施。 3）制造厂和安装单位应分别以钢结构制造批进行抗滑移系数试验。制造批可按分部 （子部分）工程划分规定的工程量每 2000t 为一批，不足 2000t 的可视为一批。选 用两种及两种以上表面处理工艺时，每种处理工艺应单独检验，每批三组试件。 4）抗滑移系数试验用的试件应由制造厂加工，试件与所代表的钢结构构件应为同一材 质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态，并应用同一性能 等级的高强度螺栓连接副，在同一环境条件下存放。 5）试件钢板的厚度，应根据钢结构工程中有代表性的板材厚度来确定。试件板面应平 整、无油污、孔和板的边缘无飞边、毛刺。 6）制造厂应在钢结构制造的同时进行抗滑移系数试验，并出具报告。试验报告应写明 试验方法和结果。 7）应根据现行国家标准钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ82 的 要求或设计文件的规定，制作材质和处理方法相同的复验抗滑移系数用的构件，并 与构件同时移交。 4.3.8 组装 1）组装前，工作人员必须熟悉构件施工图及有关的技术要求，并根据施工图要求复核 其需组装零件质量。 2）由于原材料的尺寸不够或技术要求需拼接的零件，一般必须在组装前拼接完成。 第 7 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 3）在采用胎模装配时必须遵循下列规定： a)选择的场地必须平整，并具有足够的强度； b)布置装配胎模时必须根据其钢结构构件特点考虑预防焊接收缩量及其它各种加工 余量； c)组装出首批构件后，必须由质量检查部门进行全面检查，经检查合格后，方可继 续组装； d)构件在组装过程中必须严格按照工艺规定装配，当有隐蔽焊缝时，必须先行施焊， 并经检验合格后方可覆盖。当有复杂装配部件不易施焊时，亦可采用边装边施焊 的方法来完成其装配工作； e)为了减少变形和装配顺序，可采取先组装成部件，然后组装成构件的方法。 钢结构构件组装方法的选择，必须根据构件的结构特性和技术要求，结合制造厂的 加工能力、机械设备等情况，选择能有效控制组装的质量、生产效率的方法进行。 4.3.9 预拼装 1）预拼装按设计要求和技术文件规定。 2）预拼装组合部位的选择原则：尽可能选用主要受力框架、节点连接结构复杂，构件 允差接近极限且有代表性的组合构件。 3）预拼装中所有构件应按施工图控制尺寸，各杆件的重心线应交汇于节点中心，并完 全处于自由状态，不允许有外力强制固定。单构件支承点不论柱、梁、支撑，应不 少于两个支承点。 4）预拼装构件控制基准，中心线应明确标示，并与平台基线和地面基线相对一致。控 制基准应按设计要求基准一致，如需变换预拼装基准位置，应得到工艺设计认可。 5）所有需要预拼装的构件，制作完毕必须经专检员验收合格后，方可进行预拼装。 6）在胎架上预拼全过程中，不得对构件动用火焰或机械等方式进行修正、切割或使用 重物压载、冲撞、锤击。 7）大型框架露天预拼装的检测时间，建议在日出前，日出后定时进行。所使用卷尺精 度应与安装单位相一致。 8）高强度螺栓连接件预拼装时，可采用冲钉定位和临时螺栓紧固。试装螺栓在一组孔 内不得少于螺栓孔的 30%，且不少于 2 只。冲钉数不得多于临时螺栓的 1/3。 9）预装后应用试孔器检查，当用比孔公称直径小 1.0mm 的试孔器检查时，每组孔的通 过率不小于 85%；当用比螺栓公称直径大 0.3mm 的试孔器检查时，通过率为 100%，试孔器必须垂直自由穿落。 按上述规定检查不能通过的孔，允许修孔（铰、磨、刮孔）。修孔后如超规范，允 许采用与母材材质相匹配的焊材焊补后，重新制孔，但不允许在预装胎架进行。 第 8 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 5. 钢结构变形的原因、预防及矫正钢结构变形的原因、预防及矫正 5.1 钢结构变形的原因 钢结构件是由钢板和型钢经过多道工序加工和装配组成的钢结构产品，因而钢结构 件的变形原因是多种多样的，下面从几方面进行分析： 5.1.1 钢材在轧制、运输和存放时引起的变形： 钢材在下料前，往往表面存在不平，弯曲，扭曲，波浪形等缺陷。这些缺陷主要是 由以下三种原因引起的： 1）在轧制钢材时，对钢锭施加外力，轧制结束外力撤消，钢材内部却残留了部分内应 力，即残余内应力。热轧时，由于材料受热膨胀和轧后受冷收缩，使其内部也产生 残余内应力，这些残余内应力引起钢材变形。 2）在材料运输时，由于吊装使其受力不均，运输颠簸，是钢材变形或产生其它缺陷。 3）钢材存放时，由于堆放不当、垫底不平等原因，也会引起钢材变形。 5.1.2 钢结构在加工制作中产生了变形。 1）钢结构在放样、下料、测量、检验等过程中存在误差，使坯料尺寸存在或大或小的 尺寸偏差，会影响构件装配的准确性，又会影响组对焊接时焊缝间隙的大小，使组 装后的钢构件产生变形。 2）各种装配连接工艺次序不当或各装配工艺不正确，存在缺陷，引起钢结构件变形。 3）组成钢结构的构件，在制作加工中存在残余应力没有消除，或构件变形没有得到彻 底的矫正，使钢结构产生变形。 5.1.3 钢结构受外力作用后产生的变形。 导致钢结构件产生永久变形的外力一般有拉力、应力、弯曲力、扭力和冲击力等。 在钢结构件的正常使用过程中，由于所承受负荷超载，局部疲劳，老化以及工作温度过 高和冲击负荷的作用，使钢结构产生变形；另外，钢结构件在非正常情况下受到外力作 用引起的变形也是常见的。如大风、地震等自然现象引起的变形。 5.1.4 钢结构因焊接引起的变形。 焊接引起的钢结构变形，是以上各种变形中最为突出的一种。焊接变形是由于焊接 过程中对焊接进行了局部的不均匀加热，因而导致材料产生焊接内应力和变形。焊接的 焊缝和焊缝附近受热区域的金属都因过热而不均冷却后发生缩短。缩短主要表现在沿焊 缝长度方向上的纵向收缩和垂直于焊缝长度方向的横向收缩。这种收缩是钢结构产生内 应力和引起变形的主要原因。 第 9 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 5.1.4.1 焊接变形的分类 因焊接接头的形式、钢板的薄厚、焊缝的长短、工件的形状、焊缝的位置等各种因 素的不同，焊件焊后会出现各种不同形式的变形。按结构的变形情况，又可分为局部 变形和整体变形两大类： 1）局部变形：指钢结构的某些部分发生变形。如型钢和钢板搭接焊制的油箱，型钢符 合要求，而油箱外面的钢板局部有凹凸不平的现象；钢板卷制焊接成的圆筒在焊接 区域产生部分变形等。 2）整体变形：是指整个结构的形状和尺寸发生变化，如方框的垂直度、对角线的长度 不等现象。 5.1.4.2 引起焊接变形的主要原因 1）焊缝金属熔化的热胀，熔体凝固时的收缩。 2）不均匀的受热和冷却。 3）材料塑性变形后发生再结晶，引起金属不均匀的改变。 4）两个焊件厚度相差较大，重量和钢材材质不同，因而引起不均匀的收缩。 5）采用不合理的焊接程序和规范，也会引起变形。 6）焊缝在钢结构中的位置，如不对称布置焊缝。 5.2 钢结构变形的预防 钢结构变形的预防主要是根据变形原因及变形形式等进行防变形，如焊接引起的变 形，就应在施焊前采取一些增加支撑、载重负压等反变形、防变形的措施。 5.3 钢结构变形的矫正 钢结构都是将多种零件通过焊接、铆接或用螺栓连接方式连接成一体的，相互联系 而又相互制约的一个有机的整体，因此，对产生变形的钢构件进行矫正前，必须首先了 解变形产生的原因，分析钢结构的内在联系，找出矛盾的主次关系，确定正确的矫正部 位和相应的矫正手段，才可着手进行矫正工作，切不可孤立地看待问题和解决问题。 5.3.1 矫正位置的确定 通过采用各种手段的测量，可以找出构件变形的位置，但是，并不是所有的变形位 置都是正确的矫正位置。例如，属于内应力引起变形的构件中，其变形有时不在应力集 中区，而在与其有联系、刚度较弱的地方表现出来。矫正时，就不能对变形部位采取矫 正措施，而只能对应力集中的区域采取措施，消除其内应力或使内应力达到平衡，才能 使构件获得矫正。因此，正确地判断和选定矫正位置，是保质保量完成矫正工作的关键。 第 10 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 否则，不仅会影响矫正速度和质量，甚至会出现越矫越不正的现象。 5.3.2 矫正变形的步骤 1）分析钢结构变形的原因，弄清构件变形究竟是受外力引起的变形，还是由内力及其 它原因引起的变形。 2）分析构件内在的联系，搞清各个零件或构件相互间的制约关系。 3）选择正确的矫正部位，通过采用各种测量手段，找出构件变形部位。这里需重复强 调指出，并不是所有的变形位置都是正确的矫正位置，如内应力引起变形的构件， 主要对应力集中区域采取措施，消除其内应力或使内应力达到平衡，才能使构件获 得矫正。 4）要掌握构件所用钢材的性质，以防矫正时造成工件折腾产生裂纹或回弹等。 5）按照实际情况来确定矫正的方法及多种方法并用时的先后顺序。 5.3.3 常见钢结构矫正方法 5.3.3.1钢结构中薄板构件的矫正 钢结构中的薄钢板一般与各类框架通过铆接、螺钉和焊接等方式连接在一起，如水 箱、油箱、公共汽车和火车的车厢等。这些框架上薄钢板在使用、运行中受外力、温度 等因素的影响，表面会产生凹凸不平的变形。 由于板材和各类框架连在一起，钢板的变形受到框架的限制，因而就不能简单地用 手工锤展法和利用多辊钢板矫平机进行矫正。若强制某一部分扩展，只会导致变形加剧。 因此，若框架本身没有变形，在实际矫正钢结构上的薄板变形时大都采用局部火焰加热 矫正。这种矫正普遍的做法是：找出钢板上的凸起位置，也就是变形区域，用氧气乙炔 火焰在凸起部位进行点状加热，同时用木锤锤击和浇水急冷，使钢结构中的薄钢板产生 收缩而达到矫平的目的。 注意：进行点状加热时要注意以下几点： 1）加热的温度要适当，既要能够足以引起钢材塑性变形，又不能温度太高使材料过烧。 一般不高于 800，相当于加热到樱红色。过高的温度，如加热到 1000以上，则 会引起钢材产生粗晶粒结构，使加热点发生很小的细裂纹，严重影响钢结构件的质 量。尤其对要求不漏水、不漏油的容器类结构，更应注意。 2）加热点排列一般采用梅花式，加热点的大小与钢板厚度有关。钢板厚，加热点大些； 钢板薄，加热点小些。加热点的直径约等于钢板厚度 6 倍加 10mm 为宜。 3）浇水急冷和用木锤锤击，使钢板纤维组织加快收缩。木锤锤击的力量要轻，以防破 坏表面。 4）加热动作要敏捷迅速，加热点不可过多，烤枪嘴要于钢板垂直，不要来回晃动，以 第 11 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 免引起不应有的内应力。 5.3.3.2圆筒形钢结构的矫正 圆筒形工件产生变形的主要原因有：成形工序加工出来的圆筒达不到正确的几何形 状；由于放置不当或其它原因造成局部变形；接缝焊后产生变形。 如厚壁形圆筒体的矫圆， 图 5-1 所示为一圆筒体，节长 1800mm，外径 2500mm，板 厚 2040mm。由于该筒体的圆周长和椭圆度都有严格的要求，当制造过程不能满足要求 时，要予以矫正。矫正时，首先把圆筒竖放在平台上，用木块垫平，先矫正筒体周长。 当周长过大时，就用两把焊炬在筒体内外沿纵缝进行线状加热，加热一次圆周长可缩短 510mm。矫正椭圆变形时，先用样板检查。若筒体外凸，则沿该处外壁进行现状加热， 加热后让其自然冷却。若一次收缩不显著，可再次加热直至矫圆为止。筒体弧度不够， 可沿弧度小的内壁加热，对椭圆变形的矫正，还可在直径相应长的内侧加焊吊耳，用手 拉葫芦进行对拉，待符合要求后，用焊炬在被拉的位置上进行纵向均匀加热，消除内应 力后，也可矫圆。 2500 1800 2040mm 图 5-1 厚壁圆筒形构件矫正示意图 5.3.3.3圆筒形构件产生凹陷后的矫正 对产生大面积的凹陷，且较长的圆筒形工件，若操作者能进入筒体内进行操作，可 采用由里向外顶的方法；也可以采用气焊火焰在筒体的内外加热进行矫正。若操作者不 能进入筒体内进行操作如图 5-2 所示。可采用如图 5-3 所示的方法。其操作过程是：将一 根螺栓杆焊于凹陷部位的底部，把垫块和压板按图中位置装好，并旋紧螺帽，然后在凹 陷的边缘用火焰加热一周，温度以 800左右为宜，边加热边旋紧螺帽，即可将凹如部 分拉出，配合其它矫正，即可达到矫正的目的。 第 12 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 加热位置 圆弧顶板 3 2 1-焊炬 2-变形筒体 3-顶具 图 5-2 筒壁内凹矫正示意图 10 加热处 2000 1 2 34 5 1-螺栓 2-螺母 3-垫圈 4-压板 5-垫板 图 5-3 圆筒体凹陷矫正示意图 5.3.3.4弯头和角度构件不等于 90的矫正 在加工中如产生角变形，即角度不等于 90。凡是大于或小于 90的弯头及零件用 在工程上，不是过高，就是过低，影响水平度或坡度，因此，必须进行矫正。 矫正时，应根据弯头和零件的种类及角变形的程度来决定矫正的方法。对钢管煨制 90弯头大于 90时，一般用火焰在其内角小于管径 1/21/3 位置处加热，在加热过程 中也可以用水跟着冷却，使其降温收缩后达到 90。但在加热时，应注意加热面积不能 太小，温度不宜过高，一般加热温度在 500700之间，避免内角管壁产生皱折。小于 90的钢管弯头的矫正方法同上，只是在外角位置加热，如图 5-4 所示。 对于角钢、槽钢煨制及扁钢焊接不成 90零件的角变形矫正，与上述钢管弯头 的角变形矫正方法相同，如图 2-4 所示。另外还可以用大锤击打使其伸展进行矫正，击 打位置与加热矫正大于 90弯头的位置相反。 第 13 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 A AA A (a) (b) (c) (d) (a) 槽钢煨制90零件(b) 角钢煨曲90零件 (c) 钢管煨制弯头 (d) 扁钢焊接90零件 A加热位置 图 5-4 不等于 90的矫正示意图 5.3.3.5轴杆类钢结构变形矫正、活塞杆的精密矫正、活塞杆变形矫正 如图 5-5 所示，先将活塞杆在车床上或支架上用百分表测量，找出弯曲的最高点， 并准确地标上记号和标注出弯曲的程度及弯曲区域。矫直时，用 V 形铁把活塞杆支好， 使其能够自由收缩，将弯曲凸起的部分向上，并在弯曲出用开圆孔的石棉布包扎。然后 在开孔处用火焰加热，加热速度均匀，时间要适当，加热温度使工件表面呈淡红色。最 后用压缩空气使之迅速冷却，轴的弯曲变化情况可由百分表中示出。如一次未能矫直， 可重复进行，直至矫直为止。 50 尾座 A L 支撑点百分表位置 最高点 车床头 (a) (b) 图 5-5 活塞杆精密矫正示意图 5.3.3.6弯曲产品扭曲的矫正 复杂形状的产品由于退火或正火及使用时发生弯曲或扭曲变形，若用一般矫直型钢 的方法进行矫正，往往不能取得很好的矫正效果。如图 2-5 所示工件，扭曲变形矫正 过 第 14 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 程如下： 1）按工件的实际形状尺寸制作上下模块如图 5-6 所示，与工件间隙 12mm。 (a)(b) (c) (d) (a) 上模块(b) 下模块(c) 产品(d) 矫正时模块的放置情况 图 5-6 复杂形状模压矫正示意图 2）矫正时采用以弯矫扭的方法，即首先将工件依次压弯，然后翻转工件又依次压直， 经过反复多次的压制，扭曲变形在压弯的过程中消失，从而达到矫正的目的。矫正 工作也可在压力机上进行，上下模块位置如图 2-6 所示。 3）由于工件较重，矫正过程中要尽可能减少翻转次数，矫正时两个下模块的距离要适 当近一些，可加速矫正。 5.3.3.7梁柱类构件的矫正 各种梁、柱是钢结构的基本构件。在梁柱装配焊接后，有时会出现不同程度的变形， 而必须进行矫正。引起梁柱变形的原因，可能是装配焊接前零件没有矫正好，但多数情 况是装配焊接后，由于焊接产生的应力变形而引起的。 1）T 形梁的矫正 T 形梁的变形有供变形、旁弯和角变形三种。对于这些变形，在设备允许的情况下， 可以用压力机或矫正机等进行矫正。否则，只能用局部加热的方法， 配以简单器械来 对其进行矫正。 先介绍几个 T 形梁变形的实例。 a)角变形的矫正 如图 5-7 中(a)所示，在 T 形梁背面两道焊缝的对应位置作现状加热，加热的宽 度应小于焊角的宽度，加热的深度不应超过板厚，冷却后角变形即可消失； b)拱变形的矫正 如图 5-7 所示中(b)，矫正拱变形是在立板上采用三角形加热的方法。三角形加热 的位置应根据变形情况而选定。若第一次加热后，供变形没有完全消除，可进行第 二次加热，加热位置应和第一次加热位置错开，避免在原加热处重复加热； 第 15 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 c)旁弯变形的矫正 如图 5-7 中(c)所示。矫正旁弯也是采用三角形加热的方法。对水平板进行矫正， 加热位置选在水平板外凸的一侧。当立板刚度较大时，可考虑在立板的合适位置垂 直水平板进行现状加热，目的是减小立板对水平板的牵制作用。 (a)(b)(c) (a) 角变形的矫正(b) 拱变形的矫正(c) 旁弯变形的矫正 图 5-7 T 型梁变形的局部加热矫正示意图 T 形梁的变形，有时三种变形不同程度的两两存在，究竟先矫正哪种变形，要视具 体情况来定。不同的矫正顺序，往往会产生不同的效果，要防止矫正一种变形而引起另 一种变形。 一般情况下，可选择变形较严重的一种现象先进行矫正，然后再矫正另一种变形。 或者按先旁弯、供变形，后角变形的顺序进行。 2）箱型梁变形的矫正 箱形梁的变形主要有扭曲和拱变形两种。若这两种变形同时出现，扭曲是主要矛盾， 矫正时应按先扭曲后拱变形的顺序来进行。 3）箱形梁扭曲变形的矫正 箱形梁的结构形式很多，如图 5-8 所示为一钢板装配焊接而成的箱形梁及其扭曲的 矫正示意图。矫正时，由于箱形梁的刚性较强，需外加力配合局部加热来进行。 A B 图 5-8 箱型梁扭曲变形矫正示意图 矫正过程如下：先将工件用压板固定在平台上，用拉紧螺栓将工件沿欲要矫正的方 第 16 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 向拉紧，然后在箱形梁的中部三面进行加热，加热区域宽度为 3040mm，加热温度和速 度应根据箱形梁扭曲程度而适当掌握。当变形较大时，需加热的温度高，可用两把或三 把烤枪同时进行。或者在 A、B 两端立板处同时进行现状加热，A 端在左立板加热，B 端在右立板加热。加热线倾斜约 40，目的是配合拉紧螺栓的外力，减小各板间的牵制 作用。加热后同时拧紧螺栓。这种方法可重复交替进行，直至矫正到符合要求，但在进 行过程中，每次的加热位置不可与前次重合。 注意：在这种方法中，加热是为了增加材料的塑性，降低抵抗变形的能力。 4）箱型梁拱变形的矫正 如果设备允许，可以在压力机或矫正机上进行。也可以采用局部加热使其冷却收缩 的方法进行矫正。当局部加热冷却收缩的做法效果不明显时，可以参考箱形梁扭曲变形 的矫正方法，即加热和施加外力结合起来进行，矫正效果可以更好一些。 5）框架类构件的矫正 框架类构件的矫正与其它构件如 T 形梁、箱形梁的矫正不同，因为构架是由许多零 件构成的，它们是相互制约的，它们的变化也是相互影响的，所以对框架类构件进行矫 正，处处要用全面分析的方法来考虑。 在各种各样的构架中，除了一些较小的平面状的构架可以在压力机上进行矫正外， 较大的构架和立体形状的构架均不便用一般的压力机、矫正机等进行矫正，而必须另外 有一套与产品特点相适应的矫正设备来进行矫正。这种设备往往是根据产品的特点和产 品的数量而自制的非标准专用矫正设备。随着机械化程度的不断提高，一些工厂对本厂 大批量的产品的构件变形进行矫正时，往往自制一些专用工装和设备。这对提高产品质 量和劳动生产率是有利的。 5.3.4 钢结构构件焊后消除应力的方法 5.3.4.1焊后热处理 焊后热处理是消除焊接残余应力的主要方法。热处理时把铆焊结构件的整体或局部 均匀加热至材料相变点以下的某一温度范围（一般为 550600），在进行一定时间的 保温。一般钢材按每毫米厚度 2.5min（分）计算，超过 50mm，每增加 25mm 加 15min。 此时，金属虽未发生相变，但在这样的温度下，其屈服极限降低，在金属内部由于残余 应力的作用而产生一定的塑性变形，从而使应力得到消除。然后在均匀、缓慢地冷却下 来。通过热处理，可以消除 80%90%以上的残余应力，并可改善焊缝热影响区的组织与 性能。 整体热处理一般是在加热炉内进行的。局部热处理时可采用局部加热设备或氧、乙 炔火焰加热。使用时应保证有足够的加热宽度，一般不小于工件厚度的 4 倍。在加热宽 第 17 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 度的范围内，各点均应达到规定的温度。在冷却时，应该采用绝热材料包裹加热区域， 以降低冷却速度。 5.3.4.2震动消除应力法 1）这是一种利用震动源时工件产生共振以消除焊接应力，稳定焊接尺寸的新方法； 2）试验证明，当变载荷达到一定的数值，经过多次循环加载后，结构中的内应力逐渐 降低。例如截面为 30mm50mm 一侧经过堆焊的试件，经过多次应力循环 （max=128MPa，min=0.056MPa）后，内应力不断下降； 3）由试验结果可以看出，用震动法消除结构中的应力，可取得较好的效果； 4）震动除应力法的优点是设备简单而价格低廉，且消除应力时间较短，没有热处理时 产生的金属氧化问题。但也有一些问题有待进一步研究。例如如何在比较复杂的结 构中根据需要使内应力均匀地降低；如何控制震动，使其既能消除应力，又不至于 降低结构的强度等。 6. 钢结构的安装钢结构的安装 6.1 工作条件 1）根据正式的施工图纸及有关技术文件编制施工组织设计已审批。 2）钢构安装质量计划已批准并发布执行。 3）对使用的各种测量仪器及钢尺进行计量检查复验。 4）根据土建提供的纵横轴线和水准点进行验线有关处理完毕。 5）按施工平面布置图划分：材料堆放区、杆件制作区、拼装区、构件按吊装顺序进场。 6）场地要平整夯实，并设排水沟。 7）在制作区、拼装区、安装区设置足够的电源。 8）搭好高空作业操作平台，并检查牢固情况。 9）放好柱顶纵横安装位置线及调整好标高。 10）钢结构安装前，参与安装施工人员应经技术、安全交底。 11）对参与钢结构安装人员，安装工、测量工、电焊工、起重机司机、指挥工要持证 上岗。 12）检查地脚螺栓外露部分的情况，若有弯曲变形、螺牙损坏的螺栓，必须对其修正； 13）将柱子的就位轴线用墨线弹测在柱基表面。 14）对柱基标高进行找平。 第 18 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 6.2 钢结构安装工艺流程图 基础复测、放线 构件中心线及标高检查 柱脚按设计要求焊接固定 循环工序进行安装 Y N 先决条件检查 柱间支撑或连接梁安装 安装钢柱、矫正 钢柱标高处理及检查 验收 6.3 钢结构安装流程详述 6.3.1 构件运输 根据安装需求列出的材料清单，到材料堆放场地领用安装所需钢结构构件、紧固件、 连接板等，并办好相关手续，然后运输至安装现场，并摆放有序。钢构件因运输、堆放、 吊装等造成的钢构件变形及漆层脱落，应进行矫正和修补。贮存时，不得在钢结构内引 起过大压力。在开始安装前，钢结构必须保持清洁（无污渍、油脂等）。贮存必须考虑 安装顺序，避免钢结构不必要的装卸损伤。 6.3.2 基础复测、放线 对土建基础或预埋板进行清理，按图纸要求在土建预埋板或混凝土基础上放出与混 凝土连接的梁、柱安装的基准线、标高线，与混凝土连接的锚固板中心线，轮廓线，以 及支撑角钢的标高，并做出标记。 6.3.3 安装立柱、紧固 1）钢柱安装时，先将基础清理干净，并调整基础标高，然后进行安装。柱子安装包括： 基础放线、垫铁、绑扎、吊升、临时固定、矫正、最后固定等工序。 2）绑扎：对柱子采用绑扎法吊升。根据柱子的种类、重量、高度以及吊装设备（根据 现场的施工进展情况，吊装设备用葫芦吊装的情况较多）的性能确定绑扎点。绑扎 柱子采用锁扣及卡环。为避免起吊时磨擦钢构件的表面，吊索与构件之间垫以麻袋 第 19 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 或橡胶板。同时在吊装过程中柱下端绑扎好作为掌握方向的缆绳。 3）柱子的吊装：根据基础的编号，吊装与之对应的柱子。吊装准备就绪后，首先进行 试吊。当柱子一端吊起高度为 100-200mm 时停吊，检查吊具无异常情况后，继续 起吊至安装位置，然后缓慢下降。当柱子底板距离基础位置 30-50mm 时调整柱底 与基础两基准线对应。对位检查无误后，施工人员安装压板，并拧紧全部螺栓后， 注意吊钩不要松钩。 4）柱子的矫正：柱子的矫正工作一般包括平面位置、标高及垂直度三个方面的内容。 柱子的标高一般控制在吊装前已经完成，柱子平面位置的矫正则在对位时完成，在 柱临时固定后，只须进行柱子的垂直度矫正。它的矫正方法采用两架经纬仪从柱相 临的两边去检查吊装准线的垂直度。同时进行调整，矫正后用螺栓固定。（采用对 称把紧），柱子安装的允许偏差应符合规范要求。 5）当柱子矫正完全后，及时对柱子加固，确认安全后方可摘除吊钩。依次安装两根柱 子后，进行两根柱子之间的梁的连接，依此保证柱子的空间刚度。 6.3.4 钢框架整体吊装 1）如图 6-1 所示，吊装前得先考虑框架结构的整体性和稳定性，所以吊装工程师必须 通过电脑计算和反复的模拟，选择正确的吊点和吊车站位进行吊装。 图 6-1 箱型梁扭曲变形矫正示意图 2）现场组装时，支架或胎具间的跨距要根据框架的长度进行铺垫，主要目的是防止框 架由于自身的重量而使整个框架向下弯曲变形。 第 20 页 共 29 页 铆工技术知识和技能培训教材 6.3.5 钢平台的安装 1）按要求在混凝土上钻好锚固板与混凝土连接以及支撑角钢与混凝土连接的膨胀螺栓 孔，用膨胀螺栓将锚固板固定在混凝土上。 a)将支撑角钢焊接在锚固板或预埋板上； b)按图纸要求将主梁固定在支撑角钢上； c)固定次梁（按图纸要求进行螺栓连接或焊接）； d)用膨胀螺栓将支撑角钢固定在混凝土上。 2）钢结构附件安装：在钢结构主梁、次梁安装期间，可根据现场安装条件的允许，进 行钢结构附件安装，包括钢结构楼梯、钢结构栏杆以及楼层格栅板等，铺设网格板， 按要求将网格板点焊在梁及支撑角钢上。 6.3.6 高强螺栓安装 1）高强螺栓分为承压型和摩擦型两种类型的螺栓，承压型高强度螺栓连接摩擦面的抗 滑移系数 0.3，所以对组装件不做抗滑移系数试验，而摩擦型高强螺栓连接摩 擦面抗滑移系数为 0.3，所以，必须对组装件进行抗滑移系数试验（用于高强螺 栓连接处的部件），且现场处理的构件摩擦面应单独进行摩擦面抗滑移系数试验， 其结果应符合设计要求（摩擦面抗滑移系数为 0.3）。高强度螺栓送到现场应进 行复验，复验用螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取。每批应抽取 8 套连 接副进行复验。通过复验，最 终确定连接副的扭矩系数。从而算出终拧扭矩值。 2）高强螺栓带有配套的螺母和垫圈，在同一包装箱中配套使用，施工有剩余时，必须 按批号分别存放，不得混放混用。在储存运输和施工过程中应防止受潮生锈、沾污 和碰伤。 a)任何安装螺栓孔，均不得随意采用气割扩孔； b)安装高强螺栓时，构件的摩擦面保持干燥，不得在雨中作业。 3）大六角头高强度螺栓的拧紧应分为初拧，终拧。对于大型节点应分为初拧，复拧， 终拧。初拧扭矩为施工扭矩的 50左右，复拧扭矩等于初拧扭矩，终拧扭矩等于施 工扭矩。初拧或复拧后的高强度螺栓应用颜色在螺母上涂上标记，然后按规定的施 工扭矩值进行终拧。终拧后的高强度螺栓应用另一种颜色在螺母上涂上标记。大六 角头高强度螺栓拧紧时，只准在螺母上施加扭矩。高强度螺栓的初拧，复拧和终拧 应在同一天完成。 高强度螺栓