某锅炉钢结构角钢对扣箱型结构的焊接

1、1某锅炉钢结构角钢对扣箱型结构的焊接卫 巍 韩咸武 桑晓宏（长治清华钢结构有限公司 山西长治 046012）摘 要： 某锅炉钢结构项目电梯井立柱采用了角钢对扣的箱型结构，由西北电力设计院设计，此种箱形结构截面小，焊缝布置位置不对称，且焊缝长度尺寸大，设计要求采用 V 形坡口焊接，坡口切割变形、焊接变形难以控制，导致制作难度大，我们通过自制工装改进制作工艺解决了此类问题，满足该项目的验收要求。 关键词 角钢对扣箱型结构；控 制切割变形；控制焊接变形The weld of angle steel buckle box type structure in one boiler steel struc

2、ture projectwei wei han xianwu sang xiaohong（ChangZhi QingHua Stell Structural CO.LTD changzhi shanxi 046012 ）ABSTRACT：The well column of the elevator in one boiler steel structure project , designed by Xian northwest electric power design institute ,has small section, asymmetric weld location, and

3、large weld length . It requires V groove welding , but groove cutting and welding deformation is hard to control, thus leading to difficult manufacture. We have solved the problem by improving the production process of fixture to meet the acceptance requirements.KEY WORDS: angle steel buckle box typ

4、e structure; control of cutting deformation; control of welding deformation 1 引言现代社会科技飞速提高，钢结构产业随之快速发展，对钢结构建筑主体的质量和功能的多样化的要求也越来越高，这对钢结构的设计以及制造提出了更高的要求，包括梁和柱的强度以及节点的合理性、结构的多样性等等。因为设计规范要求严格控制断面形状和焊缝分布不对称的结构形式，所以常见的箱形结构一般都采用四块钢板组焊成断面的对称结构形式。我公司承制的某锅炉钢结构项目电梯井立柱采用角钢对扣箱型结构，由于角钢对扣的箱型结构制作难度大，所以钢结构工程很少采用此类箱形

5、结构，因而没有经验借鉴。角钢开制坡口对扣焊的箱形结构由于箱形结构截面小，焊缝布置位置不对称，且焊缝高度、长度尺寸大，相对于钢板焊接组成的箱形对称结构焊接难度更大，切割坡口与焊接过程更难控制，这就给制造厂加工制造提出了新的课题。2 结构概况我公司承制的某锅炉钢结构项目电梯井共 52 根柱子采用双角钢对扣的箱型结构，对扣后的箱型截面尺寸为 200mm200mm，构件长度达 12805mm。该箱型柱制作精度要求高，扭曲度不得超过 0.8mm,直线度不得超过 5mm。3 制造方法3.1 切割变形的控制如图 3.1.1 所示箱形截面角钢 1 要求由 L20020014 切成 L18618614，沿长度方

6、向切边后制成焊接坡口，焊接坡口要求钝边 2mm，坡口角度 4550。由于考虑到采用机械加工设备成本高，速度慢，装夹困难，加之产品进度急等因素，所以最终选择采用等离子2热切割来完成此工序；由于角钢刚性小，长度尺寸大，热切割必然会产生较大变形，拟定如下工艺方案来控制变形：如附图 3.1.2 所示角钢两两背靠背贴紧点焊在一起放入切割工装U 形槽中，长度范围内每隔 1m 放置一个切割工装如附图 3.1.2，使角钢贴紧工装上表面并点焊牢固，采用半自动切割机，切割中还需要两侧对称切割，角钢两肢全部切割完成后冷却至室温。将角钢已切割面两两背靠背贴紧点焊后按上述方法切割另一肢，切割完成后对需矫形的部位进行矫正

7、，检测角钢尺寸包括扭曲度、角钢垂直度、切割面质量等，对于尺寸超差的采用火焰校形，组装前所有切割件尺寸都必须控制在公差范围内。3.2 焊接变形的控制角钢对扣处长度方向上要求开坡口满焊，焊缝长度达 12805mm，焊缝在母材位置及结构形式如附图 3.2.1。两侧焊缝按轴线 B-B 方向上下不对称，在焊缝两侧母材上会产生大面积焊接残余压应力，此方向焊接后必然会产生弯曲，由于该箱形截面尺寸小，很容易受压失稳产生旁弯、扭曲变形，如按轴线 A-A 左右对称，此方向焊接后产生旁弯的可能性较小，所以通过设计合理的工艺装备可以达到对此方向焊接变形的控制。焊接定位工装如图 3.2.1所示，工装为 T 形结构，开制

8、 90 度“V”形缺口，工装要求焊接在工作台上，每米长度范围内放置一个，角钢与工装中心必须对准，角钢要求贴紧工装并点焊牢固，两角钢对扣接触面间隙不得超过 3mm 如果超差应进行校正，点焊并焊接，采用船形焊，由两名焊工在两侧同时对称施焊，并从角钢一头沿长度方向焊接，焊接工艺参数按公司钢结构焊接规范细则 QGJ-012-2012选用。焊接完成后冷却至室温打开定位焊点。通过这种工艺措施可以一次焊接成形，并可以将产品扭曲度、直线度一次性控制在了公差范围以内,避免了尺寸超差后校形、返修等繁琐的工艺过程，有效的控制了焊接变形。 角钢 1角钢 2图 3.1.13311图 3.1.2 切割工装33.3 工装的

9、制备切割工装、焊接工装通过设备加工制成，以保证工装尺寸及精度，尺寸如下图3.3.1、3.3.2。4 结论结论该项目由于工艺上严格规定了变形的控制方法，设计制作了便捷实用的定位工装，使ABBA412412焊缝焊缝图 3.2.1 焊接定位工装3图 3.3.1 切割工装4图 3.3.2 焊接工装4产品一次制作合格，一次交验合格率 99.8%，大大减少了后续的焊后矫正工作量，避免了尺寸超差、返修等繁琐的工艺过程，极大的提高了生产效率，确保了生产产品成功交付，产品质量也得到了用户高度评价，同时在集团公司一院 519 厂科学技术成果评比中获得四等奖第一名的成绩。通过该项目的生产制造，使我们在控制产品切割、焊接变形方面向前迈进了一大步，并为我们今后在箱形构件制作方面提供了