高强钢复杂结构焊接

高强钢（Q420B）复杂结构焊接【摘要】转换桁架专属高强钢系列，结构复杂、材质特殊、自重大、质量要求高，施工过程中要结合本公司具备的硬件设施及技术条件，制定出切合实际的施工方案，才能保证其焊接质量。本篇文章以国泰艺术中心工程转换桁架为例，针对高强钢（Q420B）复杂结构的特点，对焊接施工过程中所需要重点关注的一些问题进行了详细的分析，并且针对这些问题提出了一定的参考性建议，以期为其他轻钢结构厂房在建设过程中提供一定的参考。【关键词】高强钢；转换架；焊接工艺；质量；安全1基本概况国泰艺术中心工程转换桁架（共四棉），在整个结构体系里面支撑上部荷载，属于重要性结构构件，桁加上下弦杆材料主要采用Q420B，腹杆材料主要为Q420B和Q345B。板件厚度为16mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、50mm。现场焊缝以对接焊缝为主，日字形截面对接7处（单个接头焊缝量8.8m）；箱形截面对接20处（单个接头焊缝量4.1m），腹杆对接90处（单个接头焊缝量1.6m）；H形截面对接12处（单个接头焊缝量0.9m），现场焊缝总长度约300m。设计图纸要求现场对接焊缝质量等级为一级。由于Q420B材料比较特殊，板件厚度较厚，焊接难度和焊接变形较大，焊接过程中要重点考虑减小焊接应力和焊接变形。2转换桁架的结构形式转换桁架1结构形式见如下ZHGHJ1示意图如下：3转换桁架组装工艺桁架组装按吊装方案采用立拼，顺序为：桁架上、下弦杆组对-下弦杆安装-直腹杆（含两端临时支撑）安装-斜腹杆安装-桁架上弦杆安装。斜腹杆1在地面不组对，待桁架起吊与空中牛脚组对完毕后，去掉接口处临时支撑再组对。4施焊工艺流程及控制4.1焊接方法、焊材选用及温度控制在施工前，根据结构材料和坡口形式进行了焊接工艺评定，编制焊接工艺卡，采用二氧化碳气体保护焊（GMAW）进行焊接。焊材匹配：Q420B选用GB/TER55-G（CHW-60C）何1.2；Q345B选用GB/TER50-3(CHW-50C3)/中1.2。温度控制：预热温度150〜200°C；层间温度150〜200°C；焊后热处理：200〜350°C/2h。（详见工艺评定）4.2桁架现场焊接接头分布及组装焊接顺序桁架的组装焊接顺序为：弦杆组对-弦杆焊接-组装直腹杆-组装斜腹杆一腹杆焊接。4.3弦杆的接头处焊接顺序以及施焊措施桁架弦杆现场接头处截面为箱形和日字形，由于材料特殊、板较厚，焊接后对整体产生较大的变形和焊接应力，因此弦杆接头处焊接时采取对称焊接、调整局部焊接顺序、构件加固和焊后消除应力的办法来保证焊接质量。4.3.1日字形构件接头处焊接顺序日字形弦杆的接头处焊接顺序：中腹板的对接焊缝焊接-翼缘板对接焊缝焊接-中腹板与上翼缘T接焊缝焊接-侧腹板与翼缘的T形角接焊缝-侧腹板对接焊缝的焊接。4.3.2箱形构件接头处焊接顺序箱形构件的接头处焊接顺序：腹板的对接焊缝焊接-下翼缘板对接焊缝焊接-上翼缘板对接焊缝焊接-腹板与翼缘的T形角接焊缝。箱形构件的接头处各部位的焊接措施同日字形构件焊接。4.4腹杆焊接弦杆焊接完毕后，进行腹杆（除桁架两端头的斜腹杆外）的组装，组装完毕进行焊接，腹杆接头焊接点位于上弦下翼缘和下弦上翼缘，整体分布比较均匀，焊接量较大，焊接收缩直接影响桁架的整体高度（H），因此组装时在桁架的高度方向必须考虑腹杆焊接收缩余量。腹杆整体焊接顺序为：先焊接直腹杆然后焊接斜腹杆同时每根腹杆节点焊缝采取两名焊缝焊工在相对方向同时焊接，防止构件旁弯，使整个桁架收缩变形均匀，防止出现整体扭曲.5施焊工艺要求及质量控制根据国泰艺术中心工程转换桁架的钢结构设计的焊缝节点形式、钢材类别、规格、采用的焊接方法、焊接位置等，制定相应的焊接工艺方案，5.1引弧板设置要求（1） T形接头、角接接头和对接接头主焊缝两端，必须设置引弧板和引出板，其材质应和被焊母材相同，坡口形式应与被焊焊缝相同；（2） 焊缝引出长度应大于25mm；（3） 引弧板和引出板的宽度应大于50mm，长度为板厚的1.5倍且不小于30mm，厚度不小于6mm。5.2多层焊接质量控制措施（1） 多层焊接应连续施焊，每一焊道焊接完成后及时清理焊渣处理缺陷后方可继续焊接；（2） 每道焊接必须根据焊接工艺文件控制层间温度，遇到中断焊接的情况，应采取适当的后热和保温措施，再次焊接时重新预热温度应高于初始预热温度；（3） 每条焊缝的底层焊道应从被焊板件相交的两个角落根部施焊，防止根部未熔透。5.3焊接应力消除工艺（1） 焊后采用局部电加热配合锤击法进行应力消除；（2）构件焊缝每侧面加热板的宽度至少为钢板厚度的 3倍，且不小于200mm；（3） 加热板以外构件两侧宜采用保温材料适当覆盖。6焊接作业安全措施（1） 焊接现场应备有防火设备，如砂箱、灭火器、水桶等；（2） 易燃物品应远离焊接作业点不小于10m，若无法满足规定的安全距离时，可用阻燃材料将其覆盖严实，防止火星落入。（3） 焊机和线路的带电体，对地、对外壳都必须有良好的绝缘。7雨季焊接措施（1）转换桁架的材质为Q420B，焊接作业要求必须连续，由于现场拼装焊接条件较差，因此在焊接作业过程中务必要做好防雨和防风的措施，保证焊接质量。对于拼装焊接可以根据其焊接点集中的特点，在需要进行焊接操作的部位设置防雨棚。防雨棚在桁架拼装完毕后，沿桁架长度方向通长设置；根据拼装工艺工程的要求防雨棚搭设要求易拆易搭。（2）雨季施焊时使用的焊接材料，应该全部使用烘箱烘焙。焊接材料的存放地应该保证绝对的干燥，对于已经受潮的焊接材料应当作废处理，严禁使用。8试件的检测焊接完首件，检查合格后方可进行大批量焊接。（1） 试件的外观检验应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002中表7.2.3和表7.2.4的要求。（2） 试件的无损检测。对需熔透的焊接试件，其无损检测可用射线或超声波方法进行探伤。射线探伤应符合现行国家标准GB-3233的规定；超声波探伤应符合国家标准〈钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级〉GB-11345的规定。（3） 试件的机械性能试验。切取试样并由具有国家技术质量监督部门认证资质的检测单位进行检测试验；检测结果应符合相应标准的规定，并由检测单位出具检测合格报告书。9结束语技术监督是实现工程质量、工期目标的重要手段，也是质量控制的重要环节。转换桁架的焊接过程中，制作技术负责人要全程监督，督导各工序的“三检”制度的落实，监督过程资料及时如实填写。关键工序设置质量控制点，首件应由技术负责人亲自检查等。建