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焊接H型钢施工技术创新浅析

摘要:文中以贵州省图书馆新馆及少年儿童图书馆为例,通过对异形H型钢施工工艺和焊接设备的改进,消除了焊接生产的限制,提高了钢结构部件的生产质量和生产效率。H型钢是一种截面更优化,强度重量较为理想的型材。H型钢基于不同部位排列,具有抗弯曲能力强、施工简单等优点,在工程建设中得到了广泛的应用。

关键词:异型焊接H型钢;施工技术;创新

0引言

H型钢机械性能良好,被广泛应用于各种工程建筑中。H型钢具有最佳的截面性能和形状,能在很大程度上满足工程设计要求,具有重量轻、节省材料的优点。由于结构样式不同,H型钢的焊接结构复杂多样,操作难度高,部分焊接设备的允许运行范围无法满足特殊形状焊接工艺的要求,这已成为限制钢结构应用的瓶颈因素。因此,有必要对异型焊接H型钢进行改进,确保其顺利生产。

1工程概况

本项目包括贵州省图书馆新馆以及少年儿童图书馆两馆,位于贵州省博物馆新馆东北侧。该工程属于框架剪力墙结构,耗费钢材1700t。型钢混凝土钢框架柱结构截面为16~35mm,H形截面焊接施工点共计352个。

2工艺原理及特点

H型钢焊接工艺是根据H型钢的结构性能,以控制焊接中的应力和应变,合理控制变形为原则。该工艺可以控制焊接中的裂纹,保证H型钢的焊接质量,同时提高了焊接效率[1]。H型钢生产、折弯、防腐底漆和中间漆均在工厂加工。在出厂前,采用反焊和角焊,焊接在坡口表面,使其渗入焊缝,满足超声波探伤要求。将其运送到现场,调整连接水平,完成安装焊接和整理,分成吊块,分段吊装。在现场焊接时,根据现场施工条件及具体的施工要求,合理地选择焊接工艺,确定数量、位置、顺序和接头坡口形状,然后进行加热,减少焊接时间,提高了焊接效率。在此过程中,控制好焊接温度,以把控焊接应力。在质量控制过程中,采用BIM建模设置焊缝参数,根据模型焊接H型材,减少实际焊接中的误差,使焊缝达到国家标准,解决了焊缝控制复杂的问题。在BIM软件中,采用构件的虚拟拼接,增加了连接的准确性,确保了施工过程安全可靠,满足项目的施工要求。

3操作要点

在Tekla中,选择钢结构的深化并创建适合H型梁的模型,根据图纸设置轴网和列高。创建列时,可以先创建一个整体,然后再按节点进行划分。在项目属性中,设置每一列的最高点和最低点,使模型符合真实情况。使用BIM的Tekla,在模拟选项的材料对话框中选择材料,以添加新材料类型,并设置螺栓和钢材属性。H型钢选择XX-260,长螺栓选择长度尺寸为100mm,根据实际情况调整螺母之间的距离。在Tekla中,通过模拟相关应用组件的焊接和螺栓连接,以获得H钢建模结果。若梁柱组件为T形焊接件,需要给定螺母位置,同时也可根据组件的特点进行适当的调整。H型钢柱需严格按照技术要求、工艺标准和图纸说明来进行切割、矫直和拼接。对于锚栓连接主梁中的H型钢翼板与齿轮通道、H型钢膜与固定齿轮通道,要先画出主梁H型钢翼板与H型钢板连接结构的具体位置,将焊锚分别焊接到主梁钢板和横梁H型钢板的正确位置,再检查焊缝质量,确保施工质量符合规范要求。同时,在确保相关链接和各个环节符合规范要求后,方可进行下一个构建步骤。螺纹槽钢连接锚杆和钢筋,对于结构孔道垂直的设置会影响主梁与横梁,同时槽道末端焊接有全焊接锚栓,确保其符合焊接要求。梁的下部钢筋为H型钢提供支撑,将钢梁吊入梁模板,并固定梁的钢架。将三根螺纹钢筋的端头插入H型钢板的螺纹孔中,对应梁螺纹钢的两个螺纹孔,要合理调整梁的位置。用旋转扳手微调螺纹钢筋,沿螺纹钢杆调整螺纹槽和主梁板与十字叶片的距离,以满足设计间距的技术要求。调整完成后,焊接相邻的两块连接钢板,然后完成主梁与横梁的连接。

4异型焊接H型钢施工的技术

4.1施工准备

钢材的品种、性能应符合异型焊接H型钢施工设计标准及国家应用技术标准要求。此外,焊接材料必须有产品质量证明。同时,做好主要机具的焊接准备工作,如H型钢组立机、砂磨机和碳刨钳等。

4.2零件下料

零件下料时,技术人员要灵活安排,根据原材料大小,将直条料拼接在一起下料,提高了原材料的利用率。H型钢柱的切割、拼接要严格按照生产工艺和技术要求进行。切割质量应符合表1要求[2]。在加工过程中,翼板和腹板要垂直切割,H型钢要采用数控机床进行下料。翼板和腹板的使用参数规格需要预留50mm的余量,宽度不留空隙;深化下料净尺寸标注,此外还需要明确标明尺寸不包含余量,根据要求加放。如果长度不足需要加装钢体时,翼节不小于翼板的2倍。一个部位的接头数量不超2个,必须保证腹板和机翼对接焊缝长度在200mm以上。梁两端与牛腿连接时,将牛腿和横梁焊接到一块H型钢上,然后将两端整体切割和钻孔,以避免高度差异。下料后,应根据材料传递色码,在工件上标明名称、规格和件号,并分类存放[3]。

4.3异型梁的埋弧自动焊接及坡口加工

H型钢焊接是在自动埋弧焊机中进行的,自动埋弧焊机具有焊接质量好和效率高的优势,单道焊接达到12mm的高度,是传统CO2焊接的3倍。焊接时,可调整到相对固定的位置,采取多项技术措施,扩大埋弧焊范围,确保焊缝部位及相应位置与轨道对应,满足自动埋弧焊要求。埋弧焊机的跨度为1.5m,小于该尺寸的H型钢,不能安装在焊接支架上。对于不规则的形状,需要添加到其他较长的形状中。为了获得正确的形状,将部分切割焊接在一起,确保其满足自动埋弧焊的要求。由于焊接时焊缝受热和冷却不均,易在焊接后产生弯头变形。对于翼板较薄,H型钢形状不正确。矫正机允许调平高度为200mm,为了有效地实现小于200mm的钢材的矫正,需要制作一套相应尺寸的扶正器,以替换为适合的原始矫正。H型腹板开坡口采用半自动切割机,坡口要确保符合图纸和标准技术使用要求。在对坡口进行加工时,坡口表面应磨削50mm内,去除切屑和氧化皮,以免影响焊接。对全焊透和部分焊透,坡口应在过渡点处衔接。在焊接和坡口加工中,应减少焊缝变形,提高工作效率,以降低成本。打底焊完成后,降低电流进行填焊,填充层的厚度要低于母材1~2mm。

4.4H型钢的焊接和吊装

H型钢焊接时,在梁两端设置引熄弧板,材质与母材相同,焊面要确保平直。引弧板长度应不小于150mm,焊缝长度应不小于60mm。焊接后,弧板用气割切断,严禁用锤击拆卸。焊接要在门式焊机上进行,焊丝必须符合要求,同时确保焊剂在正式施工使用前经过烘烤,不同的焊接应选用不同的焊丝。从焊接坡口开始,焊接前用风铲清理焊缝中的杂质,用压缩空气进行清洁处理并确保焊缝中没有污垢,以免影响焊接质量。通过增大坡口角度,提高焊接电压来提高整体的焊缝质量。在完成底焊后,应降低焊接电压,填充层在母材以下1~2mm,边缘不应熔化。用起重机将切割的H型钢提升到工作平台上。在预热和后热处理中,对于厚度大于35mm的板材,应防止其在T形、角形和横向接缝处断裂。预防措施有焊前预热,焊后缓冷,清除焊丝与油锈水分以及焊条彻底干燥等。预热区在坡口两侧,坡口的宽度应为焊缝的15倍以上。在此过程中,需要做好预热温度的测量,正确的测量要从对面开始,测温点远离电弧通过。用火焰加热器进行预热时,要求技术人员在加热停止后测量。保温时间需要根据厚度来合理确定,总时间不小于1h。严禁在主体材料上点火、引弧或安装焊接设备。T型接头、角接头和对接接头的焊缝必须在两端配备弧形板,材料与被焊母材相同,坡口与焊缝相同。手工和气体电弧焊的实际长度要大于25mm。引线板的使用宽度要大于50mm,非手工弧焊缝不超过80mm,引出板的宽度大于80mm,厚度不小于10mm。在焊接完成后,合理地控制电弧板和引出板,确保其表面修磨平整。在保证焊透后,采用小角度的坡口,有效减少收缩量,提高了元件的使用精度。元件长度按正偏差验收,使用低散热、小焊缝焊接,减少收缩。

4.5质量检测

相关技术人员应填写探伤检测申请表,并将申请表提交至质量控制部门。在专业无损检测人员进行探伤检测后,对于合格的材料产品做好合格标记。基于设计要求对H型钢采用超声波探伤仪进行检测,内部缺陷分类和检测方法应符合焊缝超声波检测方法及检测结果国家标准规定,并做合格和分级标志。

5结语

综上所述,H型钢具有应用范围广和重量轻的特点,有着广阔的应用前景。由于H型钢在实际工程中应用要求高,对于H型钢的焊接,要做好现场的各种施工安排。本文结合实际工作,分析了H型钢施工准备工作及具体的施工过程,解决了异型H型钢生产限制问题,为异型梁的焊接质量提供保障。

参考文献

[1]王惠聪,吴立红,张荣华,等.H型钢腹板与翼缘内角锈蚀机理及影响因素研究[J].热加工工艺,2022(9):151-154,162.

[2]翟亮.浅析建筑工程中异型钢结构综合施工技术[J].技术与市场,2021,28(12):114-115.

[3]王琨,时金雨,徐冠普,等.一种采用钢管混凝土核心柱和预应力型钢混凝土梁的底层柔性结构[J].地震工程与工程振动,2021,41(6):145-157.

作者:严侃侃 单位:中铁十七局集团城市建设有限公司

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