1、 介绍大跨度钢结构梁、柱制造与吊装，采用埋弧自动焊、CAD和电子图板放样法、电子图板找重心法、连接板配对制孔五种新工艺有效控制焊接变形和制造下料尺寸精度采用多车吊装大跨度钢结构梁、柱。 关键词：H型钢梁、柱制造，变形控制，吊装。 摘 要 一、前言： xx钻机维修工房，由钻井公司根据已建的露天钻机维修厂区扩建而成，原露天道轨上有两部20吨的龙门吊，高度为18米，龙门吊轨距为30米，新建工房根据现场情况采用钢结构轻型屋架，厂房西面为可拆除的山墙，便于天车出入，工房四周墙面采用彩钢板组装。本工房由XX工业设计研究院设计，高度为21m，长度为71.5m，厂房内部可容纳两部龙门吊，钢屋架梁跨度为42m，
2、梁截面为工字型，用Q235-B钢板焊接而成，山墙处梁分为5段，其余处分为6段，单榀梁重2.1吨，分段处端板用高强螺栓连接，柱高19m，立柱截面均为工字型，用Q235B钢板拼焊而成，截面下段900mm宽，上段1410mm宽，柱之间的间距为6.5m，梁与梁、柱与柱 之间均用1084的钢管联接，共计12榀大梁，24根钢立柱，东西两头各有5个抗风柱，共计10榀，高度均为21米左右。 二. .结构分析 此类型钢结构梁柱为 XX境内跨度最大的工房之一，此结构简单、轻便、钢材焊接性能好、易产生变形，构件细而长，安装精度要求高，且没有现场施工的条件，构件大，运输困难，变形难以控制，运输、吊装高空组对难度大，需
3、多部吊车同时配合。 优点：经济实用，造价低，易拆卸，工期短。 三.下料、落料精度及变形控制 3.13.1放样 构件细而长，受场地的限制，放样需在平坦的场地。由于样板长、样板多，油毛毡用量大，加上夏天钢板温度高，样板易变型，影响放样精确度，所以我们运用计算机放样技术、采用 CAD或电子图版应用软件放大样，按 1：1比例画出每一块样板的精确尺寸及对角线长度直接在钢板上落料，精度高、误差小。 3.2下料 梁、柱有上下翼板和腹板及法兰板联接板组成，下料的精度决定了以后组对焊接的质量，钢屋架的上下翼板宽为250mm，板厚=12mm。原材料板材长度为 8米左右不等，宽度为2米，如果按此长度切割，共计需要切
4、割一千五百条250mm宽的钢板，工作量很大，切割精度要求高，手工切割达不到要求，且工人劳动强度大，速度慢。 如果采用剪板机落料，存在两个问题：一是受剪板机制约易产生扭曲变形且每块板只能剪成2.5米的长度。二是调直矫正工作量大，焊接接头多，易产生弯曲变形，外观上也不好看，影响梁、柱上下翼板的直线度。采用自动切割机下料后，下料速度快且质量高。工人的劳动强度大大降低。 为防止切割后变形，在切割起始处、结尾及中部选45点不切割预留长度为4050mm为宜，切割完后等钢板温度降至约到室温后，再切割预留处，检查翼板变形，矫正变形，单块翼板变形应控制在2mm。 3.3落料落料 4、制孔 钢屋架法兰连接端板多达
5、75对，钻孔加工数量达2400个，最大的孔直径为=48mm，最小的22mm，误差要求0.5mm，最厚的钢板为50mm，考虑到由于划线误差、钻孔误差组对误差及焊接变形叠加在一起。影响梁柱的联接。为减少安装时扩孔先将同类型的钢板四块一组点焊，划线打眼一次钻孔。然后两个一组编号配对。如图梁12-2接柱12-2，通过这种方法的实践，组装时所有螺栓安装一次成功。 5、梁、柱预制组对 组对有两种方法见图:一是直立组对法，二是平铺组对法，直立组对相比平铺法有很多缺点，因为腹板窄而高、薄而长，组对时晃动太大还必需用吊车提正，吊车占用时间长，稳定性差又不安全。 二是平铺组对法、先将腹板平放在制作好的平行支架上，
6、两边摆放好翼板、及法兰连接板，刚好达到位置线，方法简单易行，可多组同时施工，质量安全有保证，施工速度快（见下图） 6.1手工焊与自动焊手工焊与自动焊 钢结构梁、柱是用钢板组对成“H” 形而成，焊接长度达5千米、采用手工焊，劳动强度大，焊接速度慢，外观成型差，焊缝宽窄不易控制，人均每天最多能焊20米左右效率低。采用埋弧自动焊大大降低了工人的劳动强度，每台焊机每天至少可焊接76米，效率高且焊缝饱满，满足设计要求。 六、焊接方法的选择 七. .焊接工艺 7.17.1焊材选择 7.1.1焊丝选择 根据Q235B钢材的机械性能及化学成分，依据JB47082000钢制压力容器焊接工艺评定选用H08A镀铜碳
7、素结构钢焊丝，配合焊剂进行埋弧自动焊，焊缝金属具有优良的力学性能。配合焊剂可用于碳钢和强度级别较低的合金钢。 7.1.2焊剂选用 焊剂决定了焊缝成型、焊角尺寸及焊接质量，根据钢种、板厚、接头形式、焊接设备、施焊工艺等，同时要求满足焊丝焊剂匹配。 SJ301属硅钙型中性烧结焊剂，碱度约 1.0，呈灰色球形颗粒，粒度为1060目。可交直流两用，直流施焊时焊丝接正极。电弧稳定，脱渣容易，焊缝成型美观。可满足大线能量多层多道，双面单道，高速焊等焊接方法及工艺的需要，对焊接区的少量油、铁锈不敏感。熔渣属“短渣”性质焊接小直径的环缝时亦无熔渣下淌现象，故特别适宜用于环缝焊接。配合H08A、H08MnA、H
8、08MnMoA等焊丝，可焊接普通结构钢，、锅炉用钢、管线用钢HJ431是熔炼型高锰高硅低氟焊剂，呈红棕色到浅黄色的玻璃状颗粒，粒度840目。可交直流两用，直流时焊丝接正极，工艺良好，电弧稳定。配合H08A、H08MnA、H10Mn2及H10MnSi焊丝，焊接A3、20g及18Nb、14MnNb、16Mn钢结构，如船舶、锅炉、压力容器等，也可用于电渣焊及铜的焊接。 . 焊剂 成型 焊角 尺寸 电流电压匹配 气孔 缺陷 脱渣性 工艺 性能 备注 HJ431 一般 差 一般 不易 出现 不易 出现 好 一般 SJ301 好 好 要求高 易出现 凹坑、麻点 好 好 备注： HJ431在平焊位置成形美观
9、。 SJ301在焊接角焊缝时焊角尺寸易保证。 通过对以上两种焊剂的比较，选用 SJ301焊剂。 SJ301与HJ431性能比较 7.27.2焊接工艺参数调试 埋弧焊在焊接前要调试好各种参数，根据不同的材质、板厚，采用不同的焊接电流、电压及焊接速度与之匹配。根据多次的实验，焊接角焊缝翼板为 14mm，腹板为12mm时电流为390400A，电压为3032V，速度为19cm/min，焊角高度6mm，且不咬边，当翼板为12mm，腹板为 10mm时，焊接电流为390400A，电压为3032V，速度为为19cm/min，当翼板为10mm，腹板为 8mm时，电流为380A，电压为3032V，行车速度为速度为
10、为19cm/min。 焊 接 工 艺 卡 工程名称 新疆吐哈油田钻井公司钻机修理工房 图号 03025S 零部件名称 翼板+腹板 图号 03025S-G-6 焊接工艺评定编号 95-39 焊工项目资格号 M15 母 材 材 质 规格 类别 焊 接 材 料 牌 号 规 格 烘温 腹板 Q235-B =8 =10 H08A 3 翼板Q235-B =10 =12 SJ301 300-350 翼板Q235-B =14 焊 接 规 范 层数 焊材直径 电流 (A) 电压 (V) 速 度 cm/min 层间温度 接头型式： 1 3 380-450 26-32 18-20 焊接位置 平角焊 探伤要求： 其它
11、：角焊缝的焊脚尺寸厚度：K1/3St，且不小于6mm。 7.3焊接 7.3.1焊接变形: 焊接H型钢结构常见的变形有如扭曲变形、上下翼板角变形、上拱及左右弯曲变形，通过对结构的分析，采取以下措施控制变形。 7.3.2直立焊接法:（见右图） 将组对好的钢屋架立起固定好,两边辅设用角铁做成的道轨 ,长20米,用两台埋弧自动焊同时对称施焊,以同样的电流、电压及焊接速度。由于在焊接过程中,钢架翼板角焊缝受热集中 ,单位长度上线能量输入高，引起上翘变形,从而很难跟踪焊道 ,焊接完后的质量很难保证,咬边大,焊角高度不够,冷却后沿宽度方向焊接变形多达50mm,长度方向左右弯曲变形 100mm,每台自动焊需两
12、个人操作 ,耗费时间,变形无法控制，焊缝质量无法保证。 7.3.3钢性固定法:（见下图） 将钢架 ,点焊在钢性平台上，然后用两台自动焊机同时对焊 ,焊接完毕后磨开点焊处。由于两台焊机同时对一点施焊 ,线能量集中输入 ,变形大,冷却后变形上拱处高达 60mm,因为有上拱变形 ,翻过来以后无法固定在平台上 ,变形难以矫正。 7.3.4平焊法平焊法:（见下图） 经过以上两种的失败以后 ,总结经验,分析原因决定将钢屋架平放焊接,将埋弧自动焊焊机直接放在腹板上,不用道轨,而是用导向轮将焊机卡在翼板的边缘,通过翼板保持焊丝与焊道间角度和间距,焊完一侧再焊另一侧,焊接线能量相对减小,应力相互抵消,虽然在焊接
13、程中腹板也有所摆动,但焊机是在腹板上,相对角焊缝并未移动,采用其它方法即使在平焊位置也需两人配合 ,调间距,扫焊剂,而现在只需一个人,采用导向轮后则无须经常调间距,速度快,焊缝尺寸得到保证，焊完后总体质量较好。 八、拉运及吊装 1、拉运：梁和柱长度均在20米以上，用现有任何车辆拉运长度都不够、我们将30吨管托牵引杆加长8米，将车的两支点间距调整为16米，满足拉运的条件。柱子之间用钢管隔开共五间，钢管焊在托车上，结件的底部和左右都用胶皮垫实，以防侧倒和碰掉耐火涂料，一次装运五品梁或柱。 2、柱的吊装：由于现场有两台龙门吊在工作，工作场所比较侠窄紧张，可采用一边拉运，一边吊装的方法，柱子重量为1.
14、8吨,高度为19米,事先在找好重心的轴线位置上焊好吊环，用两台30吨的吊车起吊,主吊车吊起上部、辅助吊车吊起根部配合主吊车，先拉运吊装北面A轴上的12榀立柱，再吊东面的五榀抗风柱，后吊南面B轴上的12榀立柱，由东向西按照编号吊起、就位、找正焊接。 3、柱子与柱子的连接：柱子之间的连接用三根114的系杆用螺丝连接起来,然后焊接,高度分别为止6.4M12.8M19.2M。系杆在吊柱子时先用一个螺栓连接在连接板上随柱子一起吊起。一辆吊车找正，另一辆吊车将吊栏吊上，上面乘一人，吊钩上挂一个滑梁的拉运及吊装： 1、梁的设计成人字形分为六段，用法兰及高强螺栓连接，整段梁长42米，梁在工房焊接完成后，进行校
15、正达到设计要求。然后三段一组装长21米，再一次进行直线度校正，等待装车拉运。 2、梁拉运到现场后再一次进行组对连接，进行二次紧固，准备吊装，梁的重心采用CAD及电子图板计算技术进行计算，在该位置焊接吊耳，便于吊装时保证梁柱平衡，各部位受力均匀。梁的两端起吊前挂上吊栏，放上工具用做梁柱连接的高空平台，和钢梁一起吊起，准备完毕后用两台吊车同时起吊，到达位置后人上去紧固螺栓，同时另一辆吊车吊装钢系杆，两头用螺栓连接紧固。 总总 结结 采用埋弧自动焊焊接钢结构角焊缝是可行的。埋弧自动焊替代手工焊，施工效率大幅度提高，焊接质量提高。 利用计算机技术，采用CAD或电子图板可提高下料精度和效率。 焊接工艺及方法的正确选择是减小变形和缺陷的重要环节。 采用非对称焊接方法，减小单位长度焊缝线能量输入，可减小焊接变形。 在平台上组对可保证梁、柱尺寸，用平铺法组对安全，易组对，误差小。 参考文献： 1.大西洋焊接材料 2.2.钢结构工程施工质量验收规范GB5025GB50252001 2001 3.建筑钢结构焊接技术规程JGJ91 汇报结束 谢谢大家！
