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摘 要：某工程塔楼为全钢结构,焊接工作量大,且大部分为全熔透焊缝,质量要求高,构件板厚最大达到85mm,焊接难度大.工程开始前进行了工艺评定.

关 键 词：钢结构；焊接；全熔透焊；工艺评定

1工程概况

某工程位于湖南长沙,为全钢结构,地上35层,钢柱锚入地下一层,高150m.南北立面为双曲面,外围钢柱以每4层为一折线点.核心筒共31根钢柱,外围钢框架柱共23根.钢柱主要为箱形柱,钢梁为轧制、焊接H形梁.钢结构总重量约14000t.

1.1钢材

本工程钢柱使用的钢材为高层建筑结构用钢板Q345GJC,大于40mm厚钢板为Q345GJC-Z15,产地为舞阳钢铁厂,主梁使用钢材为Q345C,钢支撑采用Q235C,产地为武汉钢铁厂.

1.2构件

钢柱长12m,构件单件最重19.8t,钢柱板厚28、34、40、55、70、85mm,典型截面600×600×70,钢梁翼缘板厚16、24、28、40mm,典型截面700×240×14×28.由于钢板厚度大,因此焊接难度大,焊接质量要求高.

1.3节点形式与焊缝检测

按照设计,现场安装柱与柱之间的对接为全熔透焊,钢梁与钢柱牛腿上、下翼缘为全熔透焊,钢梁腹板大部分为高强螺栓连接,双剪连接板与钢柱为角焊缝.

由于钢板厚度大,焊缝又多数是全熔透焊缝,所以对本工程的全熔透焊缝实施B级超声波检测,100%超声波探伤.现场探伤工作中,由现场焊接员填写检测委托单,检测单位按照填写的检测部位进行探伤.如发现焊接缺陷,检测单位填写质量返修单,通知焊接负责人,进行返修重焊后,再进行超声波探伤.本工程委托单位为冶金院检测所,采用的仪器为CTS-2000,选用斜探头进行超声波探伤.探伤报告必须明确探伤部位、缺陷的位置和大小、评定级别,并判定合格或不合格；返修部位严格按照焊接工艺评定的参数进行焊接,返修不得超过二次.

2典型焊接节点概况

2.1钢柱对接焊缝.

3焊接准备

3.1焊接吊篮与平台

3.2焊接设备和焊接材料

4焊接施工劳动力安排

高层钢结构焊接工程专业性很强,劳动强度大,专业管理人员和焊工都要求有较好的技术素质.本工程现场焊工均持有钢结构焊接CO2气体保护焊合格证,在正式施工前,在业主、监理等各单位的监督下进行了现场附加考试.

5焊接施工顺序和工艺

5.1焊接顺序

5.1.1根据本工程平面和立面形状,结构形式等,塔楼分东西两区组织施工.当钢结构安装完成三个及以上单元的校正和高强螺栓的终拧后,从平面中心选择四面都有焊接梁的柱子作为基准柱,并以此作为垂偏测量基准,并首先安排其四侧都有抗弯焊接的梁、然后向四周扩展施焊.随安装滞后跟进.采取结构对称、节点对称和全方位对称焊接的原则.

5.1.2栓-焊混合节点中,设计要求梁的腹板上的高强度螺栓先初拧70%后→焊接梁的下、上翼缘板→终拧梁腹板上的高强度螺栓至100%施工扭矩值.

5.1.3竖向上的焊接顺序：

（1）地下一柱一层梁的焊接顺序：

上层框架梁→柱脚板部位的焊接→支撑→焊接检验.

（2）地上及以上一柱二层梁的焊接顺序：

上层框架梁→压型金属板支托→下层框架梁→压型金属板支托→上柱与下柱焊接→焊接检验（也可先焊柱—柱节点→上层框架梁→下层框架梁→焊接检验）.

（3）地上及以上一柱三层的焊接顺序：

上层框架梁→压型金属板支托→下层框架梁→压型金属板支托→中层框架梁→压型金属板支托→上柱与下柱焊接→焊接检验,（但也可先焊柱—柱节点→上层框架梁→下层框架梁→中层框架梁→焊接检验）.

5.1.4柱—梁节点上对称的两根梁应同时施焊,而一根梁的两端不得同时施焊作业.

5.1.5柱—柱节点焊接时,箱形柱的对称两面应由两名焊工相对依次逆时针焊接.

5.1.6梁的焊接应先焊下翼缘,后焊上翼缘,以减少角变形.

5.2安装焊接工艺

5.2.1安装焊接前的准备工作

本工程使用的高层建筑结构用钢板在国内应用并不多,针对其中数量较多且具有代表性的接头形式进行了相应焊接方法的工艺评定试验.试验钢材包括Q345GJC-Z15（壁厚70mm）、Q345GJC-Z15（壁厚40mm）、Q345C（翼缘厚28mm）,焊接位置为柱—柱横焊、柱—梁平焊（包括桁架梁上下翼缘平焊）、T型角立焊.坡口形式及尺寸按设计要求.焊后外观及超声波检查合格后取样进行了力学和物理试验.试验结果接头的抗拉强度达到母材抗拉强度标准值,接头弯曲180°无裂纹.采用的焊接材料和焊接设备技术条件应符合

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5.2.2手工电弧焊及CO2气保焊焊材和设备

（1）焊条应在高温烘干箱中150℃烘干2小时,且焊条烘干次数不得超过两次.

（2）焊丝包装应完好,如有破损而导致焊丝污染或弯折、紊乱时应部分弃之.

（3）CO2气体纯度应不低于99.9%（体积比）,含水量应低于0.05%（重量比）,瓶内高压低于1MPa时应停止使用.

（4）焊机电压应正常,地线压紧牢固,接触可靠,电缆及焊钳无破损,送丝机应能均匀送丝,气管应无漏气或堵塞.

5.3安装焊接程序及一般规定

焊接的一般顺序为：焊前（装配）检查→装焊垫板和引弧板→除锈预热→焊接→检验（返修,不得超过二次）,

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5.3.1焊前检查坡口角度、钝边、间隙及错边量（小于规范要求）,坡口内和两侧的锈斑、油污、氧化铁皮等应清除干净.

5.3.2装焊垫板及引弧板,其表面清洁程度要求与坡口表面相同,垫板与母材应贴紧,引弧板与母材焊接应牢固.

5.3.3预热.焊前用气焊或特制烤枪对坡口及其两侧各100mm范围内的母材均匀加热,并用表面测温计测量温度,防止温度不符合要求或表面局部氧化,预热温度.

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