郭智華

摘? ? 要：銀川綠地中心項(xiàng)目伸臂桁架結(jié)構(gòu)采用H型和箱型構(gòu)件，板厚為100mm、80mm，材質(zhì)為高強(qiáng)Q420C，伸臂式桁架構(gòu)件自重大，現(xiàn)場場地狹小，核心筒與外框結(jié)構(gòu)沉降差異大，對構(gòu)件安裝要求嚴(yán)格。為保證現(xiàn)場焊接質(zhì)量，通過對超厚鋼板的焊接參數(shù)進(jìn)行計(jì)算及試驗(yàn)評定，確定高強(qiáng)超厚板焊接工藝參數(shù)，并對焊接熱輸入、焊接方法以及焊縫截面尺寸等幾種措施對焊接變形進(jìn)行試驗(yàn)，得出一套有效防止焊接變形的施工措施。

關(guān)鍵詞：超高層建筑;超厚鋼板;高強(qiáng)度鋼板;鋼板焊接;施工技術(shù)

1? 引言

伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工程在建筑行業(yè)中已占據(jù)越來越重要的地位，而鋼結(jié)構(gòu)焊接進(jìn)度快慢、質(zhì)量優(yōu)劣對于鋼結(jié)構(gòu)及后序施工均會產(chǎn)生重要影響，鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝特別是伸臂桁架焊接施工工藝具有更廣泛的應(yīng)用及發(fā)展前景。

2? 工程概況

銀川綠地中心項(xiàng)目位于銀川市閱海商務(wù)區(qū)，建筑總高度為301.150m，地上66層。本工程主體結(jié)構(gòu)采用框架--核心筒混合結(jié)構(gòu)體系，外框架由鋼梁和型鋼混凝土柱構(gòu)成，設(shè)置伸臂桁架。桁架層構(gòu)件板厚最大達(dá)100mm，最重構(gòu)件達(dá)33.4t。

3? 施工特點(diǎn)

桁架層使用大量超厚鋼板，焊接工作量極大;焊接部位處于高空危險(xiǎn)區(qū)域，焊接環(huán)境惡劣;鋼板厚度8cm、10cm，焊接難度極大。

4? 焊接參數(shù)的確定

4.1? 預(yù)熱溫度的確定

（1）由表1中數(shù)據(jù)計(jì)算預(yù)熱溫度。

CE（IIW）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15

=0.15+1.6/6+（0.05+0.001+0.035）/5+（0.03+0.06）/15

=0.4399%>0.4%

隨著碳當(dāng)量數(shù)值的不斷累積，鋼材的焊接性能會受到影響，當(dāng)碳當(dāng)量<0.4%時(shí)，不需要采取預(yù)熱措施。當(dāng)碳當(dāng)量值處于0.4%～0.6%之間時(shí)，冷裂紋的敏感性將增大，焊接時(shí)需要采取預(yù)熱[1]。

為能更準(zhǔn)確確定預(yù)熱溫度，本文采用seferain法并充分考慮了碳當(dāng)量和板厚的兩個(gè)因素進(jìn)行計(jì)算。

[C]c=C+40（Mn+Cr）/360+20Ni/360+28Mo/360

[C]t=0.005t[C]c （t為板厚 mm）

[C]=[C]c+[C]t=[C]c（1+0.005t）

預(yù)熱溫度 Tp=350[[C]-0.25]=102.10℃

由于北方天氣較冷，焊后會及時(shí)進(jìn)行后熱處理，所以，最終將預(yù)熱溫度確定為110℃～120℃之間。

4.2? 后熱溫度的確定

對于強(qiáng)度級別高的低合金鋼和厚度大、拘束度較大的焊接結(jié)構(gòu)，采取焊后立即進(jìn)行熱處理的方式，可以大大降低氫在焊縫中的含量（即消氫），可有效減小焊接應(yīng)力，預(yù)防延遲裂紋的產(chǎn)生[2]。

Tpc=455.5CEp-114

CEp=C+0.2033Mn+0.0473Cr+0.1288Mo+0.0292Ni

+0.0359Cu+1.692S+0.844V-0.0792Si-1.595P

后熱溫度 Tpc=95.89℃

最終后熱溫度確定為100℃。

5? 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1? 工藝評定

針對桁架層特殊節(jié)點(diǎn)及100mm厚板現(xiàn)場焊接的情況，成立焊接質(zhì)量小組，，現(xiàn)場進(jìn)行100mm厚板（Q420C）的焊接工藝評定。

5.2? 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備-焊前準(zhǔn)備-坡口清理、檢查（襯板、引弧板、熄弧板）-預(yù)熱-定位焊-根部打底-填充焊接-面層焊接-后熱-保溫-外觀檢查-打磨探傷區(qū)域-探傷-工序交接

5.3? 操作要點(diǎn)

5.3.1? 施工準(zhǔn)備

（1）根據(jù)本工程的特殊性，結(jié)合其他項(xiàng)目的焊接經(jīng)驗(yàn)和施工技術(shù)水平，采用CO2氣保半自動(dòng)焊的焊接方法，該焊接工藝具有渣+氣聯(lián)合保護(hù)的特點(diǎn)[3]。

（2）桁架層主要鋼構(gòu)件材質(zhì)為Q420C，焊接方式采用CO2氣體保護(hù)焊。

（3）在施焊前，焊工須檢查坡口，清理坡口雜物，并形成焊前檢查記錄。

5.3.2? 坡口檢查

（1）鋼構(gòu)件在焊接前要仔細(xì)檢查坡口，對安裝完成的構(gòu)件焊縫坡口進(jìn)行嚴(yán)格檢查，并符合規(guī)范要求。

（2）母材上待焊接的表面和兩側(cè)應(yīng)均勻光潔，且應(yīng)無毛刺、裂紋等其他對焊縫質(zhì)量有不利影響的缺陷[4]。

5.3.3? 引弧板和引出板的焊接

構(gòu)件焊接之前，首先進(jìn)行火焰預(yù)熱，預(yù)熱溫度為110℃～120℃之間，在焊道兩側(cè)焊接引弧板和引出板，引弧板、引出板長度不少于25mm，引焊到引板的焊縫長度不得小于引板長度的2/3。

5.3.4? 焊接順序

桁架整體焊接順序吊裝成整體后，焊接四個(gè)角柱，然后分段間隔焊接下弦，整體吊裝完后，焊接工作全面展開，第一步焊接角柱，焊接到蓋面時(shí)，斜撐進(jìn)入焊接工作，由下而上，焊接上弦。同一支柱節(jié)點(diǎn)上的對接焊縫要同時(shí)對稱施焊，每一道對接焊縫應(yīng)該先焊下翼緣，再焊上翼緣，同一支梁兩端的對接焊縫不允許同時(shí)施焊。

5.3.5? 焊接要求

（1）層間溫度的控制。焊接時(shí)需嚴(yán)格控制焊縫的層間溫度，溫度應(yīng)處于100℃～145℃。施焊過程中焊接連續(xù)，如果出現(xiàn)裂紋等較嚴(yán)重質(zhì)量缺陷，必須報(bào)告焊接技術(shù)負(fù)責(zé)人，調(diào)查原委，制定修補(bǔ)措施后，才能進(jìn)行處理[5]。

（2）防焊接變形措施。鋼構(gòu)件板單個(gè)焊縫節(jié)點(diǎn)。最大收縮值在3mm～4mm，需布置拘束板防止焊接變形。板厚為超厚板構(gòu)件現(xiàn)場焊縫，采取如下防變形措施：焊接前加設(shè)拘束板;為避免熱收縮，施焊時(shí)必須對焊縫的層間溫度嚴(yán)格把控，且需不定時(shí)的進(jìn)行測溫，避免溫度太高。焊接順序要正確合理，控制焊接速度，減小焊縫收縮，做到“量大先焊，量小后焊”的焊接原則[6]。

（3）后熱及保溫。鋼板墻焊接完成后采取后熱措施，后熱溫度為100℃，當(dāng)構(gòu)厚度t>50mm時(shí)，最短保溫時(shí)間為（150+t）/100（經(jīng)驗(yàn)公式），經(jīng)計(jì)算可得最短保溫時(shí)間為2.5h。隨后緩慢冷卻，加溫測溫方法與預(yù)熱相同，后熱采用電加熱板進(jìn)行加熱。

5.3.6 焊縫檢驗(yàn)及返修

（1）外觀及無損檢測。當(dāng)工件溫度自然冷卻至環(huán)境溫度后，開始對焊縫進(jìn)行外觀檢查、無損檢測（按圖紙要求）。

（2）焊縫返修。當(dāng)焊縫存在內(nèi)部缺陷時(shí)，其返修工藝和檢驗(yàn)程序嚴(yán)格按照原焊接工藝和檢驗(yàn)程序執(zhí)行，同一位置焊縫返修次數(shù)小于2次[7]。

6? ?結(jié)論

通過超高層高強(qiáng)超厚板焊接技術(shù)的研究與應(yīng)用，針對本工程伸臂桁架焊縫超長、超厚的特點(diǎn)，通過對工藝參數(shù)的計(jì)算確定，以及現(xiàn)場焊接工藝評定考試，保證了伸臂桁架焊接的質(zhì)量，減小焊接變形，同時(shí)降低了施工成本，縮短了工期，為公司其他類似鋼結(jié)構(gòu)工程提供更廣的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 根據(jù)碳當(dāng)量如何確定焊接性[Z].

[2] 尚林義，王東紅.高強(qiáng)超厚鋼板焊接技術(shù)[J].工程科技，2013（7）.

[3] 高雷雷.超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)連廊厚板焊接施工技術(shù)[J].建筑施工，2014.

[4] 潘國良.焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)的探討[J].科技與企業(yè)，2014.

[5] 韋啟喆.淺談鋼結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)[J].城市建筑，2013.

[6] 李洪杰.針對焊接應(yīng)力和焊接變形的控制研究[J].赤子，2014

[7] 袁蒙.石家莊開元廣場箱型鋼柱制作技術(shù)[J].科學(xué)與財(cái)富，2013.