佘遠(yuǎn)健

（江蘇南通六建建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 南通226500）

1 鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

無(wú)錫會(huì)展中心一期鋼屋架總用鋼量約1.18伊104t，25 榀魚(yú)腹式屋面長(zhǎng)288m、寬114m，凈跨度94.5m，兩端分別懸挑10.5m 和9m。鋼屋架由于跨度大，鋼板厚度也較大，最厚的鋼屋架下弦鋼板達(dá)到140㎜厚，安裝效果如圖1 所示。在工期緊、工程量大、施工難度高的情況下，如何保證厚鋼板的焊接質(zhì)量是確保本工程工期、質(zhì)量、安全的前提和基礎(chǔ)。

圖1 安裝中的鋼屋架

2 厚鋼板焊接質(zhì)量控制

本工程鋼屋架鋼材以Q345b、60～140mm 的中厚板為主，鋼屋架下弦鋼板厚度最大達(dá)到140mm。為了保證超厚鋼板的焊接質(zhì)量，施工前制定了詳細(xì)的超厚鋼板焊接方案，并且該焊接方案通過(guò)了焊接工藝評(píng)定并檢測(cè)合格。施工中，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行厚鋼板焊縫焊接質(zhì)量的控制。

2.1 焊工選擇

焊接人員的技術(shù)素質(zhì)直接決定了焊縫的焊接質(zhì)量，為了保證關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的焊接質(zhì)量，選擇參與重要節(jié)點(diǎn)焊接施工的焊工時(shí)，對(duì)有資格的焊工中進(jìn)行考試選拔，考試合格人員方可參與重要節(jié)點(diǎn)的焊接任務(wù)，其他普通焊工只能在普通部位施焊，從焊接人員方面抓好焊接質(zhì)量的人員保障工作。

2.2 焊接材料選擇

本工程焊接材料結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明建議，根據(jù)焊接工藝評(píng)定結(jié)果，合理選擇配套焊材、焊劑；結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，本工程屋架鋼鋼材種類(lèi)、施焊方法及焊接材料如表1 所示。

2.3 焊縫坡口形式的設(shè)計(jì)

對(duì)于鋼板的對(duì)接焊縫，盡量采用X 形坡口，這樣可以大大減小焊接填充量，減小焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。坡口形式如

表1 屋架鋼鋼材種類(lèi)、施焊方法及焊接材料

圖2 下弦140㎜厚鋼板對(duì)接焊接

對(duì)于T 形角焊縫，應(yīng)盡量采用相對(duì)填充量較小的坡口角焊縫代替雙側(cè)角焊縫，坡口形式如圖3 所示。對(duì)于單邊T 形焊縫，應(yīng)在Z向應(yīng)力的一側(cè)開(kāi)坡口。

圖3 坡口形式

2.4 焊接工藝評(píng)定——參數(shù)確定

對(duì)本工程鋼屋架采用的鋼材種類(lèi)、焊條焊劑、鋼構(gòu)件接頭連接形式、焊縫坡口加工形式及焊接的具體施工工藝，在鋼屋架正式施工前，應(yīng)首先進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，焊接工藝評(píng)定結(jié)果應(yīng)符合規(guī)范及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書(shū)應(yīng)根據(jù)本工程采用的不同鋼材的種類(lèi)、節(jié)點(diǎn)形式、板厚、接頭形式等選用相配的焊接材料、焊接方法（手工電弧焊、自動(dòng)和半自動(dòng)埋弧焊、氣體保護(hù)焊、電渣焊等）、焊絲直徑、焊接順序、焊接參數(shù)（電流、電弧電壓、焊接速度）。焊接前的預(yù)熱、焊接層間溫度、焊后保溫緩冷等措施應(yīng)根據(jù)材質(zhì)、焊件厚度、焊接工藝、施焊時(shí)氣溫等綜合因素確定。應(yīng)特別重視厚壁焊件及線能量敏感的鋼材的焊接方式。

焊接工作必須在焊接工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行，根據(jù)焊接工藝評(píng)定結(jié)果，編制詳細(xì)焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。焊工焊接要嚴(yán)格按照焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行焊接施工。對(duì)各種厚度的鋼板在正式施工前進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，焊接工藝評(píng)定經(jīng)歷連續(xù)20h 的操作結(jié)束，采取全程監(jiān)督，確定了極為重要的過(guò)程數(shù)據(jù)（焊接參數(shù)、預(yù)熱溫度、持續(xù)時(shí)間等），在正式施工中便于焊工焊接操作和監(jiān)督檢查人員檢查超厚板材的焊接工藝執(zhí)行情況（見(jiàn)圖4）。

圖4 下弦140mm 厚鋼板現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊

2.5 焊接位置順序確定

針對(duì)超厚鋼板焊接位置順序，為減少超厚板焊接過(guò)程中的殘余應(yīng)力和變形，本工程采用跳躍式接頭焊接。通過(guò)實(shí)踐證明這種焊接順序是非常合理的，同時(shí)，這些高難部位的焊接安排焊接技術(shù)較好、經(jīng)驗(yàn)較豐富的焊工進(jìn)行施焊。

主焊縫焊接按照同向、同步、同規(guī)范、2 臺(tái)焊機(jī)同時(shí)對(duì)稱(chēng)施焊的原則一次性完成焊接，以防止焊接構(gòu)件焊接扭曲變形。較厚板的主焊縫焊接時(shí)，為了控制彎曲變形，當(dāng)焊縫高度為板厚的2/3 時(shí)，應(yīng)翻身焊對(duì)面的兩條主焊縫，焊完后再翻身焊未焊完的2 條主焊縫。

2.6 母材預(yù)熱

根據(jù)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范和焊接工藝評(píng)定，母材板厚超過(guò)35mm 時(shí)，在焊接前要對(duì)母材進(jìn)行焊前預(yù)熱，焊前預(yù)熱溫度約為60益。焊前預(yù)熱區(qū)域?yàn)楹附悠驴趦蓚?cè)，預(yù)熱寬度為焊件施焊處母材厚度的1.5 倍以上且不小于100mm, 在焊件反面測(cè)量預(yù)熱溫度，測(cè)溫點(diǎn)距離電弧經(jīng)過(guò)前的焊接點(diǎn)不小于75mm，一般采用氧氣乙炔中性火焰預(yù)熱。

2.7 焊縫的層溫控制

每個(gè)焊接接頭應(yīng)一次性焊接完成，層溫即焊縫的層間溫度，一般應(yīng)控制在85～110益，焊接過(guò)程中焊工要及時(shí)用測(cè)溫筆檢查層間溫度，焊接工長(zhǎng)在施工過(guò)程中要用測(cè)溫儀抽查，施工前要注意收集天氣資料,當(dāng)天氣惡劣時(shí)應(yīng)停止施焊（見(jiàn)圖5）；如已開(kāi)始，必須搶在惡劣天氣到來(lái)前，焊完板厚的1/3 以上才能停止焊接，并要及時(shí)做好已完焊縫的后熱處理工作，及時(shí)記錄層間溫度。

圖5 油布封閉保護(hù)焊縫焊接

2.8 做好寒冷天氣下焊縫的后熱與保溫工作

為了避免焊縫延遲裂紋的產(chǎn)生，必須保證焊縫中的氫元素有足夠的時(shí)間擴(kuò)散，因此，在寒冷天氣下，焊縫焊接完成后必須進(jìn)行后熱和保溫處理，一般后熱處理溫度控制在200～250益，測(cè)溫點(diǎn)選在加熱點(diǎn)的相對(duì)位置，禁止在加熱點(diǎn)直接進(jìn)行溫度測(cè)試；達(dá)到后熱溫度之后，將焊縫用多層石棉布緊緊包裹保溫。保溫時(shí)間主要考慮接頭區(qū)域、焊縫表面和環(huán)境溫度，保溫時(shí)間盡量延長(zhǎng)。

2.9 焊縫探傷時(shí)間的確定

對(duì)于板材超厚和應(yīng)力過(guò)于集中的情況，原來(lái)24h 后的探傷工作經(jīng)研究后決定延長(zhǎng)至36h 后進(jìn)行，使殘余應(yīng)力和氫元素能夠充分?jǐn)U散，使探傷檢測(cè)更為準(zhǔn)確，可以避免后續(xù)應(yīng)力導(dǎo)致的缺陷問(wèn)題存在。

3 結(jié)語(yǔ)

無(wú)錫會(huì)展中心一期魚(yú)腹式鋼屋架厚鋼板焊接施工，通過(guò)以上各項(xiàng)措施的實(shí)施和控制，使焊縫質(zhì)量得到了有效控制，內(nèi)部焊縫UT 探傷一次焊接合格率達(dá)到98.2%，返修后合格率100%，第三方（業(yè)主代表方）探傷合格率100%，鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的有效控制保證了鋼屋架的成功安裝（見(jiàn)圖6）、工程工期和工程創(chuàng)優(yōu)；無(wú)錫會(huì)展中心一期鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝工程獲得了2010 年度上海市建設(shè)工程金屬結(jié)構(gòu)“金剛獎(jiǎng)”、中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)“金獎(jiǎng)”（國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程），整體工程獲得了江蘇省“揚(yáng)子杯”獎(jiǎng)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖6 安裝完成的北立面鋼屋架