雷大金

（福建九鼎建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 福州 350100）

1 工程概況

福州市第二工人文化宮綜合樓采用多層鋼框架結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外框架共同組成。 其中內(nèi)框架采用箱型截面鋼柱，外框架采用圓管柱，鋼梁采用焊接H型截面框架鋼梁及熱軋H 型樓面鋼梁。 外圍圓管柱最大截面為φ1 000 mm×32 mm， 內(nèi)框箱型柱最大截面為φ600 mm×900 mm×32 mm×32 mm，鋼梁最大截面為H750 mm×500 mm×14 mm×32 mm，材質(zhì)均為Q345B，鋼梁最大跨度約10 m。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝流程分析

2.1 施工準(zhǔn)備

焊接時(shí)要確保所選焊材和所焊主體金屬性能相匹配， 要確保焊接材料以及焊接工序產(chǎn)生的焊縫性能不低于原有材料的性能等級(jí)， 這樣才能保證焊接質(zhì)量。不同鋼材所選焊條也有所不同，Q345 鋼材采用E50 型焊條， 對(duì)于厚板結(jié)構(gòu)或直接承載外部載荷的部分要采取低氫型堿性焊條， 現(xiàn)場(chǎng)采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊， 大跨鋼梁與牛腿焊接焊絲選用低氫型藥芯焊絲，次梁連接采用實(shí)芯焊絲。

2.2 典型構(gòu)件焊接

（1）鋼柱對(duì)接焊接。 至少安排兩人進(jìn)行此部分焊接，采取對(duì)稱焊的形式。鋼柱焊接時(shí)受到大量金屬填充的影響，焊接具有較大收縮量，容易造成焊層之間開裂，所以要采取多層多道焊的方式，并且要避免較大的擺動(dòng)量，焊接完成后割除全部連接耳板。

（2）鋼梁對(duì)接焊接。為了避免仰焊，保證焊接質(zhì)量，在鋼梁對(duì)接部位腹板開設(shè)焊接孔，先進(jìn)行下翼緣水平焊接，其次是縱向勁板水平焊接，再次是腹板豎向焊縫，最后進(jìn)行上翼緣水平對(duì)接焊接。

（3）厚鋼板焊接。對(duì)于厚鋼板焊接來(lái)說(shuō)，主要問題是厚度方向的層狀撕裂，這種質(zhì)量問題主要出現(xiàn)在鋼板的內(nèi)部，很難發(fā)現(xiàn)和修復(fù)。

現(xiàn)場(chǎng)施工中避免厚板發(fā)生層狀撕裂的問題可以采取如下幾方面措施： ①在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格控制構(gòu)件的加工精度以及坡口形式，從根本上將層狀撕裂問題控制??；②在關(guān)鍵位置要采用具有抗層狀撕裂性能的Z 向鋼，鋼板厚度方向性能級(jí)別不低于Z15， 并且嚴(yán)格控制鋼材S、P 含量在0.01%以下。③厚板切割之前要實(shí)施預(yù)熱，切割之后要加強(qiáng)斷面的檢查。

2.3 新技術(shù)的應(yīng)用

（1）電加熱技術(shù)。 為達(dá)成勻稱加熱目的，可運(yùn)用電加熱工藝， 這種方法可以對(duì)加熱的程度進(jìn)行有效管控。在實(shí)際應(yīng)用中可以定制具有強(qiáng)力碳鋼的陶瓷電加熱器，要考慮構(gòu)件的尺寸情況、厚度情況以及具體形狀， 并通過計(jì)算機(jī)對(duì)加熱過程進(jìn)行控制。 在預(yù)熱升溫中要保證過程的平緩，升溫速度要小于50 ℃/h。在預(yù)熱過程中其寬度應(yīng)保持在從對(duì)口中心位置開始，焊縫和焊縫兩側(cè)100 mm，每一側(cè)加熱范圍要保持在其實(shí)際厚度1.5 倍左右，并且不能小于100 mm，根據(jù)具體厚度和材料來(lái)確定加熱溫度。 在焊接完畢后馬上實(shí)施后熱處理，溫度維持在250~300 ℃， 確保1~2 h 溫度不發(fā)生顯著波動(dòng)，之后對(duì)其進(jìn)行浸冷處理。 若在冬天的時(shí)候進(jìn)行作業(yè)，溫度在0 ℃以下， 應(yīng)當(dāng)依據(jù)真實(shí)狀況提升后熱溫度， 并根據(jù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與工件板厚度科學(xué)確定溫度保持時(shí)長(zhǎng)，之后實(shí)施緩冷處理。 在該工序進(jìn)行期間應(yīng)當(dāng)采取恰當(dāng)?shù)姆里L(fēng)與防雨舉措， 防止對(duì)加熱的程度產(chǎn)生不良影響。

（2）焊接應(yīng)力即時(shí)監(jiān)測(cè)工藝。 為有效提升焊接品質(zhì)，科學(xué)運(yùn)用焊接施工工藝，依托智能監(jiān)測(cè)軟件對(duì)焊接應(yīng)力狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包含巨型斜撐、伸臂桁架、鋼管柱、腰桁架等特別位置。 通過智能監(jiān)測(cè)軟件可以全面了解焊接期間核心位置的應(yīng)力及變動(dòng)狀況，依托精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)了解架構(gòu)規(guī)律，為施工舉措的選擇與調(diào)節(jié)奠定基礎(chǔ)。 經(jīng)過采用此種舉措可以避免因?yàn)楹附託埓鎽?yīng)力導(dǎo)致鋼架構(gòu)形狀發(fā)生變化的問題發(fā)生，顯著提升施工效果。

3 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工質(zhì)量控制

3.1 焊縫質(zhì)量檢查

在完成焊接之后應(yīng)將焊渣、飛濺等徹底清除，通過儀器設(shè)備對(duì)外觀、 連接縫加以檢查， 避免開裂、咬邊、里凹等問題的產(chǎn)生，要進(jìn)行詳細(xì)記錄，同時(shí)在合適位置打上操作人員的編號(hào)以便追查。

3.2 焊接質(zhì)量控制與保障措施

為了避免受到外部環(huán)境因素的過大影響，焊接施工之前要設(shè)置好防風(fēng)、防水等保護(hù)設(shè)施；焊接施工時(shí)使用大流量CO2氣體對(duì)作業(yè)活動(dòng)進(jìn)行保護(hù)， 為確保焊接效果， 焊接之前要對(duì)焊口進(jìn)行清理，將焊口表面污漬、氧化皮等徹底清除；在焊接過程中一定要對(duì)層間溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制， 若是采取分層次焊接的方式， 再次焊接之前一定要對(duì)焊縫進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)在焊接之后要進(jìn)行有效熱處理，將殘存的應(yīng)力全部清除。

3.3 焊接變形的管控舉措

（1）使用工廠焊接形式。 和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)比較而言，工廠擁有更完善的設(shè)施和更優(yōu)良的作業(yè)環(huán)境，所以要盡可能采取工廠焊接方式。

（2）焊接作業(yè)方式方面的管控如表1 所示，焊接應(yīng)力消除措施如表2 所示。

表1 焊接施工控制

表2 焊接應(yīng)力消除工藝

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)工程來(lái)說(shuō)，一定要確保其焊接工作嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)施工工藝流程進(jìn)行，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，對(duì)于焊接過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督管控，防止因焊接問題而影響施工質(zhì)量。