工友技能 | 钢结构构件常用的焊接方法

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钢材的储存（1）钢材储存的场地条件钢材的储存可露天堆放，也可堆放在有顶棚的仓库里。露天堆放时，场地要平整，并应高于周围地面，四周留有排水沟；堆放时要尽量使钢材截面的背面向上或向外，以免积雪、积水，两端应有高差，以利排水。堆放在有顶棚的仓库内时，可直接堆放在地坪上，下垫楞木。（2）钢材堆放要求钢材的堆放要尽量减少钢材的变形和锈蚀；钢材堆放时每隔5~6层放置楞木，其间距以不引起钢材明显的弯曲变形为宜，楞木要上下对齐，在同一垂直面内；考虑材料堆放之间留有一定宽度的通道以便运输。（3）钢材的标识钢材端部应树立标牌，标牌要标明钢材的规格、钢号、数量和材质验收证明书编号。钢材端部根据其钢号涂以不同颜色的油漆。钢材的标牌应定期检查。（4）钢材的检验钢材在正式入库前必须严格执行检验制度，经检验合格的钢材方可办理入库手续。钢材检验的主要内容有：钢材的数量、品种与订货合同相符；钢材的质量保证书与钢材上打印的记号符合；核对钢材的规格尺寸；钢材表面质量检验。钢结构加工制作的准备工作⑴详图设计和审查图纸一般设计院提供的设计图，不能直接用来加工制作钢结构，而是要考虑加工工艺，如公差配合、加工余量、焊接控制等因素后，在原设计图的基础上绘制加工制作图（又称施工详图）。详图设计一般由加工单位负责进行，应根据建设单位的技术设计图纸以及发包文件中所规定的规范、标准和要求进行。加工制作图是最后沟通设计人员及施工人员意图的详图，是实际尺寸、划线、剪切、坡口加工、制孔、弯制、拼装、焊接、涂装、产品检查、堆放、发送等各项作业的指示书。 图纸审核的主要内容包括以下项目：①设计文件是否齐全，设计文件包括设计图、施工图、图纸说明和设计变更通知单等。②构件的几何尺寸是否标注齐全。③相关构件的尺寸是否正确。④节点是否清楚，是否符合国家标准。⑤标题栏内构件的数量是否符合工程和总数量。⑥构件之间的连接形式是否合理。⑦加工符号、焊接符号是否齐全。⑧结合本单位的设备和技术条件考虑，能否满足图纸上的技术要求。⑨图纸的标准化是否符合国家规定等。图纸审查后要做技术交底准备，其内容主要有：①根据构件尺寸考虑原材料对接方案和接头在构件中的位置。②考虑总体的加工工艺方案及重要的工装方案。③对构件的结构不合理处或施工有困难的地方，要与需方或者设计单位做好变更签证的手续。④列出图纸中的关键部位或者有特殊要求的地方，加以重点说明。⑵备料和核对根据图纸材料表计算出各种材质、规格、材料净用量，再加一定数量的损耗提出材料预算计划。工程预算一般可按实际用量所需的数值再增加10%进行提料和备料。核对来料的规格、尺寸和重量，仔细核对材质；如进行材料代用，必须经过设计部门同意，并进行相应修改。⑶编制工艺流程编制工艺流程的原则是操作能以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合图纸设计要求的产品。内容包括：1）成品技术要求2）具体措施：关键零件的加工方法、精度要求、检查方法和检查工具；主要构件的工艺流程、工序质量标准、工艺措施（如组装次序、焊接方法等）；采用的加工设备和工艺设备。编制工艺流程表（或工艺过程卡）基本内容包括零件名称、件号、材料牌号、规格、件数、工序名称和内容、所用设备和工艺装备名称及编号、工时定额等。关键零件还要标注加工尺寸和公差，重要工序要画出工序图。⑷组织技术交底上岗操作人员应进行培训和考核,特殊工种应进行资格确认,充分做好各项工序的技术交底工作。技术交底按工程的实施阶段可分为两个层次。第一个层次是开工前的技术交底会，参加的人员主要有：工程图纸的设计单位，工程建设单位，工程监理单位及制作单位的有关部门和有关人员。技术交底主要内容有：1）工程概况；2）工程结构件的类型和数量；3）图纸中关键部位的说明和要求；4）设计图纸的节点情况介绍；5）对钢材、辅料的要求和原材料对接的质量要求；6）工程验收的技术标准说明；7）交货期限、交货方式的说明；8）构件包装和运输要求；9）涂层质量要求；10）其他需要说明的技术要求。第二个层次是在投料加工前进行的本工厂施工人员交底会，参加的人员主要有：制作单位的技术、质量负责人，技术部门和质检部门的技术人员、质检人员，生产部门的负责人、施工员及相关工序的代表人员等。此类技术交底主要内容除上述10点外，还应增加工艺方案、工艺规程、施工要点、主要工序的控制方法、检查方法等与实际施工相关的内容。⑸钢结构制作的安全工作钢结构生产效率很高，工件在空间大量、频繁地移动，各个工序中大量采用的机械设备都须作必要的防护和保护。因此，生产过程中的安全措施极为重要，特别是在制作大型、超大型钢结构时，更必须十分重视安全事故的防范。进入施工现场的操作者和生产管理人员均应穿戴好劳动防护用品，按规程要求操作。对操作人员进行安全学习和安全教育，特殊工种必须持证上岗。为了便于钢结构的制作和操作者的操作活动，构件宜在一定高度上测量。装配组装胎架、焊接胎架、各种搁置架等，均应与地面离开0.4~1.2m。构件的堆放、搁置应十分稳固，必要时应设置支撑或定位。构件堆垛不得超过二层。索具、吊具要定时检查，不得超过额定荷载。正常磨损的钢丝绳应按规定更换。所有钢结构制作中各种胎具的制造和安装，均应进行强度计算，不能仅凭经验估算。生产过程中所使用的氧气、乙炔、丙烷、电源等必须有安全防护措施，并定期检测泄漏和接地情况。对施工现场的危险源应做出相应的标志、信号、警戒等，操作人员必须严格遵守各岗位的安全操作规程，以避免意外伤害。构件起吊应听从一个人的指挥。构件移动时，移动区域内不得有人滞留和通过。所有制作场地的安全通道必须畅通。钢结构加工制作的工艺流程⑴样杆、样板的制作样板可采用厚度0.50～0.75mm的铁皮或塑料板制作,其精度要求见表6-2。样杆一般用铁皮或扁铁制作,当长度较短时可用木尺杆。样杆、样板应注明工号、图号、零件号、数量及加工边、坡口部位、弯折线和弯折方向、孔径和滚圆半径等。样杆、样板应妥善保存，直至工程结束后方可销毁。⑵号料核对钢材规格、材质、批号，并应清除钢板表面油污、泥土及赃物。号料方法有集中号料法、套料法、统计计算法、余料统一号料法四种。若表面质量满足不了质量要求,钢材应进行矫正,钢材和零件的矫正应采用平板机或型材矫直机进行,较厚钢板也可用压力机或火焰加热进行,逐渐取消用手工锤击的矫正法。碳素结构钢在环境温度低于-16℃,低合金结构钢在低于-12℃时,不应进行冷矫正和冷弯曲。矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面和损伤,表面划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度负允许偏差的1/2。⑶划线利用加工制作图、样杆、样板及钢卷尺进行划线。目前已有一些先进的钢结构加工厂采用程控自动划线机,不仅效率高,而且精确、省料。划线的要领有二条：①划线作业场地要在不直接受日光及外界气温影响的室内,最好是开阔、明亮的场所。②用划针划线比用墨尺及划线用绳的划线精度高。划针可用砂轮磨尖,粗细度可达0.3mm左右。划线有三种办法：先划线、后划线、一般先划线及他端后划线。当进行下料部分划线时要考虑剪切余量、切削余量。⑷切割钢材的切割包括气割、等离子切割类高温热源的方法,也有使用剪切、切削、摩擦热等机械力的方法。要考虑切割能力、切割精度、切剖面的质量及经济性。 ⑸边缘加工和端部加工方法主要有：铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工等。铲边：有手工铲边和机械铲边两种。铲边后的棱角垂直误差不得超过弦长的ι/3000，且不得大于2mm。刨边：使用的设备是刨边机。刨边加工有刨直边和刨斜边两种。一般的刨边加工余量2～4mm。铣边：使用的设备是铣边机，工效高，能耗少。碳弧气刨：使用的设备是气刨枪。效率高，无噪音，灵活方便。坡口加工：一般可用气体加工和机械加工,在特殊的情况下采用手动气体切割的方法,但必须进行事后处理,如打磨等。现在坡口加工专用机已开始普及,最近又出现了H型钢坡口及弧形坡口的专用机械,效率高、精度高。焊接质量与坡口加工的精度有直接关系,如果坡口表面粗糙有尖锐且深的缺口,就容易在焊接时产生不熔部位,将在事后产生焊接裂缝。又如,在坡口表面粘附油污,焊接时就会产生气孔和裂缝,因此要重视坡口质量。⑹制孔在焊接结构中,不可避免地将会产生焊接收缩和变形,因此在制作过程中,把握好什么时候开孔将在很大程度上影响产品精度。特别是对于柱及梁的工程现场连接部位的孔群的尺寸精度直接影响钢结构安装的精度,因此把握好开孔的时间是十分重要的,一般有四种情况：第一种：在构件加工时顶先划上孔位,待拼装、焊接及变形矫正完成后,再划线确认进行打孔加工。第二种：在构件一端先进行打孔加工,待拼装、焊接及变形矫正完成后,再对另一端进行打孔加工。第三种：待构件焊接及变形矫正后,对端面进行精加工,然后以精加工面为基准,划线、打孔。第四种：在划线时,考虑了焊接收缩量、变形的余量、允许公差等,直接进行打孔。机械打孔有电钻及风钻、立式钻床、摇臂钻床、桁式摇臂钻床、多轴钻床、NC开孔机。气体开孔,最简单的方法是在气割喷嘴上安装一个简单的附属装置,可打出φ30的孔。 钻模和板叠套钻制孔。这是目前国内尚未流行的一种制孔方法,应用夹具固定,钻套应采用碳素钢或合金钢。如T8、GCr13、GCr15等制作,热处理后钻套硬度应高于钻头硬度HRC2～3。钻模板上下两平面应平行,其偏差不得大于0.2mm,钻孔套中心与钻模板平面应保持垂直,其偏差不得大于0.15mm,整体钻模制作允许偏差符合有关规定。数控钻孔:近年来数控钻孔的发展更新了传统的钻孔方法,无需在工件上划线,打样冲眼,整个加工过程自动进行,高速数控定位,钻头行程数字控制, 钻孔效率高,精度高。制孔后应用磨光机清除孔边毛刺,并不得损伤母材。⑺组装钢结构组装的方法包括地样法、仿形 ** 装配法、立装法、卧装法、胎模装配法。地样法：用1：1的比例在装配平台上放出构件实样，然后根据零件在实样上的位置，分别组装起来成为构件。此装配方法适用于桁架、构架等小批量结构的组装。仿形 ** 装配法：先用地样法组装成单面（单片）的结构，然后定位点焊牢固，将其翻身，作为 ** 胎模，在其上面装配另一单面结构，往返两次组装。此种装配方法适用于横断面互为对称的桁架结构。立装法：根据构件的特点及其零件的稳定位置，选择自上而下或自下而上的顺序装配。此装配方法适用于放置平稳，高度不大的结构或者大直径的圆筒。卧装法：将构件放置于卧的位置进行的装配。适用于断面不大，但长度较大的细长构件。胎模装配法：将构件的零件用胎模定位在其装配位置上的组装方法。此种装配方法适用于制造构件批量大、精度高的产品。拼装必须按工艺要求的次序进行，当有隐蔽焊缝时，必须先予施焊，经检验合格方可覆盖。为减少变形，尽量采用小件组焊，经矫正后再大件组装。组装的零件、部件应经检查合格, 零件、部件连接接触面和沿焊缝边缘约30～50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、冰雪、油迹等应清除干净。板材、型材的拼接应在组装前进行；构件的组装应在部件组装、焊接、矫正后进行，以便减少构件的残余应力，保证产品的制作质量。构件的隐蔽部位应提前进行涂装。钢构件组装的允许偏差见《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001有关规定。⑻焊接焊接是钢结构加工制作中的关键步骤。⑼摩擦面的处理高强度螺栓摩擦面处理后的抗滑移系数值应符合设计的要求（一般为0.45～0.55）。摩擦面的处理可采用喷砂、喷丸、酸洗、砂轮打磨等方法，一般应按设计要求进行，设计无要求时施工单位可采用适当的方法进行施工。采用砂轮打磨处理摩擦面时,打磨范围不应小于螺栓孔径的4倍,打磨方向宜与构件受力方向垂直。高强度螺栓的摩擦连接面不得涂装,高强度螺栓安装完后,应将连接板周围封闭,再进行涂装。⑽涂装、编号涂装环境温度应符合涂料产品说明书的规定,无规定时,环境温度应在5～38℃之间,相对湿度不应大于85%,构件表面没有结露和油污等,涂装后4h内应保护免受淋雨。钢构件表面的除锈方法和除锈等级应符合规范的规定,其质量要求应符合国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》的规定。构件表面除锈方法和除锈等级应与设计采用的涂料相适应。施工图中注明不涂装的部位和安装焊缝处的30～50mm宽范围内以及高强度螺栓摩擦连接面不得涂装。 涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计的要求。构件涂装后,应按设计图纸进行编号,编号的位置应符合便于堆放、便于安装、便于检查的原则。对于大型或重要的构件还应标注重量、重心、吊装位置和定位标记等记号。编号的汇总资料与运输文件、施工组织设计的文件、质检文件等统一起来,编号可在竣工验后加以复涂。加工制作图的绘制、号料、放线、切割、坡口加工、开制孔、组装(包括矫正)、焊接、摩擦面的处理、涂装与编号是钢结构加工制作的主要工艺。钢结构构件的验收、运输、堆放⑴钢结构构件的验收钢构件加工制作完成后,应按照施工图和国标《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-2001)的规定进行验收,有的还分工厂验收、工地验收,因工地验收还增加了运输的因素,钢构件出厂时,应提供下列资料：①产品合格证及技术文件。②施工图和设计变更文件。③制作中技术问题处理的协议文件。④钢材、连接材料、涂装材料的质量证明或试验报告。⑤焊接工艺评定报告。⑥高强度螺栓摩擦面抗滑移系数试验报告,焊缝无损检验报告及涂层检测资料。⑦主要构件检验记录。⑧预拼装记录,由于受运输、吊装条件的限制,另外设计的复杂性,有时构件要分二段或若干段出厂,为了保证工地安装的顺利进行,在出厂前进行预拼装（需预拼装时）。⑨构件发运和包装清单。⑵构件的运输发运的构件,单件超过3t的,宜在易见部位用油漆标上重量及重心位置的标志,以免在装、卸车和起吊过程中损坏构件；节点板、高强度螺栓连接面等重要部分要有适当的保护措施,零星的部件等都要按同一类别用螺栓和铁丝紧固成束或包装发运。大型或重型构件的运输应根据行车路线、运输车辆的性能、码头状况、运输船只来编制运输方案。在运输方案中要着重考虑吊装工程的堆放条件、工期要求来编制构件的运输顺序。运输构件时,应根据构件的长度、重量断面形状选用车辆；构件在运输车辆上的支点、两端伸长的长度及绑扎方法均应保证构件不产生永久变形、不损伤涂层。构件起吊必须按设计吊点起吊,不得随意。公路运输装运的高度极限4.5m,如需通过隧道时,则高度极限4m,构件长出车身不得超过2m。⑶构件的堆放构件一般要堆放在工厂的堆放场和现场的堆放场。构件堆放扬地应平整坚实,无水坑、冰层,地面平整干燥,并应排水通畅,有较好的排水设施,同时有车辆进出的回路。构件应按种类、型号、安装顺序划分区域,插竖标志牌。构件底层垫块要有足够的支承面,不允许垫块有大的沉降量,堆放的高度应有计算依据,以最下面的构件不产生永久变形为准,不得随意堆高。钢结构产品不得直接置于地上,要垫高200mm。在堆放中,发现有变形不合格的构件,则严格检查,进行矫正,然后再堆放。不得把不合格的变形构件堆放在合格的构件中,否则会大大地影响安装进度。对于已堆放好的构件,要派专人汇总资料,建立完善的进出厂的动态管理,严禁乱翻、乱移。同时对已堆放好的构件进行适当保护,避免风吹雨打、日晒夜露。不同类型的钢构件一般不堆放在一起。同一工程的钢构件应分类堆放在同一地区，便于装车发运。