無錫會展中心一期厚鋼板焊接質(zhì)量控制

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)簡介

無錫會展中心一期鋼屋架總用鋼量約1.18伊104t，25 榀魚腹式屋面長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了焊接工藝評定并檢測合格。施工中，主要從以下幾個方面進(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)點的焊接質(zhì)量，選擇參與重要節(jié)點焊接施工的焊工時，對有資格的焊工中進(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)計說明建議，根據(jù)焊接工藝評定結(jié)果，合理選擇配套焊材、焊劑；結(jié)合以往工程經(jīng)驗，本工程屋架鋼鋼材種類、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

對于鋼板的對接焊縫，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、施焊方法及焊接材料

圖2 下弦140㎜厚鋼板對接焊接

對于T 形角焊縫，應(yīng)盡量采用相對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。對于單邊T 形焊縫，應(yīng)在Z向應(yīng)力的一側(cè)開坡口。

圖3 坡口形式

2.4 焊接工藝評定——參數(shù)確定

對本工程鋼屋架采用的鋼材種類、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)行焊接工藝評定，焊接工藝評定結(jié)果應(yīng)符合規(guī)范及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書應(yīng)根據(jù)本工程采用的不同鋼材的種類、節(jié)點形式、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、自動和半自動埋弧焊、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)焊接工藝評定結(jié)果，編制詳細(xì)焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書。焊工焊接要嚴(yán)格按照焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行焊接施工。對各種厚度的鋼板在正式施工前進(jìn)行焊接工藝評定試驗，焊接工藝評定經(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程數(shù)據(jù)（焊接參數(shù)、預(yù)熱溫度、持續(xù)時間等），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（見圖4）。

圖4 下弦140mm 厚鋼板現(xiàn)場對接焊

2.5 焊接位置順序確定

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

主焊縫焊接按照同向、同步、同規(guī)范、2 臺焊機同時對稱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，為了控制彎曲變形，當(dāng)焊縫高度為板厚的2/3 時，應(yīng)翻身焊對面的兩條主焊縫，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)范和焊接工藝評定，母材板厚超過35mm 時，在焊接前要對母材進(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)域為焊接坡口兩側(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, 在焊件反面測量預(yù)熱溫度，測溫點距離電弧經(jīng)過前的焊接點不小于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，焊接過程中焊工要及時用測溫筆檢查層間溫度，焊接工長在施工過程中要用測溫儀抽查，施工前要注意收集天氣資料,當(dāng)天氣惡劣時應(yīng)停止施焊（見圖5）；如已開始，必須搶在惡劣天氣到來前，焊完板厚的1/3 以上才能停止焊接，并要及時做好已完焊縫的后熱處理工作，及時記錄層間溫度。

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間擴散，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，測溫點選在加熱點的相對位置，禁止在加熱點直接進(jìn)行溫度測試；達(dá)到后熱溫度之后，將焊縫用多層石棉布緊緊包裹保溫。保溫時間主要考慮接頭區(qū)域、焊縫表面和環(huán)境溫度，保溫時間盡量延長。

2.9 焊縫探傷時間的確定

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

3 結(jié)語

無錫會展中心一期魚腹式鋼屋架厚鋼板焊接施工，通過以上各項措施的實施和控制，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（見圖6）、工程工期和工程創(chuàng)優(yōu)；無錫會展中心一期鋼結(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”、中國鋼結(jié)構(gòu)“金獎”（國家優(yōu)質(zhì)工程），整體工程獲得了江蘇省“揚子杯”獎，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖6 安裝完成的北立面鋼屋架