淺談鑄鋼節(jié)點施工質量控制

李起程（北京興電國際工程管理有限公司，北京 100048）

0 引言

隨著鋼結構異形建筑及大跨度建筑的發(fā)展，鋼結構節(jié)點復雜性不斷提升，其節(jié)點焊接難度大、變形大，依靠鋼板加工及焊接已無法滿足節(jié)點的受力要求，鑄鋼件在工廠內(nèi)一次整體澆鑄，能夠美觀且有效地解決因相貫線切割及重疊焊縫焊接引起的應力集中問題。然而，鑄鋼件在工程使用中一般存在重量較大、形狀不規(guī)則等特點，導致其加工及安裝的質量控制難度較大。本文以某醫(yī)院鋼結構用鑄鋼件的施工質量控制為例，對其加工及安裝整個過程質量控制進行分析。

1 工程概況

某醫(yī)院項目（以下簡稱“本項目”）地上部分共分為四個單體，分別為一號住院樓、二號住院樓、科研教學樓及門急診綜合辦公樓，其中科研教學樓及二號住院樓為鋼框架—屈曲約束支撐結構；鑄鋼節(jié)點位于二號住院樓光筒上方，由一根主鋼柱轉換為一根直柱及三根斜柱來支撐上方懸挑結構（如圖1所示）；下部鋼柱為箱型柱，其截面尺寸為□1100×900×80；上部鋼柱截面尺寸為□700×700×50；鋼柱材質為Q390GJC，鑄鋼件材質為G20Mn5QT，鑄鋼件總重量約為12 t。

圖1 鑄鋼節(jié)點示意圖

2 鑄鋼節(jié)點加工質量控制

2.1 方案確定及審核

鑄鋼節(jié)點采用優(yōu)質樹脂砂為模具，外觀平整，根據(jù)鑄鋼節(jié)點結構的特殊性，借助模擬凝固軟件，制定合理的鑄造工藝。澆鑄采用一次成型方式，成型后需進行熱處理。熱處理是通過加熱、保溫和冷卻等方法改變鋼的內(nèi)部組織結構，從而改善鋼性能的一種工藝。溫度和時間是影響熱處理過程的主要因素。鑄鋼件的加熱速度取決于鋼的化學成分、鑄件的斷面大小以及鑄件的形狀。一般合金鋼鑄件的加熱速度與碳鋼鑄件相比較低。鑄件斷面較大，形狀復雜、斷面厚薄相差較大時，加熱速度較緩慢。保溫時間取決于鑄件的壁厚或爐子的堆料情況。鑄鋼節(jié)點正火后，鑄件內(nèi)殘余應力較大。因此，采用正火加回火的方式消除鑄鋼件內(nèi)應力，最終使鑄件各項性能指標滿足項目要求。

2.2 放樣及試加工

鑄鋼件加工前，應對鑄鋼件節(jié)點進行初步分析，在現(xiàn)有基礎上進行進一步的技術放樣及加工，以保證現(xiàn)場的施工進度。根據(jù)節(jié)點構造進行精確建模，同時對節(jié)點構造進行優(yōu)化，嚴格按現(xiàn)場焊接要求確定現(xiàn)場坡口形式和定位企口，確保外形精度滿足安裝要求。

2.3 化學成分控制

為了確保將化學成份控制在標準之內(nèi)，澆注之前，必須對鋼水成份進行爐前快速分析。成份合格方可澆注，否則須調整鋼水成份，待成份合格后澆注。采用直讀光譜儀進行爐前快速分析；為保證良好的焊接性能，應嚴格控制碳當量；鑄件冷卻凝固后，在試塊上取樣，再進行一次化學分析，并將此樣做為最終化學成份結果。

2.4 外形尺寸和端面質量控制

鑄鋼節(jié)點在從圖紙向模型及鑄件轉換的過程中，每一個步驟都可能產(chǎn)生誤差，使幾何形狀發(fā)生變化。因此，鑄鋼件出模后，節(jié)點相關位置應采用三座標測量，現(xiàn)場安裝端面采用機加工，保證外形尺寸符合圖紙和安裝要求。

2.5 加工質量檢驗

鑄件澆注時用同爐鋼水，澆注試樣經(jīng)隨爐熱處理后，機械加工制成標準試樣，并對其進行機械性能試驗；鑄件出廠前，需對鑄件進行無損檢測，鑄鋼件不允許存在影響使用性能的裂紋、冷隔、縮松等缺陷。鑄鋼件按GB/T 7233.1—2009《鑄鋼件 超聲檢測 第1部分：一般用途鑄鋼件》進行超聲波檢測，質量等級為Ⅱ級；不可超聲波探傷部位采用磁粉表面探傷，依據(jù)GB 9444—1988《鑄鋼件磁粉探傷及質量評級方法》，質量等級為3級合格。

3 鑄鋼件進場質量控制

（1）核查鑄鋼件質量證明文件，對構件的型式檢驗報告、出廠合格證及質量證明文件進行核驗，確保質量證明文件齊全。

（2）根據(jù)GB 50205—2020《鋼結構工程施工質量驗收標準》、GB/T 11352—2009《一般工程用鑄造碳鋼件》及設計文件，對鑄鋼件的外觀、及尺寸進行復核，確保外觀質量及構件尺寸滿足國家規(guī)范及設計要求。

（3）由于此鑄鋼件為非標準件，材料進場復試時，需在按批澆鑄過程中連體鑄出試樣坯，經(jīng)同爐熱處理后加工成兩組試件，其中一組用于出廠檢驗，另一組隨鑄鋼產(chǎn)品進場進行見證復驗；鑄鋼件按批進行檢驗，每批取1個化學成分試件，1個拉伸試件和3個沖擊韌性試件（由設計要求決定）。

（4）為保證鑄鋼構件與合金鋼焊接質量，需在鑄鋼件安裝前進行焊接工藝評定，通過焊接工藝評定確定鑄鋼件焊接時所用焊接材料、焊接方法及焊接參數(shù)，并通過工藝評定確保鑄鋼件焊接滿足設計要求；施工作業(yè)人員在現(xiàn)場焊接前需根據(jù)已確定的焊接工藝評定進行焊接考試，考試合格后方可上崗操作。

4 鑄鋼件安裝施工質量控制

本項目鑄鋼構件為異型構件，吊裝時必須保證下口與鋼柱上口契合，并保證異形鑄鋼件吊裝一次就位。

（1）吊裝前準備：利用tekla模型軟件確定重心位置，明確吊耳數(shù)量和位置，確定鋼絲繩長度及調整點位置，檢查吊耳位置和焊接質量；鑄鋼件吊裝之前，提前安裝定位連接板，搭設作業(yè)平臺、測量定位點、測量設備檢定等。

（2）吊裝精度控制：吊裝就位后利用全站儀進行微調，并及時利用定位連接板及點焊進行固定。

（3）焊接質量控制：鑄鋼件的焊接需按照焊接工藝評定確定的焊接參數(shù)進行，焊接時采用兩側交替和左右對稱焊接，焊條焊接時橫向擺動寬度不得大于焊條直徑的5倍；采用手工電弧焊多層多道焊接進行打底焊接；鑄鋼件與異種鋼的接頭焊接必須保證對稱、連續(xù)焊接，一次完成；焊接完成24 h后進行超聲波無損檢測。

5 結語

隨著異形鋼結構工程的發(fā)展，鑄鋼節(jié)點被更加廣泛地應用在工程建筑中。設計采用鑄鋼節(jié)點使得復雜節(jié)點受力性能實現(xiàn)優(yōu)化，可在施工中實現(xiàn)。鑄鋼件的出現(xiàn)是異形鋼結構發(fā)展的必然趨勢，本文對鑄鋼件的加工和安裝施工質量控制進行了分析探討，希望為鑄鋼件的施工質量控制工作提供一些參考。