宋明夏 宋統(tǒng)戰(zhàn) 岳永巧

唐麟 明瑞云

卓人塔工程鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制技術(shù)

宋明夏 宋統(tǒng)戰(zhàn) 岳永巧

通過(guò)對(duì)不等邊四方體鋼管塔形高聳鋼結(jié)構(gòu)制作過(guò)程工藝的分析，總結(jié)鋼管筒裝塔式結(jié)構(gòu)焊接變形的控制技術(shù)，為類似結(jié)構(gòu)形狀構(gòu)件的制作、保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高經(jīng)濟(jì)效益提供借鑒。

1. 工程概況

河南師大附中雙語(yǔ)國(guó)際學(xué)校卓人塔工程位于新鄉(xiāng)市新東大道和東文路交叉口西南角。本工程結(jié)構(gòu)形式為筒狀高聳結(jié)構(gòu)，塔底約3 600mm×5 700mm，塔尖高度36.0m，內(nèi)部中空，鋼柱采用無(wú)縫鋼管，鋼梁采用熱軋H型鋼，材質(zhì)均為Q235B，四邊長(zhǎng)不對(duì)稱，內(nèi)角度分別為：71°、91°、108°和90°。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水平撐和斜撐安裝難度大，故采用在工廠加工并進(jìn)行預(yù)拼裝、現(xiàn)場(chǎng)吊裝拼裝、空中焊接的施工方法。

2. 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

卓人塔的鋼結(jié)構(gòu)形式主要由H型鋼、圓鋼管、連接鋼板焊接而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不規(guī)則，平臺(tái)處轉(zhuǎn)角牛腿加工難度大，因此角度定位是本工程的難點(diǎn)。

卓人塔在標(biāo)高1m處的水平截面如圖1所示。由圖可看出是不等邊且不規(guī)則四個(gè)內(nèi)角度不相等，所以如何控制其安裝精度保證現(xiàn)場(chǎng)順利吊裝，是本工程的重點(diǎn)。

由于卓人塔是圓管柱筒狀層間高聳變截面結(jié)構(gòu)，每層平臺(tái)梁拐角連接結(jié)構(gòu)角度各不相同以及此構(gòu)件在圓管上的定位存在難度，也是本工程的難點(diǎn)。某層牛腿部件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3. 制作及焊接變形控制措施

制作總體思路：數(shù)控切割下料、地胎分片組對(duì)、定位焊接、每段整體預(yù)拼、段之間預(yù)拼裝、編號(hào)、拆分成片、焊接、除銹及涂裝。

（1）主管下料 第一段管長(zhǎng)按分段處長(zhǎng)度（即分段處標(biāo)高至柱腳板全長(zhǎng)），但柱腳板處的坡口和角度先不要加工，確定尺寸后再加工。每段共四件，其余三段做法相同。平臺(tái)梁和柱間連接板、斜撐用H型鋼均按圖樣制作，斜撐之間先采用定位焊。

翼緣牛腿角度是關(guān)鍵，應(yīng)采用整體數(shù)控切割下料，角度應(yīng)精確控制在±0.1°范圍內(nèi)。兩上下帶圓環(huán)的翼緣之間的腹板先點(diǎn)焊成部件，待預(yù)拼后再焊接。

柱撐連接板按圖樣下料制作，按要求先定位焊在相應(yīng)的位置上。

圖1 卓人塔水平截面示意

圖2 卓人塔牛腿構(gòu)件翼緣板結(jié)構(gòu)

（2）分片組裝 在平整的胎架上劃出兩軸中心線，焊接定位塊，先擺放圓管柱到位，組裝示意如圖3所示。然后組裝平臺(tái)梁、斜撐，對(duì)組裝好的兩片由質(zhì)檢部專職檢驗(yàn)員進(jìn)行檢驗(yàn)核對(duì)尺寸，是否符合設(shè)計(jì)要求。

（3）每段預(yù)拼裝 將組裝好的跨度最大的一片置于平臺(tái)上面，先將兩片之間的平臺(tái)梁相連，然后組裝水平撐最后組裝斜撐，需要加輔助撐以保安全，分段組裝如圖4所示。

（4）半自動(dòng)氣體保護(hù)焊焊接時(shí)為了減少熱輸入進(jìn)而控制變形，采用成形良好和焊接飛濺量少的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊，盡量采取對(duì)稱、從中間向兩端施焊措施，藥芯CO2氣體保護(hù)焊焊接參數(shù)如表1所示，焊縫力學(xué)性能如表2所示。

（5）段與段之間預(yù)拼裝 為保證現(xiàn)場(chǎng)安裝精度，當(dāng)每節(jié)焊接完畢經(jīng)檢查合格后，還需要每?jī)啥沃g進(jìn)行工廠內(nèi)預(yù)拼，確保到現(xiàn)場(chǎng)順利吊裝，兩段預(yù)拼裝如圖5所示。先將最底一段置于胎架上，然后再將上一段吊置胎架與之對(duì)接，若誤差過(guò)大可適當(dāng)通過(guò)擴(kuò)孔來(lái)調(diào)整。

圖3 單元組裝

圖4 最底段預(yù)拼裝

表1 焊接參數(shù)

表2 焊縫力學(xué)性能

圖5 兩段預(yù)拼裝

經(jīng)檢查符合要求后，對(duì)各連接接口處做對(duì)合標(biāo)記、中心線、對(duì)合線、標(biāo)高線、水平線標(biāo)記，并用樣沖打出同時(shí)做好各種數(shù)據(jù)的測(cè)量記錄表，提供現(xiàn)場(chǎng)安裝使用。

（6）焊接結(jié)果分析 河南師大卓人塔全焊接筒狀高聳變截面塔的制作和焊接，按照以上裝配焊接工藝，很好地控制了其焊接變形。構(gòu)件整體裝配焊接后檢測(cè)，其彎曲、扭曲、波浪及收縮等變形和尺寸都在設(shè)計(jì)要求和GB50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》范圍之內(nèi)，為后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)安裝工作提供了方便。

4. 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)細(xì)心安排，科學(xué)管理，合理選擇焊接方法、焊接順序以及焊接參數(shù)并嚴(yán)格執(zhí)行，是有效控制全焊接高聳塔形結(jié)構(gòu)焊接變形的關(guān)鍵。

控制應(yīng)力變形，減少矯正，保證了塔架在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程的順利進(jìn)行，贏得了工期，為今后類似工程提供了借鑒。

唐麟 明瑞云

【摘要】以貴州省銅仁市農(nóng)夫山泉工廠“跨錦江鋼管拱橋”工程施工為例，針對(duì)懸掛鋼管產(chǎn)生焊接裂紋而采用馬鞍型筋板加固、汽油浸泡麻繩預(yù)熱加溫的焊接工藝，從而有效控制了懸掛鋼管的焊接質(zhì)量。

宋統(tǒng)戰(zhàn)、岳永巧，河南天豐鋼結(jié)構(gòu)有限公司。