大型厂房钢结构的现场焊接技术

【摘 要】随着用电需求的增加，大型发电厂房钢结构近项目越来越多，钢结构焊接的技术直接影响到钢结构的质量。本文以某电厂厂房工程为例探讨了钢结构的现场焊接技术与质量控制要点。

【关键词】大型厂房；钢结构；焊接

一、工程概况

某发电厂首期工程拟建2台600MW亚临界国产燃煤发电机组。电厂主厂房为全钢排架结构，柱为H型钢。排架柱最大截面为H600×280×10×16，柱顶标高13.81m，最小截面为H500×280×6×14，柱顶标高12.77M；抗风柱截面为H400×230×6×12。屋架为27m跨非标梯形钢屋架，屋架线性高度，边跨为2022～3069，中跨为2391～2920。单榀屋架重量最轻2.4T；最重5.9T。钢屋架、托梁与柱连接采用普通C4.6级螺栓连接。D-E、F轴部分柱、梁采用强度等级为10.9级的高强螺栓连接。工程主厂房钢结构总量约8000多t，其中大型钢立柱约3000多t。钢立柱材质均为Q345B，由钢板拼焊成工字钢，长度23―27m。

二、钢立柱焊接技术

钢立柱因工件壁厚以及结构尺寸较大，控制焊接变形，保证焊透，避免产生裂纹等焊接缺陷，是现场拼装焊接的难点。

（一）焊接前

焊接前控制管理主要包括焊件坡口制备、焊口组对和焊接材料检查等。

所有焊件坡口的形式严格按设计图进行加工，坡口加工符合焊接相关规程规范要求。焊件组对前，坡口按照规程规范进行清理，对口间隙符合规程规范相关规定。对需要焊前预热的焊口，焊接预热严格遵循规程规范。每一道受监焊口焊接前，焊口组对质量均要经过项目焊接专工检查，检查合格后方允许正式施焊。首批焊口焊接前，现场坡口组对还需要通过PLN和JMK焊接专工的检查。所有受监焊口焊接前，焊接专工对焊接材料进行检查，确保焊接材料烘焙质量及焊接材料的正确性，并填写焊接材料追踪记录表。焊接施工前，焊接质检员对焊接材料的管理要进行检查，确保焊材库有关设施和焊接材料相关记录符合相关规定，视工作情况不定期进行抽查。

（二）焊接

所有的板材拼接焊缝均要求按照全熔透焊缝进行焊接，所以对接焊缝必须要求开坡口，采用埋弧自动焊或者手工焊，或者二者相结合的方式进行焊接。采用埋弧焊焊接时，组对间隙0，并且要求板与板之间的间隙越小越好。根据焊接工艺规程选择焊丝为H10Mn2，配合与之相匹配的焊剂SJ101进行焊接。一般情况下，埋弧焊焊接此种坡口形式的焊缝，不用背面清根基可以达到全熔透的效果，但是不同的焊接机械的能力不同也会产生区别，如果发现背面没有焊透，出现夹渣等缺陷，采用碳弧气刨得方法进行背侧清根后再进行下一层的焊接。FCAW焊接时，坡口钝边1-2mm为宜，并且根据实际情况留有0-1mm的焊接间隙，以保证根部的熔透效果，选择使用E71T-1C焊丝。焊接完毕后打磨去掉余高，进行超声波检测。

板材拼接完毕后，组对成为H型结构进行柱主体的焊接。焊接位置为水平位置。一般情况下，此种钢柱的焊接为船型焊，即工件放置在90度的专用工装上，使焊缝处于水平位置。焊接顺序为对称焊接，减少焊接变形，一般的焊接顺序是1-3-2-4，或者2-4-1-3进行。如果埋弧焊接一次不能填满整个坡口，必须进行多次填充才可满足焊缝高度，则必须按照以上步骤进行焊接，不能一条焊道填满后再焊接其它焊缝。这样的焊接顺序能够较好的保证H型钢的制作精度，减少焊接变形。并且，每次的翻转过程是一次焊接内应力的释放过程。此种大厚壁的钢结构H型钢一旦产生变形，很难通过火焰校正的方式进行调整，必须通过施加外力，如千斤顶或者专用的调直机械进行校正，且校正后的效果不是很理想。

（三）焊接结束后

焊后控制主要包括焊缝外观检查及无损检验。焊接结束后焊工自检，并经五级验收合格后才进行无损检验，无损检验结果及时反馈，对缺陷运用统计技术进行分析和改进。

施工质量验收，实行自检、专业复检、项目部复检和监理公司验收的四级质量检查验收制度：焊工对施工质量负责，及时对焊接接头表面质量进行自检并做好记录，发现焊口表面缺陷必须及时处理；专业质检员对班（组）提交的焊接自检记录和实体质量进行复查，检验合格后，及时填写《受监焊口一次合格率报表》报项目部和监理公司进行验收；若检验、检测不合格应及时反馈至施工班组，进行焊口返修处理；要求专业专职质检员随时掌握施工情况，并根据质量情况有针对性的进行重点检查，帮助班（组）解决施工质量问题；根据提交的《受监焊口一次合格率报表》及施工记录，进行四级检验、评定质量等级。

三、焊接施工质量的控制

（一）对“机”的控制

“机”是指焊接设备、烘干设备和无损检测设备。施工前，我们均对相关设备预先鉴定和检查。如，焊接设备预先的鉴定与检查就包括：焊机的型号是否与焊接工艺要求匹配，焊接的电流、电压是否稳定，焊机电流的调整效果，焊机上的监测仪表是否有效等；对无损检测设备的鉴定与检查内容主要有：设备能力是否与焊件检测的要求相匹配，设备运转是否正常等。

（二）对“料”的控制

“料”主要指焊接母材、焊接材料（焊条、焊剂、焊丝）等。对“料”的控制主要包括：焊接材料合格证、质量证明、外观质量、包装、标识等的验证，必要时还需进行复验。

（三）对焊接工艺的控制

1.焊接方向

工程安装焊接施工中，掌握好焊接方向至关重要，本工程针对长焊缝采用同方向焊接，由于工程的钢构件很大一部分是工字形焊接结构，其具有许多互相平行的长焊缝，因此在焊接施工时，采用同方向焊接，可以非常有效的控制钢构件发生扭曲变形[3]；针对处于同一条或者同一直线上的焊缝，比如翼缘板和腹板形成的通长角焊缝，可以使用从中间向两侧分段退焊的技术手段DD逆向分段退焊法进行焊接；如果钢构件的数量非常多，并且拥有很多互相隔开的焊缝，比如柱脚焊缝，焊接过程中可以使用跳焊法，这样就可以使得钢构件上的热量分布的比较均匀，从而减少焊接导致的钢构件变形。

2.焊接顺序

钢结构安装焊接施工过程中，焊接顺序的不妥，可能导致钢构件严重变形，焊接顺序选择恰当，可以有效的降低钢构件的变形率，可以针对不同的焊缝采用相关的焊接顺序。比如对称焊缝使用对称焊接，不对称焊缝可以先焊焊缝较少的一侧。

（1）对称焊缝使用对称焊接顺序

钢构件具有对称分布的焊缝时，可以采用对称焊接顺序，降低变形。由于本文厂房柱上、下柱、行车梁均为焊接H型钢，采用对称焊接可以有效的降低变形，但是，对称焊接并不能彻底的消除钢构件的变形，因为随着焊缝的增加，结构刚度将会慢慢的增大，与先焊的焊缝相比，后焊的焊缝引起的变形较小，但是并不能完全的抵消焊缝的并行程度，可以采用刚性固定法，约束构建变形，以便尽可能的降低变形程度。

（2）不对称焊缝使用先焊焊缝少的一侧

由于先焊的焊缝产生较大的变形，因此可以先焊焊缝较少的一侧，使其产生比较大的变形，焊接焊缝较多的一侧时，由于其属于后焊，因此焊缝变形较小，但是焊缝较多，就可以抵消先焊的焊缝导致的钢构件变形。

（四）焊接过程中的变形监测

焊接变形虽然会影响构件的安装质量，但也是可以利用的。在现场焊接作业前，焊工应提前了解构件的安装误差，适当地利用焊接变形消除部分安装误差。对于比较重要的构件，为避免焊接完成后变形过大，在焊接作业过程中，应对焊接结构进行同步监测，一旦发现变形超标，应及时调整焊接顺序或焊接速度，以保证最终的钢结构施工质量。

四、结语

大型厂房钢结构现场焊接质量对厂房结构的安全至关重要，在施工过程中容易出现质量问题。施工单位在焊接作业前首先应确保原材料的合格，做好焊接工艺评定试验，加强焊接中的工艺、设备等的控制，钢结构的质量一定是可以得到保证的。

参考文献

[1]钟肖杰，曾华锋.大型厂房钢立柱的现场焊接拼装[J].焊接技术，2003年2期.

[2]方玉杰.新时期钢结构厂房的建筑工艺研究[J].江西建材，2014年10期.