厚钢板焊接工艺在土木工程施工中的应用介绍

[摘要]伴随着城市现代化进程的不断加快，像西安铁路北客站、深圳证券交易所营运中心、广州新白云国际机场等体型巨大、施工环境恶劣、结构体系复杂的大型钢结构工程在国内的建设数量越来越多。文章主要介绍了厚钢板对接焊、角焊，H型钢板角焊时使用的新技术、新工艺。并对以后的建筑施工产生的影响。

[关键词]厚钢板；焊接；预热

中图分类号：TU-O 文献标识码：A 文章编号：1006-0278（2013）05-150-01

一、前言

伴随着城市现代化进程的不断加快，像西安铁路北客站、深圳证券交易所营运中心、广州新白云国际机场等体型巨大、施工环境恶劣、结构体系复杂的大型钢结构工程在国内的建设数量越来越多。如在“水立方”施工过程中使用的钢结构仅基本构件（如圆管、球节点、矩形管）就有29979个，总重量约1800t。并且在该大型工程中使用的厚钢板更是远超万吨级。但由于厚钢材的焊接技术之前一直不成熟，由此在该项目中技术人员专门为此立项研究，并取得巨大收获。由此可看厚钢板的焊接技术在以后的工程中会有更大使用前景。

二、厚钢板及其焊接难点介绍

厚钢板一般指30～60mm厚钢板，超厚钢板一般指厚度在60mm以上。厚板和超厚板在对接焊接时往往会产生热裂纹和冷裂纹，在施焊过程中焊缝热影响区由于温度急剧下降而产生粗晶粒马氏体。导致焊缝变脆，当温度较低达到零度以下并持续较长时间时由于焊缝中的氢来不及释放极易产生冷脆现象，并且在进行多层施焊时产生多层热应变，产生很大的残余应变。

三、厚钢板焊接技术

（一）选择不同种类的坡口类型

厚钢板（现举焊接H型钢为例）的制作，分翼缘板或腹板的对接焊接（包括50、70、90、100、125mm五种厚度）和腹板与翼缘板的T形焊接（包括50/90、50/100和70/125三种），材质均匀。

当板件较厚时可以打成u型、K型、x型、双v型等，使得焊剂能与更多厚度方向的钢板边界接触。其中对接时宜选用焊缝填充量少，便于反面清根和打磨的双u型坡口。当为T型焊接，即翼缘板中部与腹板端部的焊接宜在腹板出开双面半U型。

（二）焊条与焊剂的选择、保存与处理

碱性低氢型焊条和焊剂应经过100到400度的温度烘焙，再放入到保温桶中。而且要在8小时内将放入桶中焊剂用完，防止焊条因沾到油污而影响使用质量。

（三）焊前处理

在施焊前应对被焊构件进行预热处理，可用火焰加热或电加热。并使该处理方式持续几次，以释放构件内部的残余应力，同时要缓慢加热使热量渗透全板厚。在焊前应对坡口与坡口边缘进行打磨清理，彻底清除表面铁锈、油污、脏物和氧化皮等，直至坡口表面露出金属光泽。

（四）施焊方式与注意事项

由于板件较厚一次施焊会使不同厚度处温度变化很大，产生温度次内力。因此应该分层分道施焊，且控制层温度不得低于预热温度。通常每层焊缝厚度为6～8mm，层间温差≤250度，且注意施焊顺序，当正面分层焊完t/3后再将坡口处焊渣、灰尘除去，再在反面施焊t/3，再在正面焊剩余的t/3厚度。整个施焊过程必须一次性完成。若中途中止焊接则应注意：必须焊满坡口2/3以上深度；立即盖上多层石棉布保温，并临时固定压紧；重新焊接时需按之前预热的温度再提高25～50度预热，并将厚板预热部位整体预热透控制层间温度≤230度，但不低于预热温度。

焊接过程中应设置焊丝对中跟踪装置，确保焊接位置，保证熔池中心，消除因焊接位置不对称而产生的变形。

（五）焊接顺序

对H型截面钢梁和圆形钢管柱焊接时，当翼缘板较厚，应采用翼缘板上下板交替焊、工字型截面对角跳焊、厚钢板对接采用分段退焊等方式。钢梁焊接时要先焊一端待焊缝冷却后再焊另一端，不得在两端同时施焊。

（六）焊后处理

焊后进行后热及保温处理。消除或减少残余应力，是防止层状撕裂，减少焊接变形的关键。在焊接后再用大功率火焰枪对焊缝150mm间距处加热，然用石棉等保温材料包裹，使其缓慢降至室温。期间要注意t8/5值的控制，即从800度降至500度的时间，时间太短则易产生淬硬裂缝，温度过长降低冲击韧性值。焊后经自检，确认无误后用气割切除收弧和引弧板。

（七）现场施工操作要点与注意事项

1.为防止焊接时火花四溅，应将焊接场所用封闭围栏围挡；当风速≥8m/s时，且无防护措施时应禁止手工电弧焊的作业；当焊接环境相对湿度≥95%或当地环境≤-15度时，应停止焊接作业。

2.焊接型钢打底焊检验合格后，将构件放置在专用船形胎架上再次进行焊前预热。

3.埋弧自动焊应在预设的引弧板上施焊，避免由于起收弧的缺陷而导致接头裂纹发生，同时有效地延缓接头温度散失的时间。

4.厚板除了做好焊前后加热处理，还要严格保证焊条、焊剂的质量，薄层多道焊接技术的使用有利于防止焊件变形和焊缝处的应力集中。

5.当采用CO2气体保护半自动焊接技术时，焊缝应薄层、多道分层焊。

四、对以后工程的影响

由于我国现在的大型钢结构和组合结构中使用大量厚大型钢板的案例逐渐增多，需要进行厚钢板焊接的数量也逐渐增多，我国工程技术人员对该技术的掌握越来越成熟，这一个个使用案例一定会为以后的相关技术的不断发展提供更多可靠的理论依据和工程实践经验。

参考文献：

[1]田昊.张东宁.厚钢板现场焊接技术在西安铁路北客站的应用[J]，山西建筑.2010（2）.

[2]王朝阳，陈治，杨松，陈勇.深圳证券交易所营运中心超厚钢板焊接技术[J].施工技术，2010（10）.

[3]罗志勇，郭明利.厚钢板焊接技术在新白云国际机场航站楼工程中的应用[J].建筑技术，2005.