复杂条件下异种钢材焊接

摘要：近年来，随着各类特大型复杂钢结构工程的涌现，普通的钢节点从制作、安装和受力角度，已不能满足工程需要。铸钢节点的应用很好的解决了这一难题，由于铸钢节点的复杂性，与之连接的杆件常为非铸钢不同材质，节点焊接难度也越来越大，特别是多杆件汇交形成的复杂节点；为满足节点构造要求和现场吊装要求，一些超长、超厚不同材质间焊接焊缝在施工现场进行焊接也就在所难免，而不同材质钢材的可焊性程度、焊接参数、焊接应力和变形控制等受现场条件、焊接位置及环境的影响，存在较多的不确定性因素，尚无成熟的规范及焊接工艺参数作参照。

关键词：复杂条件;异种钢材;焊接

Abstract: In recent years, along with the complex steel structure engineering of large emerging, steel node ordinary from the production, installation and stress angle, has not been able to satisfy the need of engineering. Application of cast steel joint is a very good solution to this problem, because of the complexity of cast steel joints, and the bar connection is often not cast steel nodes of different material, welding becomes more and more difficult, especially for multiple rod collection formed complex node; in order to meet the construction requirements and the scene node lifting requirements, some super, super thick different material welding seam welding also can hardly be avoided in construction site, and different material steel weldability, welding parameters, welding stress and deformation control by site conditions, welding position and the environment, some uncertain factors, there is no mature and welding procedure specification parameter as a reference.

Key words: complex condition; dissimilar steel welding;

中图分类号：P755.1 文献标识码：文章编号：

一、前言

近年来，随着经济的发展、产钢量的提高，钢结构工程由于其优越的力学和环保节能等性能得到了迅速的发展，特别是2008年奥运会、2010年上海世博会等大型体育场馆、公共建筑、构筑物以及大跨度的厂房及市政公用工程等建设方兴未艾，给我国的钢结构设计施工带来了前所未有的挑战。

本文通过在 “黄金树”的现场焊接中，以56个超大型复杂多枝管状铸钢节点与大直径钢管的焊缝的成功焊接，总结了一整套关于异种材质、大直径钢管、全位置的现场焊接思路和方法。

二、技术控制重点、难点

2.1 异种材质焊接：铸钢件材质为ZG275-485H，无缝钢管材质为Q345B；

2.2 不等壁厚的对接焊：铸钢件壁厚为40mm，钢管壁厚为22mm或19mm；

2.3 焊接全部为高空管全位置焊接，相当部分接头焊缝呈斜向对接，仰焊部位较多；

2.4 空间狭窄材料厚度自12mm-22mm，“黄金树”的枝叉多达3至10个枝叉，需经常调整焊接作业位置和变更工艺参数，

2.5 防止出现焊接裂纹等质量问题：铸钢件接头必须连续完成，一气呵成，否则将有出现裂纹的危险；

2.6 焊接变形应严格控制：根本上减少焊接拘束，保证焊接应力释放自由，防止应力受约束过大，导致树结构整体变形过大。

三、适用范围

不同材质、不同壁厚钢材现场全位置焊接。

四、工艺原理

通过对“黄金树”整个模型的分析，结合构件安装校正的数据，制定和优化焊接方案，通过对实验节点的现场焊接，掌握实际焊接参数，制订焊接工艺指导书，确定焊接参数。现场采用优化焊接顺序，对称焊接，反焊接变形措施，一次完成单个铸钢节点的焊接。通过观测焊后节点变形数据，确定下一节点的焊接顺序，从而完成整个“黄金树”节点的焊接，确保焊接质量的同时保证构件的变形在允许范围内。

五、工艺流程

分析结构，制订对策->制定焊接方案->焊接实验->确定焊接参数->分析节点、校正数据、确定焊接顺序->焊接前准备，焊缝坡口检查->焊缝预热->焊接->焊缝后热、保温->焊缝后热、保温->焊缝打磨伤->合格->记录、验收

六、施工要点

6.1 明确目标，制定对策

6.1.1分析复杂条件下异种钢材焊接难度所在，优化焊接工艺，从合理的施焊顺序入手，重点加强防温度散失、防大风、防潮温、防骤然降温等措施的有效设立。根本上减少焊接拘束，对预热、层温、后热、保温等各个有效环节予以保证焊缝质量。

6.1.2 提高技工焊接质量意识，加强焊接中行为和焊接结果监控。

6.2 焊接措施

6.2.1焊接要求

铸钢件与钢管的对接为全位置焊接。坡口形式为带内衬管V形坡口（此坡口形式可减少焊缝断面，减小根部与面缝部收缩差，防止由于焊接应力过度集中在近面缝区产生撕裂现象）。对接接头采用手工电弧焊焊接，焊条选用E—5015，直径选用Φ3.2mm～4mm。整个焊接过程须一次完成，严禁中途停焊，必须从组对、校正、复验、预留焊接收缩量、焊接定位、焊前防护、清理、预热、层间温度控制、焊接、后温、保温、质检等各个工序严格控制，确保接头焊后质量达到设计要求及规范规定。

6.2.2 焊接变形控制

1、节点焊接顺序：从下向上，由中间向四周，尽可能减少焊接约束，保证焊接应力释放自由，防止应力受约束过大，导致树整体变形过大。

2、铸钢节点所有分枝与对接钢管安装、精校到位，方可施焊。

3、节点焊接顺序如图6-2所示。

4、节点分枝焊接顺序：

本工程节点分枝多：从3—10个分枝不等，其中431#节点分枝有10根，节点接头越多，相互影响越大。

节点分枝先焊后焊所存在的收缩差，对节点x、y、z值影响较大：影响到节点本身空间定位精度、影响到相关节点空间安装、影响到杆件的安装。