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新技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)焊接中的應(yīng)用（四）

作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:01:40 [收藏]

    新技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)焊接中的應(yīng)用

    5 鑄鋼及鑄鋼節(jié)點(diǎn)的焊接技術(shù)

    　　鑄鋼節(jié)點(diǎn)因其具有良好的加工性能、復(fù)雜多樣的建筑造型等性能，目標(biāo)在一些大跨度空間管桁架鋼結(jié)構(gòu)中開始逐步推廣使用，特別是在處理復(fù)雜的交匯節(jié)點(diǎn)上，鑄鋼節(jié)點(diǎn)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，然而，由于鑄鋼一般碳當(dāng)量較高，雜質(zhì)尤其是S、P含量難以控制，同時(shí)鑄態(tài)組織晶粒粗大，導(dǎo)致鑄鋼的焊接性較差，對焊接工藝的要求很高，主要是減少殘余應(yīng)力，防止焊接裂紋的產(chǎn)生。目前鑄鋼節(jié)點(diǎn)已在一些鋼結(jié)構(gòu)工程中成功使用，如廣州會(huì)展中心巨型桁架鑄鋼支座，國家體育場（鳥巢）桁架柱鑄鋼節(jié)點(diǎn)，特別是天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)雕塑，創(chuàng)造了鑄鋼件焊接的板厚之最，該雕塑是為天津開發(fā)區(qū)建區(qū)20周年紀(jì)念而建造的標(biāo)志性建筑，是天津開發(fā)區(qū)2004年重點(diǎn)工程之一。設(shè)計(jì)采用雙螺旋線構(gòu)成的直紋曲面板，主體標(biāo)高50米，雕塑主體分為7段在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，鑄鋼材質(zhì)采用GS-20Mn5N（DIN7182），板厚由下至上逐漸變薄，最厚150毫米，最薄20毫米，厚度變化處漸變處理，總用鋼量達(dá)350噸，該工程在鑄鋼特種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、安裝及焊接方面形成了一整套技術(shù)新工藝，填補(bǔ)了國內(nèi)超厚板鑄鋼結(jié)構(gòu)的空白，標(biāo)志著我國在鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的焊接上達(dá)到了一個(gè)新的水平。

    　　6 低溫焊接技術(shù)

    　　目前，建筑鋼結(jié)構(gòu)的冬季施工越來越普遍，由于焊接作業(yè)環(huán)境對鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量影響很大，冬季負(fù)溫焊接技術(shù)對焊接質(zhì)量的控制尤為重要?！督ㄖ摻Y(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2002）規(guī)定：焊接作業(yè)區(qū)環(huán)境溫度低于0攝氏度時(shí)，應(yīng)根據(jù)鋼材、焊材制定適當(dāng)?shù)拇胧?；而日本建筑學(xué)會(huì)《鋼結(jié)構(gòu)工程》（JASS6）規(guī)定的最低施焊溫度為零下5攝氏度。

    　　（1）環(huán)境溫度對焊接造成的影響有以下幾點(diǎn)：

    　?、俸附咏宇^冷卻速度增加，冷裂紋敏感性也增加；

    　?、陬A(yù)熱效果變差，在低溫環(huán)境下用相同的熱源，相同的時(shí)間，不能達(dá)到應(yīng)有的預(yù)熱效果；

    　?、酆附託堄鄳?yīng)力的作用加??；

    　　④環(huán)境溫度對焊工的操作帶來不利的影響。

    （2）低溫焊接措施}

    　　①優(yōu)選焊材：在低溫環(huán)境中，應(yīng)盡量選擇低氫或超低氫焊材，對焊材嚴(yán)格執(zhí)行烘焙和保溫措施；

    　?、诤盖胺雷o(hù)：在焊接作業(yè)區(qū)域搭防護(hù)棚，使焊接區(qū)域形成相對封閉的空間，減少熱量的損失，若無條件搭設(shè)防護(hù)棚，應(yīng)該采取其他有效措施對焊接區(qū)域進(jìn)行防護(hù)；氣體保護(hù)焊時(shí)，焊接氣瓶也應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行保溫；

    　　③預(yù)熱與層間溫度：低溫環(huán)境下的預(yù)熱溫度應(yīng)稍高于常溫下的焊接預(yù)熱溫度，加熱區(qū)域?yàn)闃?gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100毫米范圍內(nèi)的母材，焊接層間溫度不低于預(yù)熱溫度或標(biāo)準(zhǔn)（JGJ81-2002）規(guī)定的最低溫度20℃(兩者取高值)；

    　?、芗哟蠖ㄎ缓笗r(shí)的熱輸入：適當(dāng)加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長度，并采用與正式焊接相同的預(yù)熱條件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧時(shí)弧坑一定要填滿，可以有效減少由于定位焊接引起的收縮裂紋；

    　?、莶捎煤侠淼暮附庸に嚕罕M量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴(yán)格控制層間溫度；

    　?、藓附雍鬅峒氨兀汉附雍蠹皶r(shí)對焊接接頭進(jìn)行后熱保溫處理，可以有效控制t8/5，利于擴(kuò)散氫氣的逸出，防止由于冷速過快而引起的冷裂紋，同時(shí)適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟?，還可以適當(dāng)降低預(yù)熱溫度。

    　　總之，鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接施工前，一定要根據(jù)實(shí)際情況做好焊接工藝評定試驗(yàn)，必要時(shí)還要針對具體鋼種進(jìn)行低溫焊接性試驗(yàn)，作出適合的焊接工藝指導(dǎo)書以指導(dǎo)實(shí)際焊接。在低溫環(huán)境下，對焊工操作的不良影響也應(yīng)給予足夠重視，一般環(huán)境溫度不宜低于－15℃。

    　　近年來，低溫焊接技術(shù)在國內(nèi)尤其是北方建筑鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，從普通低碳鋼（Q235）到低合金高強(qiáng)鋼（如Q345,Q420）都有應(yīng)用，也積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)，極大豐富了我國鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)。

    （未完）
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