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1、大跨度大截面吊车梁现场制作工艺年夫臣汪炎胜罗浩(杭州恒达钢结构实业有限公司,杭州311223)摘要:介绍STX(大连)重工5号弯曲分段工业厂房大跨度、大截面吊车梁现场制作,特别对大跨度、大截面吊车梁现场制作工艺及制作要求等方面进行详细阐述,为今后同类工程制作提供借鉴。关键词:大跨度;大截面;现场制作工艺1工程概况STX(大连)重工5号弯曲分段工业厂房工程,位于辽宁省大连市长兴岛工业区,该工程由中国市政工程东北设计研究院设计,韩国STX(大连)重工有限公司投资建设,总建筑面积为66337,建筑物最长边为379.5m,最短边为331.8m,宽度186m;连续51m跨3跨,再加一个33m跨;最大柱距
2、35m,最小6m;以12m柱距最多,檐口高度37.7m,建筑总高度45.9m,行车最大起吊质量350t。工程材料:主厂房钢柱、屋面钢梁采用Q345-B;檩条、支撑采用Q235-B;主厂房吊车梁采用Q345-C;制动桁架、辅助桁架、下翼缘水平支撑、墙架系统采用Q235-B;直爬梯、栏杆采用Q235-A。2工程难点该工程吊车梁长度、截面较大,翼腹板钢板厚度较厚(截面分别为:H560012004060、H550012004060及H55009002550,长度为35.57m)且有拱度要求(设计要求按L/3000mm起拱)。同时道路无法运输,因此,只能采用工厂下料,现场装配、焊接。该工程在大连长兴岛上
3、,当地气候条件恶劣,时值11月份,天冷风大,给制作带来更大的困难。3制作工艺3.1下料1)检查来料尺寸、牌号、表面质量及不平度(即不平度不大于3mm/m),合格后按吊车梁拼板示意(图1)尺寸用数控多头直条机切割上、下翼板板料(其中上、下翼板中的板10、板9下料时长度方向各留50mm的二次切割余量);并分别按翼、腹板对接坡口示意(图2-图4)坡口形式用半自动火焰切割机割出坡口(或机加工),用角向磨光机打磨去除坡口表面的氧化物及渗碳层等。2)腹板下料时,将板1与板2、板3与板4及板5与板6分别单独下料(长度方向留50mm余量);注意按L/3000mm分段起拱,并分别按翼、腹板对接破口示意(图2图4
4、)的坡口形式用半自动火焰切割机割出坡口(或机加工),再用角向磨光机打磨去除坡口表面的氧化物及渗碳层。3.2翼、腹板拼焊1)将分块下料钢板按吊车梁翼、腹板拼接图中尺寸在钢平台上将翼、腹板分别拼装就位,各形位尺寸检查合格后进行焊接。焊接时先在大坡口一侧用气保焊打底(气保焊施焊时,要求用箱体罩住,人在箱体内焊接,箱体随人移动);反面用碳弧气刨清根(刨去正面打底焊缝根部缺陷,清根时刨出U槽及斜面,并用角向磨光机打磨平滑至露出金属光泽,去除渗碳层);然后用气保焊打底,再用埋弧自动焊填充及盖面;然后翻身用埋弧自动焊填充、盖面;要求采用多层多道焊,气保焊打底主要是控制变形。2)严禁在焊缝以外的母材上引弧,拼
5、接焊缝的两端必须设置引弧板和收弧板(尺寸为40100120、60100120,且需开构件同样坡口),焊缝的起弧、收弧处必须满焊。3)焊前应清楚焊件上的铁锈、油污、水分等杂质。4)埋弧焊施焊时,焊剂采用SJ-101,焊前焊剂须经300350C烘培2h5)腹板拼接时采用分段退焊(或跳焊法焊接),长度控制在1.52m内,其中图1中缝1、缝2及缝3应单独施焊(即该3条焊缝应在整体拼装前施焊完成);缝4与缝4,同时施焊。焊接时先焊大坡口一侧,焊至约1/3后反面清根焊至约1/2,在轮流施焊,焊满为止,焊接序顺见图5。6)焊前用远红外加热器进行预热(图6),预热温度为:120150C(用温控器控制预热温度,
6、且预热温度不得超出200C);预热范围为对接焊缝两侧200mm范围内,焊接层间温度控制在150200C。焊接完成后,应立即进行后热处理(去氢),后热温度为250C,后热时间为2h。整个焊接过程应连续,一条焊缝间隔时间不超过2h,否则重新预热。7)焊接工艺参数见表1。表1焊接工艺参数8)焊后在指定部位打上焊工钢印。3.3矫正施焊完成后,用氧、乙炔火焰沿焊缝进行螺旋加热起拱部位,温度控制在750900C,然后自然冷却,严禁浇水急冷,控制腹板整体不平度满足设计及规范要求。3.4检验焊缝除VT(表面裂纹、气孔、咬边等)检验合格外,还应进行超声波(UT)探伤,探伤标准按GB11345-89钢焊缝手工超声
7、波探伤方法和探伤结果分级(以下简称GB11345-89)BII级执行。3.5二次切割去除引弧板和收弧板后,其边缘应打磨平整,引弧板和收弧板不得用锤击落;切割长度方向余量,且切割处打磨至要求。4制孔1)以翼板中心线为基准向两端划螺栓孔位线,用摇臂钻床加工螺栓孔(摇臂钻床放置与轨道上),保证孔位尺寸的精度。考虑到构件的制作难度,吊车梁制动螺栓孔可比相应螺栓直径大4mm,以便于安装。2)孔的允许偏差超过设计或规范规定时,不得采用钢块填塞,应采用与母材材质相匹配的焊条补焊后重新制孔。3)高强螺栓孔孔距的允许偏差应符合表2的规定(普通螺栓孔可放大1倍)表2高强螺栓孔孔距的允许偏差5现场组焊5.1现场H型
8、钢组焊1)现场吊车梁翼板与腹板T形对接采用卧式组立、焊接,腹板采用不对称坡口。组焊胎架见图7。图7组焊胎架2)首先对现场的场地进行平整,然后搭设组焊胎架,胎架间距3m左右,立柱及横梁均用H4004001321的热轧H型钢。3)画好基准线,将已经拼接好的吊车梁腹板平放在胎架上,两侧放吊车梁翼板,进行卧式组立。组立时,注意螺栓孔方位,且点焊牢固(焊长50mm,间隔400mm),如图8所示。图8H型钢组立装配示意4)对组立装配的间隙、错位、垂直度、中心对称度、平行度均要严格控制,H型钢组立的基本要求如表3所示。表3H型钢组立允许偏差mm5)由于吊车梁断面相当大,H型钢的组立采用卧式放置,要求大坡口朝
9、上;在翼缘板和腹板T型接头处加设角向支撑(即:Q235-B,20500500,倒70mm45的倒角),间距为1200mm一处,以控制焊接变形(焊前已经加拘束板,工艺评定合格)。6)装配吊耳,每侧4只,以备翻身时使用,具体位置见图1。7)组立完毕后,先焊下翼缘的T形缝,再焊上翼缘的全熔透焊缝。下翼缘不要求熔透的部分(但两端L/8范围内为全熔透二级焊缝),采用K形坡口,小坡口侧角度60,大坡口侧角度45(见图4)。打底焊缝厚度控制为6mm左右,先焊大坡口一侧,再翻身(用2台100t汽车吊翻身或1台150t汽车吊),先加角向支撑,然后清根打磨(做法同“3.2节”)。8)按“3.2节”要求对焊缝进行预
10、热及后热。9)焊接顺序见图9。10)焊接工艺参数同表1。11)气刨焊打底时,由4名合格焊工从中间向两端同时施焊,4人焊接速度应基本相同,熔敷金属量也应基本相同;多层多道焊。埋弧焊接时,由2名合格焊工从中间向两端同时分段退焊(长度每次约为1m左右)。12)严禁在焊缝以外的母材上引弧,H型钢的两端必须设置引弧板和收弧板(尺寸为40100120、60100120,且需开构件同样坡口),焊缝的起弧、收弧处必须满焊。焊后清根打磨见图10。图9焊接顺序示意图10现场清根后打磨5.2二次切割去除引弧板、收弧板及支撑后,切割处补焊、打磨至五缺陷。5.3矫正施焊完成后,用氧、乙炔火焰沿H型翼板外侧焊缝进行螺旋加
11、热,H型钢内侧两边同时用50t千斤顶并排矫正,温度控制在750900C,然后自然冷却,严禁浇水急冷。控制翼板和腹板的垂直度、翼板与腹板各自的整体不平度及拱高(拱高采用从中间向两端火焰加热三角形法处理)等,保证各形位尺寸满足设计及规范要求。5.4检验焊缝除经VT(表面裂纹、气孔、咬边等)检验合格外,还应对上翼板与腹板及下翼板与腹板两端L/8内进行超声波(UT)探伤,探伤标准按GB11345-89BII级执行。5.5端板、筋板等组焊1)H型钢各形位尺寸及焊缝检验全部合格后,按图纸尺寸装配端板和筋板,装配时注意控制端板、筋板与腹板及翼板的垂直度和间隙,点焊牢固。2)端板和腹板焊缝需加角向支撑(即:Q
12、235-B20500500,倒50mm45的倒角),间距为1200mm左右一处,以控制焊接变形。3)焊接方法:采用混合气体药芯焊丝气体保护焊GMAW(80%Ar+20%CO2)加埋弧焊丝SAW。4)对端板、筋板进行焊接。筋板的焊接顺序为:4人同时对称从中间向两端施焊,筋板焊缝为从下翼板向上翼板焊接筋板与腹板焊缝,再焊接筋板与下翼板焊缝,最好焊接筋板与上翼板焊缝,见图11。图11筋板焊接顺序5)对端板焊接时,焊接顺序同筋板,大坡口侧先焊1/3,然后背面用碳弧气刨清根,在焊至1/2,两侧轮流焊接;同时,端板与腹板及端板与下翼板焊缝进行预热及后热处理。6检验1)检查所有焊缝外观质量及探伤焊缝质量。2)检查吊车梁的拱高、端面高度、扭曲、侧弯矢高、总长、腹板局部平面度等。3)检查相邻螺栓孔的孔距及螺栓孔孔径。7抛丸、油漆现场手工抛丸除锈达Sa2.5级(表面平均粗糙度达4070m),按设计要求进行油漆喷涂。8结语该工程吊车梁现场已全部制作、安装完成,并通过设计、工程监理、当地检测站及业主的联合验收,各项指标均达到设计及相关验收规范要求。