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1、火车站管桁架结构雨棚焊接缺陷分析及控制施工技术研究与应用ANHUIARCHrrECTUREr11-1l;?3.6?9s.4s6.s9l1.:i:;平面图固.立面图I:施工时,在混凝土浇筑前,必须先按测温点布置图准确的预埋电阻,热电偶,单个锚体共埋设测温点72个,每层设9个测温点,以第3层为例(见图2):图中2,5,8为混凝土中心,其中5号点为正中心点,l,4,7,3,6,9分别距混凝土表面l0cm处.3.2测温方法上述各热电偶在施工前均连接到巡回测温仪上进行调试,再配以普通水银温度计测试混凝土表面温度,环境温度,进m水温度,全面地测量控制混凝土各部位的温度,通过各点及各层测温情况相互比较和监测
2、分析得出成果,以便为下层施工积累经验,并适当调整施工及温控措施.混凝土浇筑完成后4h对混凝土温度,大气温度及进出口冷却水温度巡测一次,并及时记录测试结果本层施工中2号点被损坏.图34,5,6号点截面混凝土温度曲线图4.成果分析测温数据表明,锚体混凝土中心温度均在72h达到最高,5号点即混凝土中心温度为60C,而此时其上表面即6号点温度为44cc,下表面即4号点因受第二层混凝土散热影响,温度略高于6号点为50C,与5号点中心温度相比较均不超过25.而此时测得大气温度为29C,与6号点温度相比较亦不超过25:对冷却水测温显示,循环水能明显起到降低混凝土温度作用,同一时间同一水管进水温度为26C,m
3、水温度为3l,进出水温差在36C之间.综合澜沧江悬索桥两岸锚碇施工温度监测结果,通过采用双掺技术及循环水冷却技术,对大体积混凝土在施工过程中有效降低水化热,削减混凝土中心温度峰值,加强施工技术控制,保证混凝土质量都起到了明显的作用.同时,通过温度监测,对大体积混凝土分层浇注的温度特性找出了一定的规律,为同类的大体积混凝土施工积累了定的经验.参考文献混凝土结构工程施工及验收规范(GB5020492)S】安徽建筑20052回摘要本文介绍了在火车站无站台柱管桁架结构雨棚施工中.钢管焊接缺陷存在的形式及其主要产生原因.重点对施工中所采用的控制预防措施进行了介绍,以便有效地控制和提高焊接质量.关键词火车
4、站雨棚;钢管焊接;缺陷形式:控制措施中图分类号TU755.3*2文献标识码B0.前言随着中国铁路事业的跨越式发展,铁路基础建设处于迅速发展阶段.紧随北京火车站,北京西站的无站台柱雨棚改造之后,昆明火车站,沈阳站,上海站,南京站等也随之对站台进行了无站台柱雨棚改造,新型钢管桁架结构的无站台柱雨棚逐步在铁路基础建设中得到推广和应用.它所体现的不仅是建筑外观的魅力和开阔的视野,更重要的是它体现了建筑技术和质量的提高,同时它也体现一个国家的经济实力但是,如果工程的质量出了问题,将可能会造成大量人员伤亡和巨大的经济损失,因此要加强无站台柱雨棚施工质量的控制.由于此类钢管桁架结构的无站台柱雨棚属于大跨度的
5、钢结构工程,主要的连接方式为焊接,又在露天下施工,条件较差,所以在确保原材料质量的基础上,对焊接质量的控制显得尤为重要.1.管桁架结构钢管焊接形式及焊缝质量等级无站台柱雨棚管桁架结构钢管焊接形式大部分为全位置焊接,接头形式主要表现为钢管对接接头,钢管与钢管相贯接头(T(X)形,Y形,K形,K(T_K)复合形)等.焊缝的质量等级根据设计规范中铁四局集团口肥中铁要求确定,一般钢管对接焊缝质量等级为一级,腹杆及其他钢管相贯口焊缝等级为二级.焊缝质量等级及缺陷分级表1焊缝质量级别一级二级评定等级内部缺陷检验等级B级B级超声波探伤探伤比例100%20%车站管桁架结构雨棚焊接缺陷分析及控制曹峰钢结构有限公
6、司,安徽合肥u000一一施工技术研究与应用2.焊接缺陷的形式及主要原因分析在无站台柱雨棚管桁架结构钢管焊接的过程中,由于受各种因素的影响.或多或少会出现一些焊接缺陷,缺陷形式及可能产生缺陷的主要原因分析如表2.焊接缺陷形式和主要原因分析表2缺陷类型缺陷形式主要原因分析焊接工艺系数不合理.与焊接电流,电弧余高过高或不足电压,焊接速度及运条方法有直接关系.在同等条件下,电弧电压越高,焊缝宽度宽度过大或过小就越大;运条幅度越大,焊缝越宽;运条幅度越小,焊缝越窄.外焊缝不直焊工操作不熟练观操作T艺不当.焊接T艺参数选择不正缺咬边确,如焊接电流过大,电弧过长.焊条角度不当等.陷焊缝间隙过大.焊条位置和运
7、条方法不焊瘤正确.焊接电流过大或焊接速度太慢.焊接电流过大.装配间隙过大或钝边太烧穿薄而未加内衬管弧坑电弧焊断弧或收弧不当焊条使用不当或使用CO气体保护焊焊飞溅盖面.坡口角度或对接间隙过小,焊接电流太未焊透小.焊条角度不当等.焊接线能量太低.电弧发生偏吹.坡口和未熔合焊层间清理不彻底.内夹渣清理不干净.焊接电流过小.使熔池存在时间太短等.部手工电弧焊时接口处理不干净,坡口内缺壁有油,锈等含氧污物或焊接电流过大,气孔焊接速度过快.陷CO气体保护焊时CO:气体不纯,缺少防雨,防风措施或措施不力.热裂纹焊条选择不当冷裂纹焊缝金属和热影响区的扩散氢含量过高3.焊接缺陷的控制措施在无站台柱雨棚工程施工过
8、程中.焊接作业大多数在露天状况下进行,受空气湿度,风力,环境温度等因素的影响大,同时火车站又是一个旅客流量大,施工作业时间限制性很强的地点,因此施工难度非常大.在这种施工条件下要确保焊接质量,就必须从组织上就充分认识到质量控制的难度,从一开始就要抓住关键因素并制定相应的控制措施,过程中勤于检查,分析和修正,以提高焊接质量.3.1人员的控制在焊接工程中主要的人力资源为电焊工,根据桁架钢管焊缝的焊接形式主要为全位置焊接,即包括平焊,立焊.还有仰焊.部分焊接还处于高空作业.焊接难度大,对电焊工技术水平要求较高.因此,必须对电焊工的选择进行严格要求:第一.必须坚持持证上岗制度,电焊工的技术等级必须满足
9、全位置焊接能力;第二.现场根据实际情况对电焊工进行技术水平考试,考ANHUIARCHrrECTURE试合格后方可上岗.3.2焊接设备的使用控制由于无站台柱管桁架结构雨棚为大跨度钢结构.不易形成工厂化作业,主要的作业施工在露天的车站或加工场地内,为整体拼装焊接方式.因此主要焊接方式以手工焊为主:可用于管桁架结构钢管焊接作业的设备主要有直流电焊机,交流电焊机和CO气体保护焊机.对此三类焊机的选择主要依赖于资金情况,现场施T条件和焊接材料的选用三个方面.直流电焊机在采用直流反接的焊接过程中电弧燃烧稳定,飞溅小.在选用低氢型焊条E5015(J507),E5016(J506)时必须选用直流反接法焊接,以
10、使在施焊时得到稳定的电弧,但普遍使用直流电焊机,将会加大程成本?交流电焊机价格便宜,使用成本低,重量轻,但在使用E501605o焊条时.存在焊接过程不平稳,飞溅物多等缺陷.CO气体保护焊机的优势在于焊接过程中操作方便,没有熔渣或很少有熔渣,焊接速度快,使用效率高?但CO气体保护焊在露天下使用容易被风力破坏保护气流,造成大量气孔等缺陷,因此需加设可靠的挡风装置.在无站台柱管桁架结构雨棚的施工中一般只用于制作现场的地面焊接作业,在车站内安装现场由于主要在高空焊接作业受风力影响大,一般不宜采用.在无站台柱雨棚桁架的加工制作中,可以采用CO气体保护焊打底和填充焊,然后采用直流电焊机用手工电弧焊盖面,这
11、样既减少了内部夹渣等缺陷.外观成型好.焊接效率高,生产速度快.在企业资金允许的情况下,还可以采用逆变弧焊机.逆变弧焊机是一种新型,高效,节能的直流焊接电源,它是利用逆变技术研制的一种具有较高综合指标的弧焊电源.它具有以下优点:高效节能,效率可达80%一90%;重量轻,体积小.整机重量仅为传统式弧焊电源的1/51/10,具有良好的动特性和弧焊工艺性能;调速速度快,所有焊接工艺参数均可无级调节,具有多种外特性.能适应各种弧焊方法的需要.3-3焊接材料使用的控制因在无站台柱雨棚管桁架结构中设计使用的钢管基本上采用Q345B材质的低合金结构钢,所以焊接材料一般选用碱性焊条(又称低氢焊条)以保证焊接质量
12、.由于碱性焊条药皮氧化性较弱,可减弱焊接过程中的氧化作用.因而焊缝中含氧量较少,合金冗素很少被氧化,焊缝金属的合金化效果较好,焊缝金属的塑性,韧性和抗裂性能都较高.常用于无站台柱雨棚施工中的碱性焊条有E5015(J507)低氢钠型和E5016(J506)低氢钾型焊条,均可用于全位置焊接.但E5015(J507)焊条仅用直流反接,E5016(J506)焊条既可用于直流反接又可用于交流,使用较为方便.电焊条的使用要求:电焊条必须符合国家标准规定的各项技术要求,无质量保证书或对其质量有怀疑时,应按批次抽查试验;对于存放较久的焊条要进行鉴定后才能确定是否可以使用;严禁使用过期,报废的电焊条,如果发现电
13、焊条内部有锈迹.须经试验,鉴定合格后方可使用,如果焊条药皮受潮严重.已发现药皮脱落时.应予报废.焊前电焊条应在350400温度下烘焙2h,烘干后放人l00l50的保温桶内保温,随用随取.烘干时,要在炉温较低时放人焊条,逐渐升温.也不可回安徽建筑20052施工技术研究与应用ANHUIARCHECTURE从高温炉中直接取出,应待炉温降低后再取出,以防止将冷焊条放人高温烘箱或突然冷却而发生药皮开裂.如果使用吸潮的碱性焊条焊接,工艺性变坏,焊缝易产生气孔;再者由于焊缝金属扩散氢含量高,焊缝金属和焊接热影响区易产生冷裂纹,后果及其严重,因此必须严格控制,随时检查电焊条的烘焙情况,并作好烘焙记录.采用c0
14、气体保护焊进行焊接时,为保证焊缝具有较高的机械性能和防止气孔产生,必须采用含锰,硅等脱氧元素的合金钢焊丝,如H08MnSiA焊丝;CO气体保护焊用的CO气体,在常温下标准瓶满瓶时,压力为5MPa7MPa(50kgf/em70kgtYcm2),压力低于1MPa时,不能继续使用.3.4施工过程的控制在管桁架结构的钢管焊接过程中,错误的施工作业方法会给焊接质量带来极大的隐患.这里提出主要施工工序中控制焊接质量的注意事项.3.4.1组装组装是直接影响焊接质量的一道工序,在组装过程中,必须严格控制几何尺寸,间隙,坡口尺寸和角度.在钢管对接过程中,内部最好能加上同等材质衬管,以辅助焊接.对接应留lmm一3
15、mm间隙,坡口钝边最大不宜超过3mm.坡口的开具最好采用坡口机或磁力管道切割机等设备进行,避免因人工切割造成切割口的不规则,以确保对接间隙的一致性,同时便于清理接头割渣,从而保证焊接熔透性,消除夹渣,气孔等缺陷产生.3.4.2定位焊定位焊缝起到在正式焊接前把焊件组装成整体的作用,定位焊缝要作为正式焊缝的一部分而被保留在焊件之中,其质量好坏及位置,长度是否合适,会直接影响正式焊缝的质量和焊件的变形大小.定位焊实际上比正式焊接显得更为重要,因此定位焊缝所用的焊条及对焊工技术水平的要求与正式焊缝一样,甚至更高些.在焊接定位焊缝时,应注意以下几点.定位焊缝短小,起头和收尾很接近,因而容易产生始端未焊透
16、,收尾部分有裂缝缺陷,这就要求在正式焊接之前,必须把有缺陷的定位焊缝剔除重焊;定位焊所用的焊条要用正式焊接时所规定用的焊条,焊条的直径比正式焊接的焊条细,一般采用3.2mm,焊接电流比正式焊接时大l0%15%;定位焊缝的厚度(在焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝背面的距离),长度和间距可参照表3,当构件需要起重时,定位焊长度可适当加长:定位焊缝的厚度,长度和间距表3钢管壁厚定位焊缝尺寸(mm)(mm)厚度长度间距<4<451050-10o41236102010o一20o>12>6153010o30o特别注意的是在管桁架构件在火车站内现场安装时,由于受到施工时间的限制,往往在
17、定位焊前对接头处理不干净,因此在正式施焊前对定位焊缝必须进行易除重焊,以确保焊缝质量.对接头装配间隙过大时,绝对不允许采用填充金属的错误方法进行修补,而应在钢管内壁加上同等材质的衬管后进行堆安徽建筑20052焊修复.3.4.3打底焊打底焊的质量是整个焊接质量的关键.使用c0气体保护焊进行打底焊时,焊接电流与电弧电压是关键的工艺参数,为了减少焊接缺陷,电弧电压和焊接电流要相互匹配,通过改变送丝速度来调节焊接电流.使用巾1.2mm焊丝的工艺参数为:电弧电压18-26V,焊接电流80260A.在小电流焊接时,电弧电压过高,金属飞溅将增多;电弧电压太低,则焊丝容易伸人熔池,使电弧不稳;在大电流焊接时,
18、若电弧电压过大,则金属飞溅增多,容易产生气孔.3.4.4清渣焊接清理工具包括錾子,尖头渣锤,钢丝刷,锉刀,榔头等.这些工具主要用于清理和修理焊缝,清除渣壳及飞溅物.挖除焊缝的缺陷.接头表面的锈,水分,油,涂料,轧制氧化皮等,在焊接时容易引起气孔等缺陷,所以焊接前必须清理干净,如果接头表面有油和水分,可用气焊枪烘烤,并用钢丝刷清除.对于铁锈和氧化皮等,现场可采用角向磨光机进行清除.在多层焊接时,必须将每一层焊缝的焊渣清理干净,在桁架制作中手工电弧焊主要使用E5016(J506)焊条,清渣难度大,常用的尖头渣锤和钢丝刷很难将焊渣彻底清理干净,尤其是在第一遍打底焊时焊缝形状极不规则,为了确保焊接质量
19、,可以采用角向磨光机对焊缝进行彻底清理.3.4.5焊前预热在无站台柱雨棚的管桁架结构中设计使用无缝钢管一般为Q345B(16Mn)材质,Q345B(16Mn)钢的碳当量C值接近于0.4%,具有一定的淬硬倾向,且在冬季施工时存在产生冷裂纹问题,Q345B(16Mn)钢不预热焊接的最低温度见表4,当起焊时的温度低于表中的数值时,应预热到100T;以上,预热可采用气焊枪烘烤.Q345B(16Mn)钢不预热焊接的最低温度表4Q345B(16Mn)钢管壁厚(mm)不预热焊接的最低温度()<16-101624-525400>40要求预热及焊后热处理600E一650(回火)3.5焊接工艺的控制对首次采用的钢材,焊接材料,焊接方法,焊后热处理等,应进行焊接工艺评定并根据评定报告确定焊接工艺,且要对焊接工艺评定报告进行全数检查.4.结语火车站管桁架结构无站台柱雨棚工程主要在露天状况下组织施二,受环境影响大,站内安装施工又是在不影响铁路正常运营前提下进行的,作业时间短,施工难度非常大,应加强施工质量检查与控制.焊接质量是影响工程施工质量的关键,工程质量的好坏,直接影响着人民的生命安全,财产损失和正常的生活,所以,我们强调,一定要严格把好施工质量这一关,把好施工质量必须从每一分部分项工程中做起,通过对焊接质量的有效控制,以期达到创造优质工程的目标.回
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