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冬季施工措施钢结构

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2020年4月19日
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大庆油田装备制造集团

鸿运螺旋焊管搬迁工程

钢 结 构 冬 季 施 工 方 案

编制：
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批准：
10月8日

审 批 表
鸿运螺旋焊管厂搬迁工程钢结构冬季施工方案
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目 录
一、冬期施工下料……………………………………………………2
二、钢结构的负温焊接………………………………………………3
三、钢构件的矫正和成型……………………………………………6
四、钢结构涂刷………………………………………………………7
五、钢结构安装………………………………………………………7
六、冬期采暖…………………………………………………………11

一、冬期施工下料
1.冬期使用放样的样板用0.5—0.75mm铁皮制作，不宜使用塑料类，因为负温下塑料板易脆裂会给使用带来麻烦。制作样板及放样时应注意由于气温影响产生的温度收缩量。特别是在构件长度方向的影响更不能忽视，否则会影响安装质量。
2.在冬期施工时，对于碳素结构钢不得在－200C以下，合金结构钢不得在－150C以下的气温条件下进行剪切和冲孔，主要考虑在低温时钢材脆性增大，切口处更易产生裂纹。如必须进行时，应局部进行加热到正温时方可进行。
3.在负温下需要对边缘加工的零件，应采用精密切割加工，焊缝坡口应采用自动切割。
4.采用坡口机、刨边机进行坡口加工时，注意不得出现鳞状表面。对重要结构的焊缝坡口，应采用机械加工或自动切割加工，不宜用手工气割加工。
5.氧气切割
5.1.冬期使用的乙炔和氧气都应置于暖棚中。
5.2在钢结构制作和现场施工时，用氧乙炔气切割钢材仍是用量最多的常见手段。但在冬期使用氧乙炔气时，应注意以下几点:
5.2.1.冬期使用的乙炔发生器应放置在00C以上的条件下，因为除了防止水结冻外，由于温度降低会影响乙炔气的产出量，影响使用效果。
5.2.2.一般情况氧气瓶在使用时也应置于暖棚中，如露天放置时应注意检查氧气瓶的出气口是否因氧气中含有水分冻结，堵塞出气口。工业用氧气的纯度及要求，见表1。
气焊和气割用氧气指标 表1
指 标 名 称
指 标
一级品
一级品
氧气（O2）含量（%）
≥99.2
≥98.5
水分（H2O）含量（mL/瓶）
≤10
≤10

5.3氧乙炔气切割时氧气的纯度对氧气的消耗量有很大影响，当氧气纯度较低时，相应要调整氧气压力，但切割要放慢，同时氧气消耗量也要相应增多，见表2。
氧气纯度与切割速度、氧气压力和消耗量关系 表2
氧气纯度（%）
切割速度（%）
切割是氧气压力（%）
氧气消耗量（%）
99.5
100
100
100
99.0
95
110～115
110～115
98.5
91
122～125
122～125
98
87
138～140
138～140
97.5
83
158～160
158～160
二、钢结构的负温焊接
1.在冬季施工中，由于气温较低，人工操作有一定困难，钢材焊后热区降温速度较快，稍有不当易造成质量事故。室外焊接作业，应选择在天气较好且气温较高时进行。对于厚钢板、中厚钢板、厚皮钢管要进行焊前预热。预热方法：对于室外施工的钢结构，采用喷灯、氧乙炔等直接加热方法预热；对于室内钢结构，宜采用封闭后加采暖的方法，使室内温度达到+5℃以上。焊接作业区环境温度低于0℃时，应将构件焊接区各方向大于等于二倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到20℃以上后方可施焊，且在焊接过程中均不应低于这一温度。室外施工的钢结构焊接后，不能对焊道立即清渣，待冷却后方可清渣检查，焊后应用石棉带等保温材料对焊口进行保温。
2.在负温条件下进行结构的组装和定型需进行焊接时，应严格按照冬期焊接施工工艺进行。工人在焊接操作时，起弧和熄弧极易在起弧和熄弧处产生焊接缺陷而留隐患，因此在焊接时必须在焊缝两端设置的起弧板和熄弧板上进行起弧和熄弧操作。严禁在母材上起弧和熄弧。起弧板和熄弧板应设置在焊缝两端，长度一般不小于50mm，起弧和熄弧长度不小于30mm。起弧板和熄弧板所用的材料应和母材一致，一般厚度不小于8mm。
3.钢结构焊接严格按规范执行，掌握焊接顺序，防止变形，低于-20ºC不得进行焊接。当环境温度低于-30℃时，不得进行安装施工。
4.负温焊接特点及要求
4.1.负温焊接由于气温较低，热量损失较快。当钢材厚度大于9mm时，应采用多层焊接工艺，焊缝由下往上逐层推焊，并注意控制层间温度。
4.2.为防止降温过快产生缺陷，原则上一条焊缝应一次焊完，不得中断，如有人为中断（如去厕所、吃饭、喝水等）应及时有人接替，不可空时过长。
4.3.如遇有停电、下雨雪等不可抗拒的中断时，在重新施焊之前，应仔细清渣检查焊缝有否缺陷，如有缺陷按要求处理合格后，方可重新进行预热后施焊。
5.焊后热处理
5.1.由厚钢板组成的结构，在负温下焊接完成后，应立即进行焊后热处理。焊后热处理一方面可消除焊接产生的残余应力，另一方面亦可使残留的氢逸出，以免产生氢脆事故。
5.2.焊后热处理范围应在焊缝的两侧板厚的2～3倍范围内，用氧乙炔火焰进行烘烤。加热温度为150～300℃，保持1～2h。冬期由于气温低热损失大，烘烤时应用大号喷嘴烤枪多把连续进行操作。
5.3.热处理后立即用石棉布覆盖保证其保温。冷却速度控制在不大于10℃/min。
6.负温条件下，风、雨、雪天施工
6.1.负温下施工时，雨、雪天不得施焊，如需施焊需搭设棚罩，在棚罩内进行。
6.2.风速超过10m/s以上的风天不得施焊。
6.3.每条焊缝焊完后，应立即采取保温措施（敷石棉灰、石棉布等），使其缓慢降温。
6.4.焊缝温度降到自然气温前不得碰到雨雪。
7.冬季施工中使用焊条的原则
7.1在负温条件下施工钢结构工程，在满足设计要求的前提下，应选择屈服强度较低，冲击韧性较好的低氢型或钛钙型焊条。对于要求塑性、韧性、抗裂性较高的重要结构，要选用低氢型焊条，并用直流焊机施焊。当要求焊缝表面光滑美观，以及一些薄板结构焊接时，可选用钛型或钛钙型焊条。
7.2当结构焊接时，无法清除焊接部位的油、锈等脏物，且要求焊接熔深较大的结构，要选用氧化铁型焊条。在负温下施工，焊条应随取随用，超过两个小时应重新烘焙且焊条烘焙次数不应超过三次。
三、钢构件的矫正和成型
1.钢结构零件及构件的矫正成型分为冷矫正和热矫正。在冬期施工中，钢材随着温度的降低，强度增高，塑性和韧性要降低，因此在负温下进行钢构件加工时，对产生裂纹和断裂的倾向性更大，因此对冷加工的温度环境要加以限制。规范规定，碳素结构钢当环境温度低于-160C，低合金结构钢当环境温度低于-120C时，不得进行冷弯曲和冷矫正。
2.钢材的热矫正主要是用氧乙炔火焰进行烘烤加热矫正。冬期施工推荐这种方法。
3.碳素结构钢和低合金结构钢进行加热矫正时，加热温度控制不得超过9000C，因超过9000C后，特别是长时间过热，易引起钢材组织的晶粒变粗，，即魏氏组织出现，钢材质量下降，脆性增加。800～9000C正是奥氏体和铁素体的共混区，是钢材热缩变形的理想区域。当温度低于6000C时，钢材的金相组织主要转变为珠光体和铁素体组织，对矫正效果不理想。
4.冬期进行热矫正时，应注意以下事项：
4.1.冬期在室外进行热矫正时，应搭设棚罩，要防风、防雨雪。
4.2.加热后的钢材，矫正后应缓慢降温，不得使冰雪碰上。
4.3.当气温较低时，因钢材冷却速度较快，根据烘烤区域大小，应使用2把以上烤枪同时烘烤，焊嘴应选用大号。
5.矫正后的钢材表面不应有明显的凹面和损伤，划痕深度不得大于0.5mm。钢材矫正后允许偏差见表3。
钢材矫正后的允许偏差（mm） 表3
项目
允许偏差
图例
钢板的局部平面度
t≤14
1.5

t＞14
1.0
工字钢、H型钢翼缘对腹板的垂直度
b/100
2.0

四、钢结构涂刷
冬季气温低，涂料易发粘不宜涂刷，涂刷后漆膜又往往产生各种疵病。如涂刷后漆膜不易干燥，漆的流动度增加而产生流坠现象。油漆工程冬季施工时，气温不能有剧烈变化，施工完毕后至少要保存两昼夜以上，直至油漆和涂层干透为止。-10℃时各种油漆不得操作，并严格按照产品说明书要求使用。
防火涂料要在气温5℃以上时涂刷，尽量选择午时或者阳光充分的时间，涂刷要均匀，满足施工验收规程。
五、钢结构安装
在冬期施工中，钢结构的安装工作，除应遵守《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205- ）要求外，针对冬期施工特点，尚应考虑以下的一些要求：
1.构件的运输和存放
1.1.冬期气温较低，大型设备和大型构件移动运输都比较困难，因此钢结构的安装工程在安装前必须多方面考虑编制安装工艺流程图，并严格按流程图进行安装工作。构件的堆放顺序亦应按照流程图要求堆放，尽量避免在现场二次或多次倒运，以免在倒运过程中损伤构件。
1.2.构件堆放场地必须平整坚实，无水坑，地面无结冰，无积雪。如果构件堆放在已结冰的软士或冰层上，解冻时构件的垫块会下沉，会使构件产生变形和损坏。
1.3.多层构件堆放时，构件之间垫块要注意选用防溜滑材料。
1.4.构件运输时，要注意清除运输车箱上的冰、雪。垫块更应注意防滑垫稳。要用拉结绳拉牢以免运输中产生碰撞使构件局部损坏。
2.安装前的检查及准备
2.1钢结构在安装前，检查工作甚为重要。施工中经常出现由于安装前检查工作被忽视，致使构件吊到高空安装时发现问题，在高空中风大、寒冷无法修补，不得不再将构件吊到地面进行修补工作，既影响安装进度，又不易保证质量，因此在钢结构构件起吊安装前一定要重视检查工作。
2.2.构件在安装前应对其外形尺寸、螺栓孔位置及直径、连接件的位置及尺寸、焊缝、焊钉、摩擦面处理、防腐涂层等进行详细检查并做好记录，与施工图纸仔细校对，如发现问题必须在地面上进行处理。
2.2.1.凡是在制作、运输、装卸、堆放过程中产生构件的变形、损伤、脱漆等缺陷，要在地面进行修理，矫正后，并符合规范和设计要求方可起吊安装。
2.2.2冬期钢结构的安装工作应尽量减少高空作业。因此在起重设备能力允许条件下，尽可能在地面组拼成扩大的单元。为防止构件吊装过程中，扩大单元的局部受力过大产生变形，必要时应进行验算，或采取临时加强措施。
2.2.3构件起吊前应清理场地冰、雪。构件上的冰雪及损伤涂层亦应在地面上清理和补涂好。
2.2.4负温下安装使用的机具、设备使用前应进行调试，必要时在低温下要经常试运转，发现问题及时修整。对特殊要求的高强螺栓、扳手、超声波探伤仪、测温计等，也要在低温下进行调试和标定。
3.绑扎起吊
3.1.负温下安装用的吊环必须用韧性好的钢材制作，如Q235号钢，防止低温脆断。
3.2.用捆绑法起吊钢构件时，要用防滑隔垫，防止吊索打滑。和构件连接在一起的起吊附件，如节点板、校正用的卡具、安装人员用的挂梯、绳索等应绑扎牢固，防止碰动吊落发生事故。
3.3.构件起吊前要仔细检查吊环、吊耳有无裂纹及损伤。特别注意检查焊缝有无裂纹及其它焊接缺陷。这些缺陷在低温下起吊时，由于受动荷载及冲击作用极易造成裂纹急剧扩展断裂。
4.安装固定
4.1在负温下安装的钢结构主要构件如柱子、主梁、支撑等，安装就位后应立即校正，位置校正后应立即进行永久性固定。如果安装时不进行同步安装校正临时固定后继续安装其它构件，待安装一大片后，再组织校正每个单体构件，由于各构件都连在一起，校正起来很 困难，既达不到要求精度，也不能当天形成稳定的空间体系，给施工带来不安全因素。
4.2高强螺栓的接头，在安装螺栓前，仔细检查构件的摩擦面是否干净、干燥，不得有泥 土、积雪、结冰、油污等脏物。检查符合要求后，方可安装螺栓拧紧，以保证达到设计要求的抗滑移系数。
4.3钢结构安装焊接要求应遵守前述有关焊接内容。焊接顺序要在平面上从建筑物中心各构件焊缝往四周扩散焊接，并注意1根梁两端焊缝要先焊一端，待冷却到环境温度后，再焊另一端。这样可使建筑物外形得到良好的控制。否则会使结构产生较大的变形，并产生较大的焊接应力，严重时会把焊缝拉裂造成事故。
4.4钢结构材料对温度较敏感。中国北方地区冬期每日最高温度和最低温度差一般为10～150C，在东北地区北部有时高达200C。因此对钢结构安装的外形尺寸影响很大。构件由于温差引起的伸长、缩短、弯曲而产生的偏差绝不可忽视，特别是对于高、长、大构件影响更甚。在冬期安装钢结构时，必须有调整尺寸偏差的措施。

焊接结构中各种焊缝的预放收缩量
序号
结构种类
特 点
焊缝收缩量
1
实腹结构
断面高度在1000mm以下
钢板厚度在25mm以下
纵长焊缝——每米焊缝为0.1～0.5mm（每条焊缝）
接口焊缝——每一个接口为1.0mm
加劲板焊缝——每对加劲板为1.0mm
2
断面高度在1000mm以上
钢板厚度在25mm以上
各种厚度的钢材其断面高度在1000mm以上者
纵长焊缝——每米焊缝为0.05～0.20mm（每条焊缝）
接口焊缝——每一个接口为1.0mm
加劲板焊缝——每对加劲板为1.0mm

六、冬期采暖
在温度不满足施工要求时，根据我公司的实际情况采用电热器加热法进行取暖，为工人提供良好的工作环境，确保工程质量。
冬季施工需要搭设4个工作棚，2个长30米宽6米高4米的较大工作棚，和2个长15米宽4米高4米的较小工作棚，分别用于焊接和除锈刷漆，工作棚需要用16a槽钢做骨架，63*6角钢做檩条，100mm厚彩钢复合板做围护保温结构。大工作棚需要总计20kw功率的电暖气采暖，小工作棚需要总计8kw功率的电暖气采暖，工作棚内需要达到15℃以上。