箱型构件制作工艺.doc

3．2 焊接箱形截面的组装

3．2．1 适用范围：本规程适用于钢结构构件采用焊接箱形截面（BOX）的施工工艺。
3．2．2 施工准备、
1、 材料
（1） 钢材的品种、规格、性能应符合设计要求和国家现行有关产品标准的规定；进口钢材产品的质量应符合设计和合同规定的要求；均应具有产品质量合格证明文件。
（2） 焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂和焊接保护气体等，均必须具有产品质量合格证明文件、生产厂名及产品使用说明书等。
①　　焊条应符合国家现行标准《碳钢焊条》GB/T5117、《低合金钢焊条》GB/T5118的规定；
② 焊丝和焊剂：埋弧自动焊和气体保护焊焊丝的各项性能指标，应分别符合《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T5293、《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/12470、《熔化焊用钢丝》GB/T14957《气体保护焊用焊丝》GB/T8110的各项规定。被选用的焊丝牌号必须与相应的钢材等级、焊剂和保护气体的成分相匹配。
③ CO2气体应符合《焊接用二氧化碳》HG/T2537的规定。
（3） 配套材料：引弧、引出板、定位板等。
2、 主要机具：箱形钢组立机、隔板组立机、端面铣床、定位焊用焊机、电渣焊机、砂磨机、烤枪、碳刨等。
3、 主要量具：钢尺、平尺、塞尺、角尺、焊缝量规等。

3.2.3  操作工艺
１、零件下料
(1) 零件下料可采用数控等离子切割机、数控火焰切割机及火焰直条切割机进行切割加工，切割质量应符合下表要求：
项 目
允许偏差
备 注
零件宽度，长度
±2.0

±1.0

切割面平面度
0.05T，且不大于1.5
Ｔ为板厚
割纹深度
0.2

局部缺口深度
1.0

与板面垂直度
不大于0.025T

条料侧弯
不大于3mm

(2) 对箱形柱的翼板、腹板采用直条切割机两侧同时垂直下料，对不规则件采用数控切割机进行下料，但应对首件进行跟踪检查。
(3) 对箱形截面的翼板、腹板长度加放50mm余量，宽度不放余量；在深化的下料图中，其尺寸系按净尺寸标注，但应在图纸中说明，“本图中尺寸不含任何余量”，准备车间下料时应按工艺要求加放余量。
(4) 当箱形柱主体因钢板长度不够而需拼接时，其面板的最小长度应在600mm及以上，同一零件中接头的数量不超过2个；同时，在进行套料时必须保证腹板与翼板的对接焊缝错开距离满足500mm以上。
(5) 钢柱附件如(H型钢牛腿)应由生产部进行长度套料，并由H型钢流水线进行组焊、下料及钻孔等加工工序，如下图所示：

(6) 下料完成后，施工人员应按材质进行色标移植，同时对下料后的零件应标注工程名称、钢板规格、零件编号，并归类存放。
2、内隔板的组装焊接

(1) 为保证电渣焊的焊接质量，对内隔板夹板实行机加工，其下料由准备车间采用数控火焰切割机进行，夹板的机加工在铣边机上进行，铣削完毕后应去除毛刺，并用记号笔编上零件号，保证其尺寸及形位公差，具体要求如下：
序号
项 目
精度要求
备注
1
夹板机加工后长度
±0.5mm

2
夹板铣平面垂直度
0.5mm

3
机加工表面粗糙度
Ra≤12.5µm

(2) 对内隔板的非电渣焊侧应按工艺要求进行坡口加工，加工的质量应符合《切割工艺标准》的相关规定，坡口形式应符合气保焊施工条件，具体坡口形式如下图所示：

(3) 内隔板的组装采用内隔板组立机或人工胎具进行，组装示意图如下所示：

(4) 内隔板的组装应由车间作好内隔板标识，对隔板规格尺寸等加以标记，并检查其外形尺寸偏差，应符合下表指标要求：
序号
项 目
允许偏差
备 注
1
内隔板长度
±1.0

2
内隔板宽度
±1.0

3
对角线差
1.5

(5) 为保证隔板组装尺寸的正确性及质量控制，其定位焊应对称分布，焊点分布的长度、间距应符合下图的规定：

3、 箱体的组装
(1) 以下翼板顶端基准线作为基准，在下翼板及二块腹板的内侧划出隔板、顶板等组装用线，位置线应延伸至板厚方向。

(2) 在箱体的腹板上组装焊接垫板，进行定位焊焊接，按对腹板条料先划中心线、坡口加工，再进行垫板安装的制作流程。在进行垫板组装时，先以中心线为基准安装一侧垫板，再在以安装好的垫板为基准安装另一侧垫板，应严格控制两垫板外缘之间的距离。定位焊缝采取气保焊断续焊缝焊接，焊缝长度60mm，间距300mm，如下图所示：

(3) 在组装胎架上把划好线的下翼板置于组立机平台上，将已组装好的各隔板定位在下翼板上，隔板与下翼板之间的组装间隙不得大于0.5㎜，定位后，检验隔板 垂直度，隔板与下翼板的垂直度不得大于1㎜；定位焊要求如下图所示：

(4) 组装两侧腹板，使隔板对准腹板上所划的位置，翼板与腹板的垂直度不大于1mm；再对腹板与隔板及腹板与翼板之间的焊缝进行定位，如下图所示：

(5) 利用BOX组立机的顶紧及夹紧装置，将箱形体的面板与隔板紧密贴紧，在BOX组立机上组装图如下图所示：

(6) 箱形体工艺隔板的设置及焊接要求：当相临内隔板之间、箱体端到最近内隔板之间距离≥2000mm时,应加设工艺隔板，工艺隔板应与内隔板开一样大的灌浆孔或通气孔，工艺隔板厚度为8mm或10mm，与钢柱面板采用三边双面间断角焊缝焊接，焊缝长度60mm，焊脚尺寸7mm，工艺隔板定位点焊分布如下图所示：

如上图A-A，箱体内的工艺隔板，按三面断续角焊缝即可；在钢柱柱脚处的隔板应四面焊接，并保证良好的外观成形，如上图B-B。
(7) 将已形成U形的箱体吊至组装平台上，对隔板与腹板之间的全焊透焊缝进行焊接，焊接方法采用CO2气体保护焊，并利用碳弧气刨进行反面清根，对焊缝进行100%UT检测。
(8) 隔板与腹板之间的全焊透焊缝焊接完毕并检测合格后，将U形箱体重新吊至组立机平台上，利用组立机上部压紧装置组装上翼板。

(9) 组装埋弧焊焊接所需的引弧板及引出板，起始端引弧板及熄弧端引出板长度为150mm，宽度为100mm；熄弧端的坡口可利用碳弧气刨进行加工，组装如下图所示：

(10) 箱形体组装完后，在箱形体的外侧面板上用石笔划出各电渣焊隔板的位置线，同时做出100mm基准线，该基准线用于准确定位及检查隔板与翼板的对应程度，又可作为箱形柱柱顶端铣的基准线，端铣时应以该基准线为基准，控制基准线到钢柱柱顶之间的距离，如下图所示：

(11) 对箱形柱的柱顶板进行焊接，焊接方法采用气体保护焊，焊接坡口形式如下所示：

(12) 清理、矫正，并对组装后的箱体尺寸进行检验，应符合规范要求，箱形柱组装尺寸过程控制应符合《箱形柱组装标准》（ZGGY-BZ-003）的相关规定。

4、箱形体的埋弧焊
(1) 埋弧自动焊的打底焊：打底焊可以采用CO2气体保护焊，焊丝的选择要与母材相匹配，焊完打底焊道后，须修磨或刨削接头根部，以保证在无缺陷的清洁金属上熔敷第一道正面埋弧焊缝。
(2) 埋弧焊焊接操作：
① 埋弧焊焊接前，用钢丝刷（钢丝刷装于磨光机上）或砂轮机清除焊缝附近至少20mm范围内的铁锈、油污等杂物；
② 埋弧焊焊接参考规范：
a、 在焊接工艺上主要采取气保焊打底，埋弧自动焊填充及盖面，打底厚度根据板厚而定；
箱形体坡口平焊单丝埋弧焊
序号
板厚
焊道
焊丝直径mm
电 流
A
电 压
v
速 度
m/h
伸出长度mm
1
14~20
盖面
φ4.8mm
630~670
33-36
19~22
25-30
2
20~30
盖面
φ4.8mm
650~700
35-38
18~20
25-30
3
30~60
填充层
φ4.8mm
700~750
34~36
20~22
25-30
盖面层
φ4.8mm
650~700
32~34
21~24
25-30
箱形体坡口平焊双丝埋弧焊
序号
板厚
电极
焊丝直径mm
电 流
A
电 压
v
速 度
m/h
伸出长度mm
1
T＞30
DC
φ4.8mm
650~750
34~36
25~35
25-30
AC
φ4.8mm
700~800
33~38
25~35
25-30
b、 焊缝坡口形式及焊缝成形规范要求如下：

C、 当埋弧焊焊接的板厚在60mm以上时，焊前必须对焊道及两侧2倍板厚范围内预热，预热温度为100~150℃，板厚为40~60mm时，预热温度宜为60~80℃。焊接完成前不得中途停止超过15分钟，当必须停止时，应采取保温措施缓冷，重新施焊前必须再次预热，层间温度控制在150-200 ℃，焊接完后应采用保温棉及时进行保温。
d、 当箱形体检查出有超标缺陷时，应用碳弧气刨进行清除、修磨，再用气保焊或手工电弧焊补焊，焊后进行清理、修磨，应重新进行探伤；对同一处缺陷允许第二次气刨后补焊，并第三次探伤；对第三次探伤不合格者，不得再返修，应上报技术部门处理。全部合格后打上合格印记。
e、 埋弧焊焊缝检验及质量控制应满足《埋弧焊焊接标准》（ZGGY-BZ-004）的相关规定。
5、箱形体的电渣焊焊接
(1) 焊前准备：
① 熔丝电渣焊焊丝选用JW-7，熔嘴电渣焊选用φ2.4mm的H10Mn2焊丝，焊丝质量量应符合《熔化焊用钢丝》（GB/T1495）的规定；
② 熔嘴电渣焊所用的熔化嘴（φ10*3或φ12*3）焊前需经250℃×1h烘培；焊剂选用KF600，焊剂质量应符合标准《低合金钢埋弧焊用焊剂》（GB/T12470）的规定，焊剂使用前必须在200-250℃温度下烘干1h，未经烘干的焊剂严禁使用；
③ 钻电渣焊孔应采用摇臂钻，钻孔过程中应使用空气冷却，不允许采用水冷却，根据不同厚度的隔板应采用不同的孔径加工，如下图所示：

④ 钻孔后，焊孔内会残留污物或油污,因此，焊接前应先用木棒清除焊孔内的杂物，并辅以高压气体清除，油污用火焰加热烘烤的方法去 除，可用烤枪来加热烘烤；
⑤ 焊接过程中所需要的主要机具：千斤顶、玻璃目镜、引弧铜块、引出铜块、火焰烘枪、砂轮机等。
（2） 电渣焊焊接操作
① 安装引出装置：引出装置用黄铜制成，放置于焊道上端。安装前应将圆孔周围约φ150范围修磨平整，使焊接时渣液不易外流；
② 当采用熔嘴电渣焊时，应安装熔化嘴，熔化嘴采用竖向单极熔化嘴电渣焊，先插入管状焊条，将管极用铜夹头夹紧，以利导电（熔化嘴在整个焊接过程中不能短路），熔化嘴必须与孔中心平行,并在中心位置；
③ 焊接前将焊丝插入熔化嘴中，检查焊丝是否平直，是否位于熔化嘴的中心，并根据情况作出相应处理；焊丝伸出熔嘴末端约5mm；
④ 安装引弧装置：引弧装置为引弧铜帽，用黄铜制成，将其孔中心对准焊孔中心，焊前在引弧装置的凹部撒放高约10mm，粒度为φ1×1mm的引弧剂，再撒放高约15mm的焊剂，整套装置对准中心后， 放于焊口下端，并用千斤顶顶紧。
⑤ 焊接：为使箱体变形程度得到一致，必须是对称焊接，为此采用两台电渣焊机对内隔板的两侧焊道，同时同规范进行焊接：
a、 启动电渣焊机，引燃电弧，熔剂熔化后，形成熔渣。焊接过程中,根据面板颜色适当的调节熔化嘴或焊枪的空间位置，使其处于熔池中心部位，稳定燃烧,防止烧穿，并根据渣池的深度适当的补充焊剂,保持渣池深度约30-60mm；
b、 引弧时，焊接电压要比正常焊接电压高一点，接近空载电压，焊接电流比正常焊接电流小一点；转入正常焊接后，将焊接电压及焊接电流调至正常值；当焊接至距顶端约100mm左右时，将电压稍降1～2V；
c、 拆除引弧装置：熔池上升到离焊道下端约50-100mm时，松开千斤顶，并用木锤击落引弧装置。焊缝冷却后，将焊道起端终端修磨平整；
d、 当焊接进行到引出阶段时，不应立刻放掉熔渣，而应保证合适的引出长度；为了有效防止收尾处的缩孔和火口裂纹，可以采用以下几种方法：
.断续送丝；
.逐渐减小电流和电压直至断电；
.收尾后，渣池不应立即放掉，以免产生裂缝；

e、 焊接工艺参数的选定:
序号
隔板厚度（mm）
焊孔大小（mm）
焊丝直径（mm）
渣池深度（mm）
焊接电流（A）
焊接电压（V）
1
18
18*25
φ2.4/1.6
30-40
350～400
38～40
2
20
20*25
φ2.4/1.6
30-40
350～400
38～40
3
22
22*25
φ2.4/1.6
30-45
400～450
40～42
4
24
24*25
φ2.4/1.6
30-45
400～450
40～42
5
28
28*25
φ2.4/1.6
30-45
450～500
40～45
6
30
30*25
φ2.4/1.6
30-50
450～500
40～45
7
32
32*25
φ2.4/1.6
30-50
450～500
40～45
8
35
35*25
φ2.4/1.6
30-50
450～500
40～45
9
40
40*25
φ2.4/1.6
30-50
450～500
40～45
10
45
45*30
φ2.4/1.6
35-55
450～500
40～45
11
50
50*30
φ2.4/1.6
35-55
500～550
42～46
（3） 电渣焊检验：
① 引出部位无火口裂纹，且引出长度超过15mm以上；
② 焊接完毕24小时后进行超声波探伤检验，焊缝质量应符合一级标准。
（4） 电渣焊的返修：
① 当电渣焊出现超标缺陷时，应用碳弧气刨从箱形体面板外刨开，将缺陷铲除后修磨，再用气保焊补焊，焊后进行修磨，并重新探伤，对同一处缺陷允许第二次气刨后补焊，并第三次探伤；
② 对第三次探伤不合格者，不得再返修，并上报技术部门处理。
（5） 电渣焊焊缝检验及质量控制应符合《电渣焊焊接标准》（ZGGY-BZ-005）的相关规定。
6、 箱形柱的端面铣

（1） 箱形柱端面铣削前应先确认其主体已经对弯扭矫正合格，同时对设备的完好性进行检查确认。
（2） 将箱形柱主体置于端面铣床工件支撑平台上，调整使其柱体母线垂直于端面铣切削平面后，将箱形柱主体夹紧定位。
（3） 对箱形柱上端面进行铣削加工，粗糙度要求Ra≤12.5µm，垂直度要求0.5mm，铣平端示意图如下所示：

(4) 铣削完后，对铣平端面垂直度利用大角尺进行检测，同时对铣削范围利用直尺检测；应注意顶板与面板之间焊缝处熔合应良好， 当存在局部熔合缺陷时应由责任部门将缺陷清除后补焊并进行重新修磨。

3．2．4 箱形柱整体组装焊接
1、 组装前准备：
﹙1﹚ 零件组装前应确认零件规格和外形尺寸已经检验合格，切割毛刺和缺口已清除和修补，并应核对零件编号、方向和尺寸无误后方可进行组装。
﹙2﹚ 核对待组装的钢柱本体的编号、规格，确认局部的补修及弯扭变形均已矫正完毕。
﹙3﹚ 零件在组装前必须清除被焊部位及坡口两侧各50mm的铁锈、熔渣、油漆和水分等；重要构件的焊缝部位的清理，应使用磨光机修磨至呈现金属光泽。
﹙4﹚ 焊接施工前，T形接头或对接接头当采用气保焊或焊条手工焊，应设置引弧板及引出板，引弧板及引出板的长度应大于50mm，宽度不小于30mm，厚度不小于6mm，焊缝引出长度应不小于25mm。
﹙5﹚ 当构件在组装时，因构件结构形式的需要而需增设临时加劲板时，应注意加劲板不得设置在摩擦面的区域，摩擦面区域不允许存在焊点。
2 、 箱形柱整体组装
(1) 将钢柱本体放置在组装平台上，确定水平基准，根据各零（部）件在图纸上的位置尺寸，用石笔在钢柱本体上进行划线，其位置线包括中心线、基准线等，各部件的位置线应采用双线标识，定位线条应清晰、准确，避免因线条模糊而造成尺寸偏差。
(2) 待组装的零（部）件（如牛腿等），应根据其在结构中的位置，先对部件进行组装焊接，使其自身组焊在最佳的焊接位置上完成，实现部件焊接质量的有效控制。
(3) 在组装平台上，按其部件在钢柱上的位置进行组装，如下图所示：

箱形柱的整体组装
(4) 在进行各附件组装时，其控制基准及主要的控制尺寸应注意以下几点：
① 牛腿在长度方向上的定位应以牛腿中心线来确定，而不应是牛腿翼缘的上表面，如控制尺寸L1；
② 对牛腿伸出长度定位时应控制牛腿腹板中心螺栓孔到钢柱中心轴线的距离，在牛腿组装前必须测量牛腿组装位置线所在的箱形柱的截面尺寸，然后根据该尺寸确定牛腿腹板中心螺栓孔中心到箱形柱表面的距离尺寸，如控制尺寸L5。

(5) 钢柱的柱顶板及柱底板的组装：
① 首先，将组装用的平台调水平，在顶板和底板上划出柱的双向轴线；
② 在水平胎架上，将顶板或底板与钢柱本体靠线组装，同时，检查柱顶板或底板对于箱体本身是否成直角，以及柱体中心线与顶板及底板中心线是否一致，并利用线坠进行确认。如下图所示：

钢柱柱顶板或底板的组装
（6） 箱形柱柱端焊接垫板的组装：
① 当组装箱形柱柱端衬板时，为保证衬板伸出长度，可采用对柱先垂直下料、定长，然后进行坡口加工的方法。
② 当对焊接垫板进行定位焊时，焊点不应在坡口面内，而应在反面，点焊长度按40mm，间距按300mm，焊角尺寸满足6mm，如下图所示：

3. 箱形截面柱的标识,在柱总体组装、焊接、矫正并经检查验收合格后，应作下述样冲眼标记：双侧中轴线（柱两端）、行列线编号、标高线（底层柱 的标高基准线）、工程名称、构件编号等。

3．2．5 检验标准
钢柱组装尺寸成品控制允许偏差(mm)

工序
检验项目
允许偏差
检验方法
图 例
箱形柱外围构件的拼装终检
一节柱长度的制造偏差
±3.0
用钢尺检查

柱底铣平面到牛腿支撑面距离L1的偏差ΔL1
±2.0
用钢尺检查
楼层间距离L2的偏差ΔL2
±3.0
用钢尺检查
牛腿端孔到柱轴线距离L2
±3.0
用钢尺检查
两端最外侧安装孔距离L3
±2.0
用钢尺检查
铣平面到第一个安装孔距离a
±1.0
用钢尺检查
悬臂梁长度偏差ΔL
±3.0
用钢尺检查
悬臂梁牛腿面的翘曲或扭曲a1
L≤600
2.0
用拉线、直角尺和钢尺检查
L＞600
3.0
用拉线、直角尺和钢尺检查
柱身弯曲矢高f
L/1000 且≤5
用拉线、直角尺和钢尺检查
悬臂梁竖向偏差a1
L/300
用拉线、直角尺和钢尺检查
水平偏差a2
3.0
用直角尺和钢尺检查
水平总偏差a3
4.0
用直角尺和钢尺检查
柱脚底板翘曲和弯折a
2.0
用直角尺和钢尺检查

柱脚螺栓孔对底板中心线的偏移
3.0
用钢尺检查

箱形柱成品终检
翼缘板倾斜度
 b≤400
3.0
用直角尺和钢尺检查

b＞400
5.0
用直角尺和钢尺检查
结合部位
B/100且≤5
用直角尺和钢尺检查
柱截面尺寸偏差
h≤400
±2.0
用钢尺检查

400＜h＜800
±3.0
用钢尺检查
h≥800
±4.0
用钢尺检查
每节柱的柱身扭曲
6h/1000且不大于5.0
用线垂、直角尺和钢尺检查

箱形截面连接处对角线差
3.0
用钢尺检查

箱形柱身板垂直度
H(b)/150且不应大于5.0
用直角尺和钢尺检查

斜交牛腿的夹角偏差
3/1000
角度样板塞尺

柱端端铣连接处的倾斜度
1.5h/1000
用直角尺和钢尺检查

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