新建武汉火车站电梯井整体焊接(1).doc

武汉新火车站电梯井整体焊接工艺
冯骏 郑军
(武汉一冶钢结构有限责任公司 ,武汉 430415)
摘要：本工程结构形式特点为箱体，施工难点在于焊接节点多、焊接方位多且大多数焊缝为全熔透焊缝，很容易产生焊接变形及裂纹；对此，首先采用焊前预热，另单元件箱体采用电渣熔嘴焊和双丝双弧焊对称焊接，电梯井进行整体焊接并且采用多方位焊接工艺。此焊接工艺其能较大地提高焊接质量及效率，有效地控制焊接成型后焊缝出现裂纹。
关键词：钢结构 电渣焊 裂纹 箱型结构
WELDING PROCEDURE OF WHOLE ELEVATOR WELL FOR
THE WUHAN RAIL WAY STATION
Feng Jun ; Zheng Jun
(Wuhan Yiye Steel Structure Co. Ltd,Wuhan430415,china)

ABSTRACT:The project is box sturcture.Its difficulty is that a lot of welded joints and directions of welding ,and the most of welding is full penetration welding which is easy to occur welding deformation and crackles.As for this ,firstly we adopt weld preheating,then we perform consumable guide eletroslag welding and symmetry welding of diplonema and double-arc for unit box structure.The elevator shaft is welded as a whole and performed multiaspect welding so as to improve the quality and efficiency of the welding and effectively avoid the crackles occur .
KEYWORDS:steel structure; electro slag welding; crack; box structure
1 工程概述
武汉新火车站站建筑总面积为352331m2，主要分为高架层、站台层、地面层三个层面,设客运专线、普速两个车场，见下图1。

图1 武汉新火车站区域平面布置图
　　武广客运专线武汉站站房工程铁路高架桥为大跨度、大截面现浇预应力混凝土结构桥梁，高架桥上部设火车站，桥下设地铁站和汽车站。桥面中部为双线轨道，两侧为站台站台梁与轨道梁合一，底部为鱼腹形。其中电梯井钢结构工程属于火车站主体配套工程之一，电梯井以对称轴为南北对称，电梯井全部采用箱型结构，焊接节点形式、焊接方位比较多，选择切实可行的箱型梁焊接工艺是至关重要的。
2 工程技术难点及措施
2.1 技术难点
1）各种节点的数据的深化与坐标的控制，构件的空间定位。
2）武汉火车站电梯井全部构件采用箱型结构，焊接节点形式、焊接方位比较多，焊后容易变形。
3）施工详图设计、工艺方案的论证和制定。
2.2 技术措施
1）结合我们以往的深化工程设计经验，对于本次钢结构项目的深化设计，采用芬兰Tekla公司的软件Xsteel 10.1进行钢结构的详图设计；采用CAD绘图软件进行转换桁架及典型节点的详图设计。
2）根据本工程的结构特点、焊接节点形式、母材类型进行焊接工艺评定，对焊工考试。采用合理的焊接顺序、方位来保证整体的焊接质量。
3）要建立一套完成的工艺编制书和审核制度，其好处是在工程开工之初即先预计到工程进行中的问题，即自己提问题和解决问题。通过严格的质量控制手段来保证电梯井的整体焊接质量。
4）对此类结构在编制工艺时要一切从焊接的可操作性、可控制性出发，安排组装顺序。因为一旦构件变形，矫正工作受温度和结构形式的影响而很难进行和奏效，尤其对于箱型结构更为重要。
3 电梯井的整体焊接
新建武汉火车站电梯井以对称轴为南北对称，电梯井的立柱及支撑全部采用箱型结构。焊接质量要求高，但在焊接过程中极易出现裂纹，如何能满足焊接要求，控制焊接质量，避免出现裂纹是本工程的关键之一。通过实践我们总结出电梯井整体焊接工艺及对产生裂纹的处理方法。
3.1箱形柱的焊接
武汉火车站电梯井箱形柱与横梁连接部位，因应力传递的要求，设计上在柱内设加劲板，箱形柱为全封闭形，在组装焊接过程中，每块加劲板四周只有三边能用手工焊或CO2 气体保护焊与柱面板焊接，在最后一块柱面板封焊后，加劲板周边缺一条焊缝，为此必须用熔嘴电渣焊补上。为了达到对称焊接控制变形的目的，留两条焊缝用电渣焊对称施焊。
1）T型位置焊接
T型焊缝缝通常称主焊缝，也即上下面板与侧面板的焊接，为提高效率，同时又要能保证质量，采用埋弧焊，考虑到箱形梁板较厚，又将传统埋弧焊改造，采用目前工艺已较成熟的粉末埋弧焊。其焊接顺序为；翻转90°，对主焊缝（T型位置焊缝）先进行打底补焊，为提高效率，同时又要能保证质量，采用双丝双弧焊；再将箱形板180°翻转，进行另一主焊缝的焊接。
2）隔板端板焊接
本工程隔板厚度大于25mm，焊接前用火焰预热，预热温度至60～100℃，预热宽度为焊缝两侧100mm范围内，实行双面焊时应背面清根；多个隔板焊接时应间隔焊接，从中间向两端跳焊，避免焊接变形。隔板焊接完毕，应作角变形火焰矫正，由质检人员进行探伤，合格后方进行下道工序，见下图2。

图2 隔板端板焊接
3）隔板的焊接
隔板及衬条的隔板与面板的焊接，由于其接头特殊，为纵向焊缝，考虑到焊接质量和工作效率采用电渣焊。隔板有四个面需焊接，其中两个面采用电渣焊，另外两个角焊缝，为提高效率，采用CO2 气体保护焊焊接。通过实验，最终选定电渣焊焊接工艺参数见表1【1】。
电渣焊焊接工艺参数 表1
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
3.2 井架及X撑的焊接
1）井架的焊接
立柱或横梁部分组装成井字型（参照图3），将井架横向竖立起来（A柱朝下），从中间向两边施焊（两名焊工一组）对称焊接A立柱与横梁翼板焊缝①；焊完后2名焊工转位900再对称焊接A立柱与横梁腹板焊缝②；焊完后待焊缝自然冷却至常温状态，井架翻转180度（B立柱朝下），重复上面焊接操作。

图3 书室立柱焊接示意图
2）X撑的焊接
第一步：X撑按照要求组装后应将整片井架横向竖立起来（A立柱朝下）见图4;①所示位置焊工焊接X撑的翼板与横梁处的翼板焊缝；②③所示位置焊工焊接X撑的翼板焊缝,焊接采用立放位。

图4 X撑的焊接示意图（井架立放）
第二步：第一步完成后将井架放平，见图示5。④所示位置焊工焊接X撑的腹板与横梁处的腹板焊缝,⑤所示位置焊工焊接X撑处的腹板焊缝，⑥所示位置焊工焊接X撑的腹板与横梁处的腹板焊缝,该工序焊接完后,将井架翻面,重复以上焊接顺序，焊接采用平放位。

图5 X撑的焊接示意图（井架立放）
第三步：第二步完成后将井架横向竖立起来A朝下，见图6所示，⑦所示位置焊工焊接X撑处的翼板与A柱焊缝，⑧所示位置焊工焊接X撑处的腹板与A柱焊缝，焊接采用立放位。

图6 X撑的焊接示意图（井架立放）
第四步：上一步完成将井架旋转180度(B柱朝下)，重复第一步和第三步的焊接顺序。
3.3 整体焊接成型后钢板及焊缝出现裂纹的处理方法【1】
1）返修前先在裂纹两端50mm外钻止裂孔，孔径大小为Φ12mm的钻头,止纹孔深度应较裂纹深度增加5.0mm（当个别裂纹深度与板厚相同时止纹孔应钻透板厚），参见图7。

图7 止裂孔示意图
2）用碳弧气刨（Φ8mm的碳棒）逐层逐层的往下刨，每层深度不宜大于5mm；气刨一层后仔细检查（用放大镜20倍肉眼检查），如还有裂纹，重复以上工作，如果没有裂纹则进行下道工序。
3)用角向磨光机清理已刨好的槽，并将周边磨成10~15°的坡口。
4）待返修处理完冷却后，用着色法再次检查裂纹处，确认无裂纹方可进行下道工序。每条裂纹刨开后，必须测量其深度并做好记录。
5）在焊槽两侧100mm处采用火焰预热方式（预热温度80~100℃）进行预热焊补。
6）针对浅表裂纹焊接时采用手工电弧焊，用Φ3.2焊条CHE506型直流焊接，往复运条，多在坡口边停留，层厚=4.5mm。（当槽深度大于10mm时用二氧化碳焊）采用多层多道焊，分层逆向焊接 每焊完一层，必须用圆头锤击打焊肉，使焊肉微膨胀用以抵消冷凝拉应力。焊接中应注意起弧时采用擦焊法贴焊实施，注意将收弧处坑填满，每层每道均应认真清理飞溅附着和雾状附着，参见图8。

图8 多层多道焊示意图
7）面层焊缝施焊完成后采用圆头锤击打焊缝至冷，并用磨光机将焊缝表面磨平。全部补焊完后24小时后进行磁粉检查，并做好记录。当气温低于零下-5℃时应进行防风防雨维护措施。
8）焊补施工必须由持有焊接合格证的焊工焊接。
4 结语【2】
在制作武汉火车站电梯井过程中，应用此焊接工艺，焊接质量及外观几何尺寸均符合设计要求，经100%超声波探伤（主焊缝）检查，对接焊缝一级评定合格；全部焊完后在24小时进行磁粉检查，未发现焊接裂纹、未熔合等超标缺陷。一次合格率达98%以上，修补后合格率达100%，表明所采用的焊接工艺是适用的，可供同类工程借鉴。

参考文献
1. JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程
2. GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范

第一作者：冯骏 男 1981年10月出生 大学 助理工程师
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