维普资讯 http://www.cqvip.com 施工技术研究与应用 ＡＮＨＵＩ ｒ—～～ＡＲＣＨｒｒＥＣＴＵＲＥ …～１ １………－－－－１ ［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 ｌ ｓ。４ｓ６。 ｓ９ １ｌ． ：ｉ：；｝ 平面图 固Ｉ： 。 ‘ ；・３。６・９｝； 立面图 行了介绍，以便有效地控制和提高焊接 质量。 施工时，在混凝土浇筑前，必须先按测温点布置图准确的预 ［关键词］火车站雨棚；钢管焊接； 缺陷形式：控制措施 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 ［中图分类号］ＴＵ７５５．３＊２ ［文献标识码］Ｂ ０．前言 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 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 中 铁 四 及各层测温情况相互比较和监测分析得出成果，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。 局 集 团 △ 口 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 肥 中 铁 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 图３ ４、５、６号点截面混凝土温度曲线图 差，所以在确保原材料质量的基础 钢结构有限公司，安徽合肥 ｕ０００一一 上，对焊接质量的控制显得尤为重 要。 曹４．成果分析 峰 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６０￣Ｃ，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５０￣Ｃ，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２９￣Ｃ，与６号点温度相比较 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 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 焊缝质量级别 内部缺陷 超声波探伤 评定等级 检验等级 车站管桁架结构雨棚焊接缺陷分析及控制表１ 二级 Ⅲ Ｂ级 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２６￣Ｃ，ｍ水 温度为３ｌ℃，进出水温差在３℃～６￣Ｃ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（ＧＢ５０２０４—９２）［Ｓ】 一级 Ⅱ Ｂ级 探伤比例 １００％ ２０％ 安徽建筑２００５—２ 回 维普资讯 http://www.cqvip.com 施工技术研究与应用 ＡＮＨＵＩ ＡＲＣＨｒｒＥＣＴＵＲＥ ２．焊接缺陷的形式及主要原因分析 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 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 余高过高或不足 焊接工艺系数不合理．与焊接电流、电弧 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 选用直流反接法焊接，以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。 焊缝不直 观 缺 陷 咬边 焊工操作不熟练 操作Ｔ艺不当焊接Ｔ艺参数选择不正 确，如焊接电流过大，电弧过长．焊条角 度不当等。 ．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 焊瘤 焊缝间隙过大．焊条位置和运条方法不 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 薄而未加内衬管 电弧焊断弧或收弧不当 烧穿 弧坑 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， 飞溅 未焊透 未熔合 内 部 缺 气孔 夹渣 焊条使用不当或使用ＣＯ 气体保护焊焊 盖面。 这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。 坡口角度或对接间隙过小，焊接电流太 小．焊条角度不当等。 焊接线能量太低．电弧发生偏吹．坡口和 焊层间清理不彻底。 清理不干净．焊接电流过小．使熔池存在 时间太短等。 手工电弧焊时接口处理不干净坡口内 壁有油、锈等含氧污物或焊接电流过大， 焊接速度过快。 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。 ，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１／５～１／１０，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 陷 热裂纹 冷裂纹 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。由于碱性焊条药皮 焊条选择不当 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 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 在无站台柱雨棚工程施工过程中．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 用；严禁使用过期、报废的电焊条，如果发现电焊条内部有锈 缝的焊接形式主要为全位置焊接，即包括平焊、立焊．还有仰 迹．须经试验、鉴定合格后方可使用，如果焊条药皮受潮严重． 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 已发现药皮脱落时．应予报废。焊前电焊条应在３５０℃～４００℃ 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 在焊接工程中主要的人力资源为电焊工，根据桁架钢管焊 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 温度下烘焙２ｈ，烘干后放人ｌ００℃～ｌ５０℃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２００５—２ 维普资讯 http://www.cqvip.com 施工技术研究与应用 ＡＮＨＵＩ ＡＲＣＨ￣ＥＣＴＵＲＥ 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 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８０—２６０Ａ。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，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 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 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Ｈ０８Ｍｎ ＳｉＡ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５ＭＰａ￣７ＭＰａ （５０ｋｇｆ／ｅｍ ￣７０ｋｇｔＹｃｍ２），压力低于１ ＭＰａ时，不能继续使用。 ３．４施工过程的控制 焊接清理工具包括錾子、尖头渣锤、钢丝刷、锉刀、榔头等。 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 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，可用气焊烘烤，并用钢丝刷清除。对于 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， 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，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 内部最好能加上同等材质衬管，以辅助焊接。对接应留 ｌｍｍ一３ｍｍ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 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 采用气焊烘烤。 Ｑ３４５Ｂ（１６Ｍｎ）钢不预热焊接的最低温度 Ｑ３４５Ｂ（１６Ｍｎ）钢 管壁厚（ｍｍ） ＜１６ １６—２４ ２５ ４０ 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。 ①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，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； 表４ 不预热焊接的最低温度（℃） －１０ －５ ０ ②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％； ③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 钢管壁厚 （ｍｍ） ＜４ ４—１２ ＞１２ ＞４０ 要求预热及焊后热处理６００￣Ｅ一６５０℃（回火） ３．５焊接工艺的控制 表３ 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 定位焊缝尺寸（ｍｍ） 厚度 ＜４ ３—６ ＞６ 长度 ５～１０ １０—２０ １５～３０ 间距 ５０－１０ｏ １０ｏ一２０ｏ １０ｏ～３０ｏ 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 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，往往在定位焊前对接头处理不干净，因 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 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 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。 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２００５—２ 回
