上海建科工程项目管理有限公司 上海 200032
摘要：焊接分项工程，在整个工程项目建设过程中质量控制至关重要。本文结合西亚宾馆箱型柱对接焊质量控制，浅谈厚板箱型柱对接焊接应用。
关键词：消氢处理 hydrogen relief treatment
对于冷裂纹倾向较大的结构钢，焊接后将焊接接头加热至 200℃～250℃温度范围内并保温一段时间，以加速焊接接头中氢的扩散逸出，防止由于焊氢的积聚而导致冷裂纹的焊后热处理方法。
冷裂纹
【引言】项目施工时，建设工程质量对项目投资、社会效益、环境效益都有着非常重要的意义。钢结构施工涉及设计单位、投资单位、施工单位、监理单位等相关部门，严肃对待每个质量问题，关系到整个项目质量的成败
一、工程概况：西亚宾馆改建工程
本工程钢结构总吨位约为5000吨，由两个钢支撑核心筒、框架结构、钢桁架及与桁架连接的悬挂结构构成，其中核心筒钢柱采用Q390GJCZ25厚度70MM，地下部分安装时期正处冬季，易产生裂纹，对接板厚50～70mm，核心筒内箱形钢柱GKZ01的截面尺寸为1000*1000*70*70，故地下钢柱的现场对接焊为本工程最大难点。
二、材料
1）母材化学成分：对于Q390GJCZ25厚度定向性能钢板，p<=0.020,S 含量符合 GB/T5313 的规定，根据钢材的合格证，其主要化学成分如下表：
3） 焊接设备相关信息
本工程现场气体保护焊采用凯尔达 KE-500 逆变式气体保护焊机，适用于所有牌号焊条/焊丝的直流手工电弧焊接，可进行全位置焊接。
（1）技术参数
A.采用逆变技术,良好的动态响应保证了平稳的焊接,20KHz的高频控制使焊接的每个细节更趋完美.
B.软开关技术是可靠性的保证,焊机寿命得到了很大的提高.
C 独立风道设计,适合高强度的工作条件和相对恶劣的工作场所.
D.引弧快,飞溅低,焊接成型好,工作效率高
E.体积小,重量轻,操作方便快捷.
F.节能效果显著,与可控硅整流式 CO2 气体保护焊机相比,输入容量小,平均节约电能 30%以上.
（2）电源信息（略）
（3）使用条件
a 焊接时周围环境温度要求-10℃～+40℃
b 储存周围环境温度要求-25℃～+55℃
c 空气相对湿度：在 40℃时≤50%RH，在 20℃时≤90%RH
d 周围空气中的灰尘、酸、腐蚀性气体不应超过正常含量
e 电源防护等级为 IP21S，户外使用时注意，防止淋雨
（4）加热器及加热片相关信息
(1)热处理温度控制箱
本工程采用 LWK-60KW 型热处理温度控制箱，主要用于钢柱焊前预热和焊后的保温。可同时分别控制二个不同温度的工件热处理（即同时控制 6 片 10KW 不同温度的加热器）
设备参数：输入电压：220V（三线四线制); 输出功率：60KW
控温点：2 个; 重量：25 公斤; 外形尺寸：50*46*44cm
(2)加热器
本工程采用 LCD 履带式陶瓷加热器。针对 GKZ01（1000*1000*70*70）选用发热面尺寸 870*270 加热片。
4） 核心筒箱型钢柱现场对接焊工艺
（A）焊前准备
构件对接安装焊接必须从组对、校正、复验、预留焊接收缩量、焊接定位、焊前防护、清理、焊接、焊后热调、质量检验等工序严格控制，才能确保接头焊后质量全面达到标准。组对：组对前采用角磨机将坡口内壁 10-15mm 仔细砂磨，去除锈蚀。坡口外壁自坡口边 10-15mm 范围内也必须仔细驱除锈蚀与污物。
校正复检、预留焊接收缩量：加工制作可能产生的误差以及运输中产生的变形，到现场组对时将集中反映在接头处。因此，组对后校正是必须的，焊前应经专用器具对同心度、坡口、间隙等认真核对，确认无误差后采用千斤顶之类起重机具布置在接头左右不小于 1.5m 米距离处,预先将构件顶升到构件上部间隙大于下部间隙 1.5-2 mm。注：（正在焊接的接头禁止荷载）
(B)焊接方式: 本工程地上钢结构焊接难度最大 Q390GJC Z25 钢柱之间的对接焊缝，采用药芯焊丝手工 CO2 气体保护焊。
(C)焊前预热处理
对接母材厚度大，施工有在冬季，易产生裂纹，因此施焊前应进行预热处理。
根据《钢结构焊接规范》GB50661-2011 第 7.6.2 要求，常用钢结构采用中等热输入焊接时，最低预热温度宜符合下表要求。 常用钢材最低预热温度要求（℃）
（1）由两名焊工在两侧从柱边 100mm 处起弧对称等速按图示方向焊至另一边100mm 处熄弧，焊满①区域；注意对称焊接方向。
（2）两名焊工转 90 度来到柱的另外两侧，同样柱边 100mm 处起弧对称等速焊至另一边 100mm 处熄弧，焊满②区域；
（3）两名焊工对称从柱边 100mm 处起弧，焊至柱边处立即转 90 度继续焊接另一边焊至 100mm 处熄弧，焊满③区域；
（4）重复（3）步骤焊满④区域。
（5）两层之间焊道接头应相互错开，两名焊工焊接的焊道接头每层也应错开。如右图，焊满①②区域时，正面看去焊缝呈阶梯状，便于③④区域的焊接起弧。
对于 GKZ01 柱的对接，焊接 14～16 层，最外层焊 18～20 道为宜。
（F）焊后消氢处理
地下部分箱形钢柱为 Q390GJC，板厚 50mm～70mm，焊接日期又在冬季，需要进行焊后保温处理，目的是加速氢的扩散，防止钢柱冷热裂纹的产生。
根据《钢结构焊接规范》GB50661-2011 第 7.7.1 条，焊后消氢处理应符合下列规定：消氢热处理的加热温度应为 250℃～350℃，保温时间根据工件板厚按每 25mm 板厚不小于 0.5h,且总保温时间不得小于 1h 确定。达到保温时间后应缓冷至常温；
实际现场:消氢热处理的加热温度为 250℃～350℃,箱型柱对接焊保温时间为 1.5h。
为了防止冷裂纹，从根本上讲，必须减少脆硬组织和降低扩散氢的浓度，同时尽可能降低约束应力，对于这几个方面而言，预热是最有效的工艺措施，这也是焊接施工参数中要规定预热温度的原因。如果钢的成分或强度太高，约束条件又苛刻，则要采用很高的预热温度；但是，太高的预热温度不利于焊工操作，这时可辅以焊后脱氢处理，也称后热，即在焊接结束后立即加热到250~300℃，并保温1~3小时。使焊缝中的扩散氢尽可能逸出，当它的浓度低于临界浓度时，就不出现裂纹了。
11） 控制焊接变形的措施
（1）深化设计时，现场安装焊缝的布置要尽量对称，避免单侧密集。
（2）焊接施工时，无论从整体结构还是单个构件都应遵从对称宜采取分段退焊的方法。在减小焊接变形的同时，应考虑到焊接应力的控制。
（3) 对焊接中出现的钢变形需要进行火矫正方法，具体如下：
根据《钢结构工程施工规范》GB50755-2012 第 8.4 条，对于不同钢采取不同的加热矫正方法：
碳素结构钢在环境温度低于-16 ℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时，不应进行冷矫正和冷弯曲。碳素结构钢和低合金钢在加热矫正时，加热温度应为700℃～800℃，最高温度严禁超过 900℃，最低温度不得低于 600℃。
12） 焊接质量检查
所有箱型柱对接焊焊缝设计要求一级焊缝100%探伤，采用超声波探伤，针对70MM板厚箱型柱，首次焊接 48h 后的检查结果作为验收依据。
总结：注重焊前预热、焊接工艺、焊后消氢控制，西亚宾馆箱形柱现场对接焊接取得了满意结果。
结束语：
影响钢结构施工因素是多方面的，尤其是焊接及热处理，分析和控制焊接对于保证钢结构的强度和使用寿命都有很重要的影响，在保证材料质量的前提下，施工过程中要不断的完善焊接工艺、施工材料、焊接设备等，这样才可以保证焊接满足结构的使用要求。
参考文献：
[1]尹士科。王移山、《低合金钢焊接特性及焊接材料》、
论文作者:孟承东
论文发表刊物:《防护工程》2017年第4期
论文发表时间:2017/7/7
标签：温度论文; 裂纹论文; 钢结构论文; 焊工论文; 工程论文; 结构钢论文; 对称论文; 《防护工程》2017年第4期论文;