浅谈箱形钢结构的制作

浅谈箱形钢结构的制作

摘 要箱型钢结构制作质量要求高，制作难度大，焊接变形控制是制作过程中的主要施工难点，但是又不能单纯的依靠焊接过程控制来减少变形，精心控制组对精度和合理的装配方法都是减少焊接变形的前提；本文介绍了部分民用及冶建工程箱形钢结构制作过程中的一些常见问题和处理方法，包括在下料，切割、组装和焊接过程中的一些问题和注意事项并提供了一些可行的办法。

关键词变形；组装；焊接

中图分类号TU文献标识码A文章编号

1673-9671-(2011)041-0194-01

随着我国经济建设的发展，高层民用建筑钢结构得到了广泛的应用和发展，其中箱型钢结构在民用高层钢结构中所占的比重越来越大，而且近年来随着冶建市场的发展，一些较大型的转炉炼钢（200t以上的转炉）主厂房结构在设计时考虑到较大的截面承载力，设计院的设计人员都优先考虑采用了箱形钢结构。由于其它形式的钢结构的制作工艺和流程相对成熟和完善，因此箱形钢结构的制作便成了关键的步骤和难点，如何形成一套合理有效的并且能够适应我公司目前生产状况的箱形制作工艺便显得尤为紧迫。

1箱形制作流程

1.1材料要求

1）一般要求：箱型钢结构的制作板厚度一般在16mm―140mm不等，材质一般为Q345级别钢板，所用的钢板应当随有质量证明书，各项理化指标都应当符合设计文件要求，钢板的厚度和允许偏差都应当符合现行国家产品标准和设计要求，钢材的表面质量除了应当符合国家现有的标准外，表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢板厚度负偏差值的1/2。

2）特别要求：由于钢板在轧制或运输的过程中，可能在钢板的内部存留有部分残余应力或是运输方式不当可能造成钢板的平整度下降，以至于在钢板的局部出现凸起、凹陷的现象，如果不进行处理就直接进行下料切割机有可能造成切割后的腹板或盖板出现波浪弯或者是旁弯而且坡口的加工精度也无法保证，最后不得不进行火焰校正，即增加施工成本又耽误工期，所以要求来料后首先进行平整度检查，对不符合要求的钢板采用平板机对钢板进行平整，即释放了钢板的内部残余应力，又能保证切割精度，为了下一步控制组对精度做好准备。

1.2切割

切割是箱形制作过程中的一道重要保障工序，箱型腹板、盖板的切割质量及那个直接影响到装配的精度，而坡口

的切割则会直接关系到焊接的内、外在质量和焊接变形量的大小，特备是腹板两侧的坡口如果不一致将会导致焊缝两侧金属填充量的不同和热输入不同，使得两侧的焊接变形无法相互抵消，进而产生扭曲或侧弯变形。

1）箱型腹板及盖板的切割我们一般采取多头数控火焰切割机进行切割，速度快且板条两侧受热平均不容易发生变形，不需要进行矫正。但是机械加工成本较高且目前没有较为高效的加工机械，我们可以采用双头半自动切割机同时加工腹板半条两侧的坡口，这样一来两侧受热均匀，变形相互抵消，修整工作量大大减小。另外，在板条加工完毕后，考虑到板条受热一定会产生一定程度变形，应当在在平板机上进行二次矫正以确保组对精度。切割的允许偏差，见表1。

2）隔板尺寸的加工精度是保证箱形结构组装精度的关键，在组合焊箱板时可以起到胎板作用，隔板的垂直度是直接影响组装的箱型的旁弯和扭曲度，所以在组装前必须对隔板垂直度等制作公差进行复核使之达到设计要求。隔板的加工方式是先将电渣焊板条与隔板进行焊接然后整个隔板进行机械加工的方式这样可以减少累计误差。

电渣焊接头由翼缘板、隔板、垫板组成，为保证箱型截面尺寸，组装时隔板两边预留5mm加工余量，再进行机加工保证隔板精度。

如图1所示：

3）机加工精度要求：│L3-L4│＜0.5mm，L3⊥L4＜

0.5mm。

1.3箱形的组装

箱形结构应当在测平的平台上进行组装，然后依据箱形的外形尺寸设置挡板。首先在翼缘板上用粉线画出两侧腹板和隔板定位线然后将其组成Ｕ形结构，进行隔板两侧气体保护焊的焊接。

1）隔板组对前先将电渣焊焊缝区的铁锈、油污打磨干净后方可组对成型。

2）先将箱型三面组对完，然后用CO2气体保护焊进行焊接，隔板与翼板、腹板的组装间隙应≤0.5mm，见图2。U 形隔板CO2气体保护焊焊缝，先焊的一侧焊1/3隔板厚度，然后翻转将另一侧焊缝焊完，再翻转将先焊的一侧焊缝焊完。

图2隔板、翼板、腹板组装

3）待CO2气体保护焊焊接完毕，经超声波检查合格，焊缝外观经专检合格后，在隔板位置做好标记后组对上翼板。用Φ30钻头将电渣焊焊缝区孔的位置钻出。

1.4箱形焊接

1）箱型隔板电渣焊的焊接：电渣焊是一种高效熔化焊方法，它利用电流通过高温液体熔渣产生的电阻热做为热源，将被焊的工件（钢板、铸件、锻件）和填充金属（焊丝、

熔嘴、板极）熔化，而熔化金属以熔滴状通过渣池，汇集于渣池下部形成金属熔池。①选用MD-2000门式电渣焊接机，电渣焊机型号：ZH-1250。②箱形柱材质为Q345C，选用XTH?SES-1X熔化咀、Φ10X3.5，焊丝H08MnM0A、Φ

2.5mm，焊剂SH331。③焊剂使用前须300-350℃烘焙2小时。

④焊接规范参数如表2所示：

2）焊接及问题处理。①箱形柱同一隔板的两侧电渣焊焊缝两台焊机同时焊接。②检查熔嘴钢管内部是否通顺，导电夹持部分及待焊构件焊缝内是否有铁锈、铁屑、水分等有害杂质，以免焊接过程中产生停顿，飞溅或焊缝的缺陷。③调整好电渣焊熔嘴使之处于焊缝的中间位置，熔嘴离引弧点的距离为30-40mm，启动送丝机构使焊丝顶到下引弧装置。

④加入少量焊剂约15-20g，按表1设定的焊接规范开始焊接。

⑤随时观察电流、电压的变化并随时进行调整，开始焊接时电压应比正常焊接电压高2-4V，随着渣池的形成，继续加入少量焊剂，将电压调至正常焊接规范。⑥焊接过程中如下引弧装置与钢板接触面如缝隙较大易产生熔池泄露，焊接前须将下引弧装置与钢板接触面顶严。⑦焊接时如遇设备突然出现故障停止焊接，须迅速提升导电嘴，将故障排除后，加入适量碎焊丝段及焊剂，然后引弧重新焊接，对起弧部位作出标记，作为超声波检查重点部位。⑧焊接至顶部时加入少量焊剂，焊至到熄弧铜锅上部时停止焊接，提升导电嘴。⑨拆

掉引弧块及熄弧铜锅，用气割将引弧及熄弧部位切割掉，用磨光机打磨平整。⑩24小时超声波检查电渣焊焊缝，如有缺陷须返修，至超声波检查合格。

3）箱形主焊缝的焊接。箱形主缝一般采用平焊焊接位置，以前我们一直采用四条主缝分四次焊接的方式，容易产生扭曲变形，一旦产生扭曲变形，现有设备难以矫正。因此对箱形焊接难题有必要采用新的思路，创新焊接工艺。①箱型主缝一般来说采用埋弧自动焊焊接，焊接前检查焊缝坡口的角度及坡口间隙是否满足焊接规范要求。②焊接前应当将箱型构件摆放在事先超平的胎架上，并在箱形的两侧设置自动焊轨道。③施焊时要求箱型两侧的主焊缝必须由箱形的同一侧开始同时同步进行施焊，并且在施焊时要求两侧焊缝的热输入也相同（即焊接参数基本一致），确保两侧焊接变形能够相互抵消。（要求其中的一台自动焊机通过改造可以跑倒车）。④在焊接时，先将箱形同一侧焊缝焊完1/3后，然后将箱形结构翻个焊接另一面，将此面焊接完毕后，将上一侧的剩余2/3 焊缝焊接完毕。⑤多层焊接时应当连续进行施焊，每一层焊道焊接完毕后应当及时清理并检查。⑥焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次。当超过两次时，应当经过焊接技术负责人的核准后，按照返修工艺进行。

4）修整。箱型柱采用火焰矫正法进行矫正，加热温度一般不超过800摄氏度，并在空气中自然冷却。箱型柱扭曲

偏差。

2结束语

箱形结构由于其刚性大，自重轻，强度高的优点，越来越多的应用于建筑钢结构，使我们进一步认识到箱形钢结构在建筑钢结构中所占的地位及应用范围。然而箱形结构质量要求高，特别是变形更是难于控制，目前没有相应的矫正设备，稍有不慎，很难进行修复。因此只能从制作工艺上和技术装备水平上进行提高，要求我们在今后的工作实践中不断的进行积累，形成一套使用于我金属结构工程公司自有的更合理成熟的生产工艺和生产线。

作者简介

高申（1980―），男，河北唐山人，职称：工程师，学历：本科，主要研究方向：金属结构制作与安装。