箱型梁(柱)隔板非熔嘴式电渣焊工艺分析

箱型梁(柱)隔板非熔嘴式电渣焊工艺分析
摘要：箱形结构梁（柱）大量地应用于建筑钢结构中，尤其是高层或高层建筑结构中，但其部的隔板焊接多数采用熔嘴式电渣焊接方法。

本文详细介绍了一种非熔嘴式电渣焊接技术的具体应用和应注意的问题，经过实践和总结，此方法对其他类似结构部隔板的焊接，能够保证质量、提高生产效率，具有一定的借鉴作用。

关键词：箱形梁（柱）；非熔嘴式电渣焊；隔板；焊接工艺箱型柱因刚性大、自重轻、强度高，其部空间还可灌注混凝土形成特殊箍式砼-钢柱结构，具有良好的承载轴向压力弯矩和抵抗水平侧力的能力，在高层、超高层建筑中被广泛采用。

箱型柱在梁连接部位，设加劲隔板，因其为封闭形结构，要保证隔板的完全焊接，需采用非熔嘴式电渣焊接方法，箱型梁（柱）结构型式见图1。

我公司承制的寰宇万吨乙醇制造项目的多层钢框架结构厂房的特点是：柱高72m，分3层，钢柱最大截面为1200mm×1000mm，最小截面为600mm×600mm，钢结构总质量达2242t, 材质为Q345C，最大壁板厚度为32mm。

非熔嘴式电渣焊在我公司用于箱型梁（柱）制造属首次，为确保工程进度和质量做了多种规格试件，得出了合适的技术参数，为今后类似构件的非熔嘴电渣焊接作参考。

1非熔嘴式电渣焊原理概述
非熔嘴式电渣焊采用焊丝为电极, 焊丝通过非消耗的电渣焊枪和导电嘴送入渣池的焊接方法。

在焊接过程，不熔嘴随着焊接熔池液面的上升而上升，而焊丝不断送进在渣池中熔化，然后结晶形成焊缝，也属于电渣焊的畴。

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非熔嘴式电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间牢固连接。

在开始焊接时，使焊丝与引弧块即起焊槽短路起弧，不断加入少量固体焊剂，利用电弧的热量使之熔化，形成液态熔渣，待熔渣达到一定深度时，增加焊丝的送进速度，并降低电压，使焊丝插入渣池，电弧熄灭，从而转入电渣焊焊接过程。

非熔嘴式电渣焊焊接箱型梁（柱）隔板的接口型式如图2示意。

高温熔渣具有一定的导电性，电流通过时在渣池产生大量的电阻热，使焊丝、熔嘴、挡板、隔板和工件边缘熔化，熔化的金属沉积到渣池下面形成金属熔池，随着焊丝金属向金属熔池的过渡，金属熔池不断上升，底部的金属冷却凝固形成焊缝。

2箱型梁（柱）隔板非熔嘴电渣焊质量保证
为保证非熔嘴电渣焊接质量和提高生产效率，采用隔板周边预留3mm 加工余量，组焊好后由箱型线上的端面铣床进行加工，确保了隔板垂直度和平行度，
使组装质量显著提高，间隙控制达到1mm以下，在整个非熔嘴电渣焊施焊过程中没出现一例漏渣现象。

影响箱型构件隔板与壁板非熔嘴电渣焊接质量的关键，一个是技术参数和焊接技术；另一个是箱型构件壁板、隔板、挡板的加工精度和三者相互装配的间隙质量。

如切割加工装配不按工艺要求做和装配前不进行矫正校平，组立后就很难保证接触面不产生过大间隙，当装配间隙＞1mm 时，就会在非熔嘴电渣焊时导致漏渣, 造成焊接过程中断，箱型构件装配时常出现的缺陷样式见图3示意。

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3非熔嘴式电渣焊工艺技术
3.1箱型梁（柱）组装
3.1.1隔板、挡板组对时，在专用胎具上进行，组对时应校核胎具尺寸是否正确，如挡板及隔板有变形需矫正后使用。

3.1.2箱型梁（柱）隔板每侧预留3mm 加工余量，如图4所示。

隔板组对尺寸要求：L6-L7≤2mm，L5⊥L3＜2mm。

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3.1.3隔板与挡板的组装间隙△≤0.5 mm。

隔板组对时点焊要牢固，以免机加工时挡板脱落，点固焊缝长度约50mm，间隔200mm。

3.1.4箱型梁（柱）隔板及工艺板机加工后的尺寸高度方向留2mm焊接收缩余量，其加工精度为：L5-L4＜0.5mm, L2⊥L3＜0.5mm，隔板坡口间隙偏差为±0.5mm，如图5所示。

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3.1.5箱型梁（柱）的腹板和翼缘板在组装前应校直矫平，侧弯不应超过2mm，不平度不应超过
2mm/1000mm。

3.1.6箱型梁（柱）腹板安装衬条时必须在平台上进行。

先将腹板中心线划出，然后以此为基准，两侧安装衬条并点焊，用线绳检查衬条是否在同一直线，若不在线应进行修整，腹板衬条组装和检验见图6所示。

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3.1.7箱型梁（柱）U形组对时应在专机或专用胎具上进行，胎具平面不平度＜2mm。

3.1.8箱型梁（柱）U形组对完毕后, 在U形槽用CO2气保焊焊接隔板的两道焊缝。

3.1.9探伤合格的U形槽应报质检部门进行隐检。

隐检的容包括隔板间隙的测量、垂直度的测量、隔板定位尺寸的测量及焊缝质量的检查。

3.2箱型组装
3.2.1隐检合格后U形，对焊接变形进行矫正，方法可采用千斤顶将隔板焊接变形顶出或用火焰校正。

3.2.2对U形槽的腹板、隔板、工艺板的上平面进行检查，确保平面度＜1mm，否则需要修平，然后才可盖上翼缘板并压紧密、点固焊接组成箱型。

4焊接材料和焊接设备
母材材质：Q345C，板厚：δ= 32mm。

电渣焊丝：牌号为H08MnA；直径为φ3.2 mm。

CO2焊丝：牌号为ER50-6；直径为φ1.2 mm，化学成分见表1。

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焊剂：HJ431，化学成分：SiO2 40% ~44%，Al2O3≤4%，MnO 34%~38%，CaO≤5.5%，MgO 5%~7.5%，CaF2 3% ~4%，FeO≤1.5%，S、
P≤0.08%。

焊接设备：振中电焊机厂ZZ -ESW-3000龙门丝极电渣焊机，见图7所示。

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5非熔嘴式电渣焊焊接
焊接规的正确与否直接影响非熔嘴式电渣焊过程的稳定性和质量。

为减小焊接时箱型的焊接变形，应用两把焊枪左右焊缝同工艺同时进行焊接。

5.1检查非熔嘴送丝、非熔嘴提升机构及循环冷却水系统是否正常。

5.2调整非熔嘴与焊道垂直，方法是先在箱型梁（柱）翼缘板上划出一垂线, 然后将非熔嘴与所划直线调直即可。

5.3焊丝伸出长度的调整，在引弧时一般伸出导电嘴35~40mm，正常焊接时焊丝伸出长度为30 mm左右。

5.4将引弧块与箱型下部焊口对中，用千斤顶顶紧，如有缝隙用耐火泥填补，然后填加少许引弧剂（碎焊丝头）约5mm高。

5.5将调直的非熔嘴置于焊道，为避免箱型薄壁的烧穿，引弧时先将非熔嘴调至靠近隔板一侧。

5.6将非熔嘴中的焊丝插入引弧块的碎焊丝中，并填加约20g的HJ431焊剂。

5.7根据不同板厚将电流、电压非熔嘴提升速度设定好后，开启电源开始焊接。

5.8各种接头型式的非熔嘴电渣焊焊接工艺参数见表2。

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非熔嘴式电渣焊隔板与壁板间隙尺寸的大小将直接影响电极的正常工作和
所形成的熔池面积。

间隙小易引起熔合不良等缺陷，间隙过大，使焊丝、焊剂的
消耗过大，效率降低。

因此，组对间隙的制备是保证非熔嘴电渣焊质量的关键，非熔嘴电渣焊的间隙制备及装配尺寸精度应严格按工艺规执行。

5.9焊接过程中随时观察，当渣池较浅时会发出爆破声，并伴有少量火花飞溅，此时应逐渐添加少许焊剂，当发出沸腾声时为正常焊接。

5.10当渣池较浅时，飞溅的火花会堵塞导电嘴。

添加的焊剂过量，渣池上升，埋住导电嘴时造成熄弧。

若遇此情况应迅速关闭电源，提升非熔嘴而更换导电嘴，然后将非熔嘴中的焊丝插入尚未冷却的熔池渣液中重新引弧。

对重新引弧部位做出标记，作为超声波（UT）探伤检测的重点。

5.11随时观察非熔嘴在焊道孔中的位置，非熔嘴应处于中心，若有偏差应及时调整。

5.12焊接至顶部约50mm时加装熄弧块，并适当填加少量焊剂，焊接到熄弧块上部时停止焊接，并提升非熔嘴。

6非熔嘴和熔嘴焊接成本比较
非熔嘴式电渣焊和熔嘴式焊接成本比较见表3。

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从表3中可以看出，使用非熔嘴电渣焊接技术的成本比使用熔嘴式电渣焊可以降低成本费用约20%。

7结束语
由于非熔嘴式电渣焊比熔嘴式电渣焊适用焊接的板厚围更宽些，薄板焊接时优越性更加明显，焊接成本比熔嘴式电渣焊低20%左右。

通过以上非熔嘴式电渣焊在工程箱型梁（柱）应用情况的分析和检测，符合建筑钢结构箱型梁(柱)结构横隔板部位焊缝焊接的设计要求，提高了焊接生产效率，虽然设备投资较熔嘴电渣焊高，但长期来看将来会被广泛应用到箱型梁（柱）结构的焊接制作中。