钢结构中箱型柱的制造工艺

钢结构中箱型柱的制造工艺

钢框架结构以其强度高、重量轻、材质均匀、塑性韧性好、安装方便、施工工期短等优

点在钢结构中担当着重要角色。钢柱的种类也越来越多，有箱型柱、H型柱和钢管柱等多种

类型,其中箱型柱的制造最复杂。

1 箱型柱的结构特点

箱型柱由4块板（即2块盖板和2块腹板）组成，4道角焊缝按强度需要分段设计成全焊透坡口（CP）与局部焊透坡口（PP）两种形式。

1-腹板；2-盖板;3-局部焊透区域;4-过渡区域;5-全焊透区域

箱型柱典型横剖面

箱型柱内设有横隔板，主要横隔板与腹板采用熔化嘴电渣焊进行焊接，普通横隔板与盖腹板

间三面焊接。箱型柱外侧在各标高处设有与主梁、次梁、垂直支撑连接的牛腿和眼板，柱与柱之间的连接采用焊接和顶紧相结合的形式。所有零部件的钢材均采用Q345B

2余量的加放原则

采用无余量工艺，即构件在长度方向上只加放焊接收缩补偿值和机加工余量，不再加放装配余量，各部分余量在各道工序中逐步收缩掉。四道角焊缝收缩补偿值沿长度方向每米长加

0.5mm。盖腹板如有对接拼板缝，则每道焊缝加4mm拼板收缩余量。箱型柱上端加放 10 mm 机加工余量，下端加放15~20mm切割余量。在4块外板中，两块盖板在宽度上加放 2mm余量，两块腹板在宽度上减 2 mm箱内的熔化嘴电渣焊隔板整体部件向四周每边各加4mm余量，机加工后每边各留1 mm余量。箱柱非熔化嘴内隔板在长度和宽度方向各加8~10mm余量，机加工后长度和宽度方向各留 2 mm余量。各种连接眼板（含CP坡口）在向中心线一侧加放 5mm 余量，机加工后留1mm余量。

零件的下料尺寸为理论尺寸加上述余量，为保证箱型柱内各道隔板及箱型柱外各连接眼板之

间相对位置的正确，各余量要分别加放在各段尺寸中，而不能集中加放在一端，特别是在确定

盖板上的熔化嘴焊孔的位置时，必须在各孔之间理论尺寸上加补偿值,并在一端分别加放机加工余量，另一端加放切割余量。

3盖板坡口形式及两种坡口交界处的过渡

箱型柱盖板四道角焊缝按强度要求设计成全焊透（CP）坡口和局部焊透（PP）坡口两种形式。两种坡口交界处要按图 2所示进行过渡，过渡段取在PP坡口区域内，过渡段长度为40 mm腹板的CP坡口处还要凹进 6~8mm

1-全焊透坡口（CP）;2-过渡段;3-局部焊透坡口（PP）

图2坡口过渡示意

4装配与检验样杆

箱型柱的制作需制作 2根样杆，其中1根为装配划线样杆，用于安装箱内隔板和盖板钻焊孔划线，样杆上要标明上口和下口断线、箱内各道隔板位置线和厚度方向以及熔嘴焊的眼孔中

心线等，在上、下两端要标明机加工和切割余量，并在各段尺寸中加放焊接补偿值。另一根

为检验样杆，用于箱型柱铳头、安装箱外附件，并划出各种理论线，样杆上要标明上口和下口

铳切及切割线、100 mm检验线、标高线、连接眼板位置线以及各附件的位置线等，其中连接眼板要以基准眼孔的中心线作为定位点，不能以板的边缘定位，检验样杆中的各段尺寸均为

理论尺寸。装配划线钢带的内容如图3。

1-下端；2-隔板线；3-焊孔中心线;4-上端;5-补偿值;6-装配钢带;7-中心线图3箱型柱装配样杆

5熔化嘴焊隔板切割

箱型柱内的熔化嘴焊隔板是箱型柱制作中的关键部件，为保证质量，采取先在简易模架内组装，四周加放余量，然后对四周机加工的工艺。

6盖腹板的切割与校正

盖腹板应采用高精度门式多头气割机进行焰切。割缝间要根据板厚正确加放补偿值,焊缝坡口宜采用半自动气割机两边对称、同时切割，精度要求较高的零件应采用机加工刨边。切割

技术要求：主要零件自由边表面粗糙度不大于50x 10-6m,次要构件100X 10-6m以下，边缘

垂直度误差不大于 2 mm边缘尺寸误差手工切割土 2mm半自动切割土 1?5 mm精密切割

± 1mm刨边土 0.5mm坡口角度 a误差小于等于2.5 °，坡口加工时应严格控制角度和各部分尺寸，必要时应先在边缘上划好切割线，再焰切。构件切割边缘必须打磨清理，构件自由边如有缺陷，应用火焰局部加热至150C后补焊并磨平。焊接坡口内的缺陷要用砂轮磨成光顺凹坑，较浅的（2mm以内）可不补焊。板的边缘有两种坡口，气割时要保证两种坡口光顺过

渡。盖板气割坡口后要送机加工钻熔化嘴焊孔，焊孔用装配划线样杆划出。所有零件切割后

必须校正才能用于装配，校正应以机械冷压为主，如用火焰校正，则加热温度不得超过 900C，600 C 以上时，严禁使用强制措施（水冷）冷却，一般应以风冷或自然冷却为主。

7装配与焊接工艺过程

1）将横隔板零件和熔化嘴垫板零件及CP焊缝衬垫板、小块工艺垫板在简易模架上按图4要求组合成部件，然后进行机加工。

1-单面焊全焊透衬垫板；2-工艺性小垫板；3-横隔板;4-熔化嘴焊接垫板

图4箱型柱熔化嘴焊隔板部件示意

2）制作箱型柱组装胎架，胎架上表面水平度误差为土 1mm

3）将1块盖板吊上胎架，用装配划线样杆划出中心线、箱内隔板位置线及上口和下口工艺性加强板

的位置线，并标明厚度方向以及腹板安装位置线。

4）安装箱内隔板和上、下口加强板。安装时要求：隔板的中心线与盖板中心线对准，并保证

全部隔板的边缘在同一条直线上。隔板的熔化嘴槽与宽板的焊孔对准。

5）施定位焊,焊前用火焰局部加热到 150C。

6）吊装1块腹板，其上、下端必须与盖板的上、下端对齐。

7）吊装另一块盖板组成［型,其上、下端必须与下面的盖板对齐，并且焊孔必须与横隔板的焊

槽对准，内表面要与横隔板贴紧，局部间隙不大于1mm

8）焊接隔板部件两侧与盖板的焊透（CP）角焊缝。焊接时要控制变形，随时测量并及时校正。9）安装箱内的衬垫板并焊接，注意衬板比焊缝两端各长 50mm以上，并在一条直线上。衬板与箱板要焊接牢固，以免脱落。

10）盖最后一块腹板合拢成箱型柱，合拢前应将箱内隔板位置引出划在外板上，以备熔化嘴焊缝超声波探伤检测时用。如果箱内隔板有三面焊的情况，则必须把不焊的一边标记在外面，在四道角焊缝的两端装好引弧板（注意:引弧板要符合规定并焊牢），交下道工序焊接。

11）焊接在专用胎架上进行，焊前必须按规定预热，焊接中要多次翻身，对称施焊并随时测量变形情况，包括弯曲、扭转、角尺度变形等，以便随时校正。焊后对焊缝进行探伤检验。

12）将熔化嘴焊孔钻穿，进行熔化嘴焊接。

13）焊后对箱型柱外形初步检查，对过大的变形进行校正。

14）校正到符合标准后，将钢柱放在平台上，用划线检验样杆划线，划线内容包括：四个面的中

心线；上、下口铳切或切割线和 100 mm检验线；标高线；连接板和附件安装位置线等。划线后送机加工铳头。

15）机加工结束后，安装附件并开好箱柱下端的坡口，安装附件要以眼孔中心为定位点，并需格外注意第一只眼孔距板边缘的距离，柱与柱之间的连接板留到预拼装时安装。下端割坡口时要注意保证角度与留根尺寸正确。

16）将上、下两节钢柱吊在平台（或预拼装胎架）上进行预拼装。

8结语

钢结构的主要构件由各种轧制型材经切割、装配、焊接等工序制造而成。构件的制造采用机械化度高的专业化生产，其工艺过程复杂、精度要求高。以上所介绍的箱型柱的制造工艺要领是经过实践验证的成熟技术，可供生产同类钢结构构件时参考借鉴。