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深圳文化****樹釆用了鑄鋼件和無縫鋼管高空全位置連接形式，介紹異種材質(zhì)焊接工藝及焊接中節(jié)點(diǎn)變形控制。
深圳文化**采用了**樹結(jié)構(gòu)，**樹由主干（勁性混凝土）、樹枝（鋼管）和樹冠（玻璃幕墻）組 成，賦予樹的想象，起到建筑象征性雕塑的效果。**樹主干和各枝的連接處采用了鑄鋼節(jié)點(diǎn)，其形式 為多根（**多為10根）大直徑鋼管直接匯交,本工程的難點(diǎn)和**在于異種材質(zhì)焊接工藝的 確定及高空全位置焊接中節(jié)點(diǎn)變形控制。
1 施工準(zhǔn)備
1.1母材材質(zhì)的選定
**樹采用了鑄鋼件和無縫鋼管高空全位置連接形式。鑄鋼件材質(zhì)為ZG275-485H,本工程采用單一高溫回火的焊接后熱工藝，使 用履帶式紅外線加熱器進(jìn)行加熱和保溫，加熱范圍 以焊口**為基準(zhǔn)，每側(cè)不小于焊縫寬度的3倍。通過采取焊接預(yù)熱和后熱工藝，減少收縮應(yīng)力 （熱應(yīng)力）和焊接殘余應(yīng)力，有效減少了焊接變形。 2.2.6矯正措施若通過以上預(yù)防變形的措施，箱形 梁仍有微量變形或不符合工藝要求，可采用火焰加熱 矯正法，關(guān)鍵在于正確選擇加熱位置和加熱范圍。 設(shè)計、鑄造、施工等基礎(chǔ)上，接駁段采用半空心半實(shí)心 的鑄鋼節(jié)點(diǎn)，材料規(guī)格為《350 x 40和M50 x 40,無縫 鋼管材質(zhì)為Q345B,規(guī)格為4350X 19和M50 x 22。
1.2焊接施工部署及管理
**樹鑄鋼節(jié)點(diǎn)在整個結(jié)構(gòu)中起連接、承載、傳力作用，為高空全位置焊接，大部分接頭焊縫呈斜向 對接，仰側(cè)傾、爬坡焊極多，需經(jīng)常變換焊接參數(shù)和焊接位置。因此，必須采取合理的作業(yè)形式、工藝參數(shù)及質(zhì)量保證措施。根據(jù)焊接特點(diǎn)，選用功率強(qiáng)大、 性能先進(jìn)、操作者可隨時遠(yuǎn)距離手控電流、電壓變幅 的整流式多功能焊機(jī)。
通過采用先進(jìn)合理的工藝方法加嚴(yán)格科學(xué)的管 理，有效地控制了箱形梁制作中的焊接變形，經(jīng)焊后 檢査各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足圖紙、技術(shù)文件要求，并經(jīng)組對 后實(shí)現(xiàn)了 35m跨度的箱形梁高空一次性對接成功， 有效地保證了工程進(jìn)度和質(zhì)量。
少拉開一個整層來減少**樹在焊接中的變形:黃 金樹的焊接施工實(shí)行項(xiàng)目經(jīng)理?？兀こ碳夹g(shù)部、質(zhì) 量部特控下的工段長負(fù)責(zé)制。焊接的前期準(zhǔn)備、焊 工的資質(zhì)鑒定、工藝試驗(yàn)、焊材保管、烘烤領(lǐng)用、工序 擬定及交接等實(shí)行專人負(fù)責(zé)的管理制度。
2焊接工藝與步驟
**樹鑄鋼件與鋼管的焊接采用帶內(nèi)襯管V 形坡口，此坡口形式可減少焊縫斷面，減少根部與面 縫部收縮差，防止由于焊接應(yīng)力過度集中在近面縫 區(qū)產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象?，F(xiàn)場主要采用手工電弧焊焊接， 選用低氫型焊條E-5015,直徑3.2 ~ 4mm。整個焊接 過程須一次完成，嚴(yán)格控制返修，必須對各個工序嚴(yán) 格要求，確保焊接質(zhì)量達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求。
2.1 組對
組對前將鑄鋼件接頭坡口內(nèi)壁15 ~ 20mm的銹 蝕及污物仔細(xì)清除，用角向磨光機(jī)將凹陷處磨平。 坡口清理是工藝**，其表面不得有不平整、銹蝕現(xiàn) 象匚在組對時嚴(yán)禁對鑄鋼件進(jìn)行硬性敲打。 2.2校正，預(yù)留焊接收縮量
組對后應(yīng)用專用器具對同心度、曲率過度線認(rèn) 真核對，確認(rèn)無誤后，用千斤頂把接頭處坡口間隙頂 至收弧部大于起焊部1.5 ~ 2mm的焊接收縮量，以 保證整個焊接節(jié)點(diǎn)**終的收縮相等，避免焊接應(yīng)力 的產(chǎn)生，然后進(jìn)行定位焊。
2.3焊前防護(hù)及清理
鑄鋼件接頭處的焊接必須搭設(shè)操作平臺，做好 防風(fēng)雨措施。定位焊的始焊段與收弧處必須用角向 磨光機(jī)修磨成緩坡狀，分段檢査并確認(rèn)無未熔合、裂 紋、氣孔等焊前缺陷，清除飛濺及粉塵。
2.4焊前預(yù)熱
本工程采用的ZG275-485H鑄鋼件與Q345B無 縫鋼管在焊接時對預(yù)熱、層溫、后溫等要求較高。焊 前預(yù)熱即是加熱阻礙焊接區(qū)自由膨脹、收縮的部位， 使其達(dá)到預(yù)定的溫度值。其目的是消除焊接區(qū)段驟 冷驟熱差、蘊(yùn)含水分、減緩始焊層溫度散失，制約收 縮發(fā)生的時間。預(yù)熱范圍應(yīng)沿焊縫**兩側(cè)100mm 以內(nèi)進(jìn)行全位置均勻加熱。由于ZG275-485H（厚 40mm）與Q345B（厚19 ~ 22mm）的管壁厚度存在倍差 及鑄鋼節(jié)點(diǎn)為半空心半實(shí)心體，在對接接頭材料中 如果從焊縫**線算起，離開它的距離不同，溫度不 同，加熱和冷卻速度也不同，進(jìn)而在接頭金屬區(qū)域引 起不均勻的熱應(yīng)變，并由此產(chǎn)生熱應(yīng)力（理論上，在 約束固定的碳鋼結(jié)構(gòu)中，若焊接接頭金屬兩個相鄰 面間存在100龍的溫度差，所引起的不均勻熱應(yīng)力 能達(dá)到鋼材的屈服極限應(yīng)力值），故在本工程中采用 如下預(yù)熱溫度值:ZG275-485H 為 220 - 250 Y , Q345B 為18O-2OOY。當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到預(yù)定值后，恒溫20 -30min。溫度的測試須在離坡口 80 - 100mm處采 用遠(yuǎn)紅外溫度計進(jìn)行。加熱須繞管運(yùn)作，以免因加 熱不均勻、單點(diǎn)溫度過高而造成對鑄鋼件的損傷。 2.5正式焊接
2.5.1根部焊接全位置管-管對接接頭在焊接根 部時，應(yīng)自焊口的**處**線10mm處起弧至管 口的**處**線超過10mm左右止，完成半個焊 口的封底焊，另一半焊前應(yīng)將前半部分始焊與收尾 處修磨成緩坡狀，在前半部分焊縫上起弧至前半部 分結(jié)束焊縫上收弧，完成整個管口的封底焊接，確保 焊肉介于3.0 -3.5mm之間。
2.5.2填充層焊接在焊接填充層中，要注意保證 較高的層間溫度，使正在焊接的層次與已焊層特別 是近根部層的溫度差較小，從而使焊接接頭從壓應(yīng) 力狀態(tài)轉(zhuǎn)變成拉應(yīng)力狀態(tài)（焊縫厚度的1/2 -2/3時 易發(fā)生）的時間盡可能延長，從根本上避免冷熱裂紋 的產(chǎn)生。填充層焊接前應(yīng)特別注意剔除前層焊道上 的凸起部分與粘附在坡壁上的粉塵，注意消除坡口 邊沿條狀、豆?fàn)钗慈酆霞鞍枷輮A角。每道焊道應(yīng)保 持寬8-10mms厚3-4mm-運(yùn)焊時采用小“8”字方 式，焊接仰焊部位時釆用小直徑焊條，仰爬坡時電流 逐漸增大，在平焊部位再次增大電流密度焊接.在坡 口邊注意停頓，以便于焊縫金屬與母材的充分熔合。 在接近蓋面時應(yīng)注意均勻留出1.5-2mm的坡口深 度，不得傷及坡口邊，為面縫作好準(zhǔn)備。
2.5.3面層焊接面層焊接直接關(guān)系到焊接接頭 的外觀質(zhì)量能否滿足要求，因此應(yīng)注意選用小直徑 焊條，適中的電流、電壓值并在坡口邊熔合時間稍 長。水平固定口的寬幅小于焊條直徑的4~5倍時， 可不采用多道面縫，垂直與斜固定口須釆用多層多 道焊。嚴(yán)格執(zhí)行多層多道焊的原則，以控制線能量的 增加，焊縫嚴(yán)禁超高超寬。在焊道清理時盡量少用碳 弧氣刨，以免焊道表面附著的高碳晶粒無法完全清 除，致使焊縫內(nèi)含碳量增加，從而出現(xiàn)延遲裂紋。
2.5.4層間溫度在焊接過程中，焊縫的層間溫度 應(yīng)始終控制在120- 150^0要求焊接過程連續(xù)，若 出現(xiàn)停焊后的續(xù)焊，則必須加熱到規(guī)定值后，方可繼 續(xù)焊接。
2.6后熱與保溫（消氫處理）
焊接節(jié)點(diǎn)完成且尚未冷卻前進(jìn)行后熱與保溫處 理，即用氧-乙煥中性焰在焊縫兩側(cè)各100mm內(nèi)均
勻烘烤，使溫度控制在200 - 250r ,用至少4層石棉 布緊裹并用扎絲捆緊，保溫至少4h以上，以保證焊 縫的擴(kuò)散氫有足夠的時間逸出，消除氫脆的傾向，穩(wěn) 定金屬組織和尺寸，并消除部分殘余應(yīng)力。
2.7焊縫的清理與檢測
要求焊縫不得有凹陷、超高、氣孔、咬邊、未熔 合、裂紋等現(xiàn)象，在焊后至少24h后按《鋼焊縫手工 超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級）GB 11345-89對焊 縫進(jìn)行超聲波無損檢測，對重要承力節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行跟 蹤復(fù)檢監(jiān)測。
3焊接變形控制
3.1接頭全位置焊接順序
管對接后按天芯分2個半圓焊接，以仰焊部位 起焊、平焊部位收焊。釆用分段退焊形式減少焊接 變形。按仰焊一仰立焊—立焊一立平焊一平焊等焊 接順序施工。2個半圓分層對稱施焊，以控制焊接接 頭水平方向變形。釆用多層多道焊減少焊接變形。 3.2節(jié)點(diǎn)焊接順序
多個方向接頭的**樹鑄鋼節(jié)點(diǎn)，其安裝焊接 精度直接影響到與之相連的鋼管的安裝和另一端相 連的鑄鋼節(jié)點(diǎn),特別是要保證冠蓋關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)的精度- 依據(jù)工藝要求，采用局部熱矯改變主焊管的y, z指向，使之在無外力約 束條件下完成與鑄鋼節(jié)點(diǎn)的**接駁，來逐層消化**樹軀干部的變形。 通過從內(nèi)向外，先焊粗桿、再焊細(xì)桿，先焊收縮量較大節(jié)點(diǎn)、后焊收縮量較小節(jié)點(diǎn)，力求平面對稱施焊，先單獨(dú)后整體地分解約束力的合理順序，從根本上減少焊接變形。
3.3接頭反變形矯正
接頭完成施焊后，產(chǎn)生向上微彎變形，采取中性 火焰配合后熱過程矯正，按照上部加熱面積小于下 部加熱面積的方式改變熱后收縮比，從而恢復(fù)接頭 位置的平直。
本工程通過確定合理的焊接工藝、焊接方法及 焊接施工順序，成功地解決了樹狀結(jié)構(gòu)中異型材質(zhì) 的高空全位置焊接難題。