一、結(jié)構(gòu)介紹
重型鋼結(jié)構(gòu)廠房多為框架或排架結(jié)構(gòu)，設(shè)有一臺或多臺有重型吊車，在廠房內(nèi)一般布置一層或多層鋼結(jié)構(gòu)平臺，鋼結(jié)構(gòu)材料大多數(shù)為寬翼緣H型鋼，安裝方式多為高強(qiáng)螺栓連接，因此焊接H型鋼的構(gòu)件制作工藝與高強(qiáng)螺栓安裝的質(zhì)量控制是廠房結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵，下面以某汽輪機(jī)廠房為例，對上述兩要點(diǎn)進(jìn)行闡明。
該汽輪機(jī)廠房屋面為單坡網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架坡底底層標(biāo)高為26.20 m，坡底球支座標(biāo)高為28.54m，坡頂球支座標(biāo)高為32.04m；跨度為39m，柱距為10m，地下室底板頂標(biāo)高為-10.50m運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為+8.3m，除氧層標(biāo)高為+13.30m；在+8.25 米層，+13.25米層+29.4米層等均布置有H型鋼，材質(zhì)為Q235B，分別為HE700B、HE600A、HE500A等作為平臺梁，上鋪格柵板或花紋鋼板。工程量約為888噸。
汽機(jī)房內(nèi)設(shè)兩臺85噸和20噸橋式起重機(jī)。其軌道頂標(biāo)高21.60 m。汽機(jī)房外墻面為灰白色壓型鋼板，配灰藍(lán)色壓型鋼板色帶。
二、焊接H型鋼的制作工藝
本工程設(shè)計采用軋制H型鋼，型號為HE600A、HE700B、HE700A、HE500A。但因市場上采購不到設(shè)計要求的軋制H型鋼，通過設(shè)計變更認(rèn)可，采用焊接H型鋼。
1、 制作工藝方案確定
焊接H型鋼制作采用H型鋼生產(chǎn)自動流水線，焊接方式采用埋弧焊。
焊接工程師根據(jù)施工圖中所有焊接接頭型式，母材材質(zhì)、厚度、焊接位置，結(jié)合所采用焊接方法，進(jìn)行綜合考慮，按相關(guān)焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在焊接前進(jìn)行嚴(yán)格周密的焊接工藝評定試驗(yàn)，將評定報告中的焊接參數(shù)作為施焊的指導(dǎo)性文件。
焊工須參加相應(yīng)資格的焊工考試，合格后方可進(jìn)行相應(yīng)資格的焊接作業(yè)。所有參加焊接的焊工必須按照相應(yīng)的焊接工藝規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行操作。
2、原材料矯正
鋼材在存放、運(yùn)輸、吊裝等過程中不當(dāng)會引起變形，影響到號料的準(zhǔn)確性，所以號料前應(yīng)將變形材料進(jìn)行矯正。主要采用機(jī)械矯正的方法，如型鋼調(diào)直機(jī)、壓力機(jī)等設(shè)備進(jìn)行矯正。
3、下料
根據(jù)圖紙尺寸進(jìn)行鋼板排版，排版時預(yù)留焊接收縮余量和加工余量，余量為25～30mm；采用數(shù)控多頭直條切割機(jī)進(jìn)行切割，切割前，檢查氣源是否充足，割嘴是否暢通；切割過程中，觀察火焰是否正常；切割完畢，清除構(gòu)件表面的毛刺、飛濺、熔渣，并打磨光滑，構(gòu)件按編碼整齊擺放。
對于不夠長度的板料，橫向拼焊完畢后，再進(jìn)行縱向切割。
4、切割后的矯正
對于翼緣板和腹板經(jīng)過數(shù)控下料后產(chǎn)生的變形，采用火焰矯正的方法進(jìn)行矯正。其主要變形為側(cè)彎，采用直線和三角形法進(jìn)行火焰矯正。
5、組裝
采用H型鋼自動組對機(jī)進(jìn)行組裝，組裝前，采用磨光機(jī)將焊接區(qū)進(jìn)行除銹打磨；再將下翼緣吊入組裝機(jī)平臺，然后將腹板吊入組裝機(jī)平臺，操縱自動夾緊裝置，使腹板與翼緣中線同步前進(jìn)，自動點(diǎn)焊，最后，將構(gòu)件翻身，把上翼緣吊裝就位，自動組裝。
組裝完畢經(jīng)檢驗(yàn)合格后，才能進(jìn)行焊接。
6、焊接
焊接前檢查埋弧焊設(shè)備是否正常；焊劑、焊絲是否充足；焊接過程中及時觀察焊接運(yùn)行情況；焊縫焊接完畢后，及時清理焊縫表面缺陷，自檢合格后在指定位置用鋼印標(biāo)識焊工號,交專職檢驗(yàn)人員,進(jìn)行目視檢查。
7、焊后矯正
檢查鋼梁表面狀況，清除一切雜物。采用型鋼矯直機(jī)進(jìn)行矯正時，觀察矯正變形是否正常，每次矯正完畢，測量變形量，確定下次矯正量，直至矯正合格。
8、連接板和加勁板的焊接
焊接前進(jìn)行焊接區(qū)的清理，檢查組對間隙是否符合標(biāo)準(zhǔn)；焊接加勁板時，由2名焊工從構(gòu)件中間向兩端進(jìn)行對稱施焊。
焊接時先進(jìn)行腹板焊縫的打底焊，后進(jìn)行翼緣板焊縫的打底焊；在一側(cè)焊縫的打底焊結(jié)束后翻身，進(jìn)行另一側(cè)加勁板焊縫的打底、蓋面；再次翻身進(jìn)行焊縫的蓋面，以減少焊縫收縮和彎曲。
端頭板和加勁板、連接板的打底、填充和蓋面穿插進(jìn)行，以減少構(gòu)件的翻身次數(shù)。
9、焊后矯正
平臺梁的端頭板和加勁板、連接板的焊接變形主要是彎曲和角變形，焊接過程中主要通過合理的焊接順序和焊接參數(shù)來減少焊接變形。但因端頭板焊縫為單側(cè)，存在角變形。
對于超差的彎曲變形，采用500t壓力機(jī)進(jìn)行矯正；對于超差的角變形，采用氧乙炔火焰進(jìn)行矯正。
10、涂裝
按設(shè)計要求鋼結(jié)構(gòu)件表面底漆為：底漆：X06-1磷化底漆，兩道178環(huán)氧底漆；中間漆：兩道CH201高防腐涂料；面漆：兩道有色醇酸面漆。
采用噴砂除銹方法，在噴砂后4小時之內(nèi)必須涂裝，環(huán)境溫度宜在5?38℃之間，相對濕度不大于85%，并符合涂料產(chǎn)品說明書的要求。
對于現(xiàn)場安裝焊縫處留出30?50mm暫不涂裝，螺栓孔周圍50mm不涂裝，高強(qiáng)螺栓連接的摩擦面不涂裝；不涂裝部位用膠帶覆蓋，膠帶覆蓋須牢固
每道油漆涂裝后，構(gòu)件表面涂層應(yīng)均勻、附著良好，并達(dá)到設(shè)計及規(guī)范的要求。采用漆膜測厚儀，檢測漆膜厚度。
油漆涂裝合格后，采用記號筆進(jìn)行標(biāo)識移植。
施工環(huán)境要求：施工過程中，環(huán)境溫度宜高于3℃以上，雨天、構(gòu)件表面有結(jié)露或空氣濕度超過85%時不宜在室外施工。對未成膜的涂層，雨天進(jìn)行遮蓋保護(hù)。
11、防火涂料施工
對構(gòu)件所需保護(hù)部位采用防火涂料涂刷方式，鋼結(jié)構(gòu)表面防火涂料施工應(yīng)嚴(yán)格遵守GB14907-94《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》及其它相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。
施工前必須對已進(jìn)行過噴砂除銹處理并涂刷過防銹底漆的鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行除塵、去污等處理。方法可采用手工清理和鋼刷清理的方式。除塵處理合格后進(jìn)行防火涂料的涂刷工作。
正式施工前，對各種涂料需進(jìn)行小樣制作，嚴(yán)格按照GB14907-94《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》要求檢測，小樣合格，制定出防火涂料施工工藝。
為使防火涂料施工達(dá)到良好的附著力，第一遍應(yīng)薄薄涂刷，以覆蓋基材的70%以上，間隔24小時涂刷第二遍，涂刷厚度不超過300μm，以后每24小時涂刷一遍，最后防火涂料干膜厚度應(yīng)達(dá)到鋼梁耐火極限1h。
施工后涂層要求：施工后的涂層應(yīng)符合GB14907-94《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》的要求。防火涂料施工后涂層厚度80%及以上面積應(yīng)符合有關(guān)耐火極限的設(shè)計要求，且最薄處厚度不應(yīng)低于設(shè)計要求的85%。薄涂型防火涂料涂層表面裂紋寬度不應(yīng)大于0.5mm，厚涂型防火涂料涂層表面裂紋寬度不應(yīng)大于1mm。防火涂料不應(yīng)有誤涂、漏涂，涂層應(yīng)閉合無脫層、空鼓、明顯凹陷、粉化散和浮漿等外觀缺陷。
三、高強(qiáng)螺栓施工安裝
1、安裝前準(zhǔn)備
提供土建驗(yàn)收報告，對預(yù)埋件進(jìn)行驗(yàn)收、復(fù)查，合格后辦理交接驗(yàn)收。
進(jìn)入安裝現(xiàn)場的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)是合格的產(chǎn)品。構(gòu)件進(jìn)場后應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收，對構(gòu)件進(jìn)行復(fù)查，鋼構(gòu)件復(fù)查的項目主要是與安裝施工質(zhì)量有直接關(guān)系的數(shù)據(jù)，如外形幾何尺寸、螺栓孔大小和間距、節(jié)點(diǎn)摩擦面、構(gòu)件數(shù)量規(guī)格等，復(fù)查時對關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行100%的檢查，其它構(gòu)件進(jìn)行20～30%的抽檢，復(fù)查時應(yīng)做好全部的復(fù)檢記錄。對于由于倒運(yùn)造成的構(gòu)件變形，在施工現(xiàn)場要加以矯正。
安裝施工現(xiàn)場的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件堆放場地必須便于安裝、按施工平面布置圖堆放。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件堆放場地必須預(yù)留出構(gòu)件運(yùn)輸通道、地面起重機(jī)行走路線等。構(gòu)件擺放必須整齊，構(gòu)件標(biāo)識必須外露，便于核對、檢查和施工。
2、構(gòu)件吊裝
在鋼梁安裝施工前認(rèn)真檢查鋼梁安裝的連接尺寸，在所有安裝連接尺寸符合安裝要求后，利用汽車吊進(jìn)行鋼平臺的吊裝就位工作。
鋼梁就位時，為便于控制方向，起吊前應(yīng)在鋼梁兩端系兩根攬風(fēng)繩，鋼梁在起吊后就位前靠近就位點(diǎn)時，速度應(yīng)緩慢，以免鋼梁撞擊到柱子上。在第一榀鋼梁吊裝就位后用φ12鋼絲繩作纜風(fēng)繩作校正臨時固定，開始第二榀鋼梁吊裝就位。
在鋼梁安裝調(diào)整、固定完畢、整體結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定后，進(jìn)行總體一次性校正。
3、高強(qiáng)螺栓的存放
高強(qiáng)螺栓進(jìn)場后，對制造廠提交的產(chǎn)品按緊固件驗(yàn)收規(guī)則、包裝與標(biāo)記的規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收。高強(qiáng)螺栓應(yīng)存放在防潮、防雨、防塵的庫房里，并按型號、規(guī)格分類存放。安裝現(xiàn)場領(lǐng)取時，要按當(dāng)天使用部位領(lǐng)取相應(yīng)規(guī)格和數(shù)量的螺栓，嚴(yán)禁現(xiàn)場隨意堆放，以防扭矩系數(shù)發(fā)生變化。
4、高強(qiáng)螺栓復(fù)驗(yàn)
在高強(qiáng)螺栓安裝前必須對高強(qiáng)螺栓的扭矩系數(shù)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，其平均值和變動系數(shù)應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計、施工及驗(yàn)收規(guī)程》的要求。
高強(qiáng)螺栓連接的摩擦面處理必須滿足設(shè)計及《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計、施工及驗(yàn)收規(guī)程》的要求。處理好的摩擦面必須保持干燥、整潔。在安裝前需進(jìn)行做加工廠提供的摩擦系數(shù)試件的復(fù)試工作。
5、高強(qiáng)螺栓安裝作業(yè)順序
高強(qiáng)螺栓安裝嚴(yán)格按照以下流程進(jìn)行：
摩擦面處理→摩擦面抗滑移系數(shù)試驗(yàn)→部件組裝→檢查螺栓孔的同心度→確定施擰順序→裝入螺栓→初擰螺栓→終擰螺栓→扭矩檢查→防腐保護(hù)
5.1摩擦面處理
用噴丸除銹法對磨擦表面進(jìn)行噴丸處理，或者噴丸后生赤銹。連接板采用噴丸處理，使其表面粗糙度達(dá)到設(shè)計要求。
5.2摩擦面抗滑移系數(shù)試驗(yàn)
安裝之前應(yīng)依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)按批做抗滑移系數(shù)試驗(yàn)，最小值應(yīng)符合設(shè)計要求。
5.3部件組裝
在組裝之前，待連接表面必須進(jìn)行清理，除去浮銹、油漬、油漆或其它污染物。高強(qiáng)螺栓連接的板接觸面應(yīng)平整，并應(yīng)保持摩擦面干燥、整潔。如部件比較潮濕，應(yīng)先進(jìn)行干燥，并用柔軟的鋼絲刷除掉表面浮銹。
高強(qiáng)螺栓安裝前先用臨時普通螺栓和手動扳手將兩連接板摩擦面貼合，臨時螺栓數(shù)量不得少于高強(qiáng)螺栓總數(shù)量的1/3，但最少不得少于2個。施工時嚴(yán)禁用高強(qiáng)螺栓代替臨時螺栓，以防損傷螺紋，引起扭矩系數(shù)的變化。
在節(jié)點(diǎn)全部處理好后進(jìn)行高強(qiáng)螺栓的安裝，高強(qiáng)螺栓穿入方向要求一致。安裝時嚴(yán)禁強(qiáng)行穿入螺栓，如螺栓不能穿入螺孔時應(yīng)用絞刀對螺孔進(jìn)行修整，在用絞刀進(jìn)行修整螺孔前應(yīng)將其四周的螺栓全部擰緊，并在連接板緊密貼合后進(jìn)行。
先用手動板手進(jìn)行初擰，初擰軸力一般為標(biāo)準(zhǔn)軸力的60％～80％但不得小于標(biāo)準(zhǔn)軸力的30％。初擰結(jié)束后用扭矩扳手進(jìn)行終擰。并應(yīng)在當(dāng)天終擰完畢。
5.4初擰螺栓
所用的扭力扳手必須經(jīng)過標(biāo)定且合格，才能用于高強(qiáng)螺栓的緊固。通過擰緊螺母進(jìn)行緊固。
為了使緊固工作毫無干擾地有序進(jìn)行，且使螺栓的應(yīng)力正確均勻地分布，施擰必按一定的順序進(jìn)行。宜由螺栓群中央順序向外擰緊，并應(yīng)在當(dāng)天終擰完畢。
調(diào)整扳手扭矩值至終擰扭矩的70%。（當(dāng)采用液壓扭力扳手時為相應(yīng)的壓力值）
緊固螺栓至初始扭矩值。初擰后的高強(qiáng)度螺栓應(yīng)作上標(biāo)記。
5.5 終擰螺栓
將扭力扳手調(diào)至規(guī)定的扭矩值（當(dāng)采用液壓扭力扳手時為相應(yīng)的壓力值），緊固螺母至最終扭矩。
終擰后的高強(qiáng)度螺栓應(yīng)清除初擰標(biāo)記,并在螺母上作上終擰標(biāo)記。
5.6扭矩檢查
在待檢查的螺母和螺栓頭上做好標(biāo)記，然后將扭力扳手調(diào)至平均檢查扭矩。在螺帽最終擰緊狀態(tài)下，以平均檢查扭矩繼續(xù)擰緊螺母。
檢查結(jié)果的評定標(biāo)準(zhǔn)：在施加了平均檢查扭矩后，螺母被繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的角度應(yīng)大于50，對于10.9級螺栓不超過+12°。
如果螺母在檢查時超過+12°，應(yīng)調(diào)整扭力扳手至最終扭矩繼續(xù)擰緊達(dá)到最終扭矩值。如果螺母在檢查時小于5°，則螺栓應(yīng)更換。在“螺栓檢查表”中填寫檢查記錄。
5.7 防腐保護(hù)：在高強(qiáng)度螺栓擰緊檢查驗(yàn)收合格后，連接處板縫應(yīng)及時用中性密封材料封閉。在包括螺栓頭、墊圈和螺帽在內(nèi)的整個接頭上要涂刷和構(gòu)件防腐一樣的油漆。
四、結(jié)束語
焊后對焊接H型鋼的全熔透焊縫經(jīng)100%超聲波檢查，未發(fā)現(xiàn)焊接裂紋、三維缺陷（氣孔、夾渣），一次合格率達(dá)95%以上，修補(bǔ)后合格率100%，外形幾何尺寸也達(dá)到圖紙設(shè)計要求。
連接節(jié)點(diǎn)的高強(qiáng)螺栓一次驗(yàn)收合格，吊車梁及鋼平臺在試運(yùn)行中穩(wěn)定可靠，該工程順利通過監(jiān)理、業(yè)主驗(yàn)收，表明所采用的焊接工藝及高強(qiáng)螺栓安裝的質(zhì)量控制是合適的。
