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，安裝方式多為高強螺栓連接，因此焊接H型鋼的構(gòu)件制作工藝與高強螺栓安裝的質(zhì)量控制是廠房結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵，下面以某汽輪機廠房為例，對上述兩要點進行闡明。
該汽輪機廠房屋面為單坡網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架坡底底層標高為26.20 m，坡底球支座標高為28.54m，坡頂球支座標高為32.04m；跨度為39m，柱距為10m，地下室底板頂標高為-10.50m運轉(zhuǎn)層標高為+8.3m，除氧層標高為+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。
汽機房內(nèi)設(shè)兩臺85噸和20噸橋式起重機。其軌道頂標高21.60 m。汽機房外墻面為灰白色壓型鋼板，配灰藍色壓型鋼板色帶。
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，進行綜合考慮，按相關(guān)焊接工藝評定標準規(guī)定，在焊接前進行嚴格周密的焊接工藝評定試驗，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)定進行操作。
2、原材料矯正
鋼材在存放、運輸、吊裝等過程中不當(dāng)會引起變形，影響到號料的準確性，所以號料前應(yīng)將變形材料進行矯正。主要采用機械矯正的方法，如型鋼調(diào)直機、壓力機等設(shè)備進行矯正。
3、下料
根據(jù)圖紙尺寸進行鋼板排版，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)控多頭直條切割機進行切割，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行矯正。其主要變形為側(cè)彎，采用直線和三角形法進行火焰矯正。
5、組裝
采用H型鋼自動組對機進行組裝，組裝前，采用磨光機將焊接區(qū)進行除銹打磨；再將下翼緣吊入組裝機平臺，然后將腹板吊入組裝機平臺，操縱自動夾緊裝置，使腹板與翼緣中線同步前進，自動點焊，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)檢驗合格后，才能進行焊接。
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識焊工號,交專職檢驗人員,進行目視檢查。
7、焊后矯正
檢查鋼梁表面狀況，清除一切雜物。采用型鋼矯直機進行矯正時，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
焊接前進行焊接區(qū)的清理，檢查組對間隙是否符合標準；焊接加勁板時，由2名焊工從構(gòu)件中間向兩端進行對稱施焊。
焊接時先進行腹板焊縫的打底焊，后進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，進行另一側(cè)加勁板焊縫的打底、蓋面；再次翻身進行焊縫的蓋面，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壓力機進行矯正；對于超差的角變形，采用氧乙炔火焰進行矯正。
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，采用記號筆進行標識移植。
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，雨天進行遮蓋保護。
11、防火涂料施工
對構(gòu)件所需保護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、標準。
施工前必須對已進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。除塵處理合格后進行防火涂料的涂刷工作。
正式施工前，對各種涂料需進行小樣制作，嚴格按照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、高強螺栓施工安裝
1、安裝前準備
提供土建驗收報告，對預(yù)埋件進行驗收、復(fù)查，合格后辦理交接驗收。
進入安裝現(xiàn)場的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)是合格的產(chǎn)品。構(gòu)件進場后應(yīng)進行驗收，對構(gòu)件進行復(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)件進行100%的檢查，其它構(gòu)件進行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)件運輸通道、地面起重機行走路線等。構(gòu)件擺放必須整齊，構(gòu)件標識必須外露，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，進行總體一次性校正。
3、高強螺栓的存放
高強螺栓進場后，對制造廠提交的產(chǎn)品按緊固件驗收規(guī)則、包裝與標記的規(guī)定進行驗收。高強螺栓應(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，嚴禁現(xiàn)場隨意堆放，以防扭矩系數(shù)發(fā)生變化。
4、高強螺栓復(fù)驗
在高強螺栓安裝前必須對高強螺栓的扭矩系數(shù)進行復(fù)驗，其平均值和變動系數(shù)應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)高強螺栓連接的設(shè)計、施工及驗收規(guī)程》的要求。
高強螺栓連接的摩擦面處理必須滿足設(shè)計及《鋼結(jié)構(gòu)高強螺栓連接的設(shè)計、施工及驗收規(guī)程》的要求。處理好的摩擦面必須保持干燥、整潔。在安裝前需進行做加工廠提供的摩擦系數(shù)試件的復(fù)試工作。
5、高強螺栓安裝作業(yè)順序
高強螺栓安裝嚴格按照以下流程進行：
摩擦面處理→摩擦面抗滑移系數(shù)試驗→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
5.1摩擦面處理
用噴丸除銹法對磨擦表面進行噴丸處理，或者噴丸后生赤銹。連接板采用噴丸處理，使其表面粗糙度達到設(shè)計要求。
5.2摩擦面抗滑移系數(shù)試驗
安裝之前應(yīng)依照相關(guān)標準按批做抗滑移系數(shù)試驗，最小值應(yīng)符合設(shè)計要求。
5.3部件組裝
在組裝之前，待連接表面必須進行清理，除去浮銹、油漬、油漆或其它污染物。高強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)先進行干燥，并用柔軟的鋼絲刷除掉表面浮銹。
高強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)量不得少于高強螺栓總數(shù)量的1/3，但最少不得少于2個。施工時嚴禁用高強螺栓代替臨時螺栓，以防損傷螺紋，引起扭矩系數(shù)的變化。
在節(jié)點全部處理好后進行高強螺栓的安裝，高強螺栓穿入方向要求一致。安裝時嚴禁強行穿入螺栓，如螺栓不能穿入螺孔時應(yīng)用絞刀對螺孔進行修整，在用絞刀進行修整螺孔前應(yīng)將其四周的螺栓全部擰緊，并在連接板緊密貼合后進行。
先用手動板手進行初擰，初擰軸力一般為標準軸力的60％～80％但不得小于標準軸力的30％。初擰結(jié)束后用扭矩扳手進行終擰。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)過標定且合格，才能用于高強螺栓的緊固。通過擰緊螺母進行緊固。
為了使緊固工作毫無干擾地有序進行，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。初擰后的高強度螺栓應(yīng)作上標記。
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。
終擰后的高強度螺栓應(yīng)清除初擰標記,并在螺母上作上終擰標記。
5.6扭矩檢查
在待檢查的螺母和螺栓頭上做好標記，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)果的評定標準：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：在高強度螺栓擰緊檢查驗收合格后，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95%以上，修補后合格率100%，外形幾何尺寸也達到圖紙設(shè)計要求。
連接節(jié)點的高強螺栓一次驗收合格，吊車梁及鋼平臺在試運行中穩(wěn)定可靠，該工程順利通過監(jiān)理、業(yè)主驗收，表明所采用的焊接工藝及高強螺栓安裝的質(zhì)量控制是合適的。
