熔咀电渣焊在箱形柱隔板焊接中的应用熔咀电渣焊在箱形柱隔板焊接中的应用 熔咀电渣焊接技术在箱形柱隔板焊接中的应用 本钢矿山建设工程有限公司 路生贤 摘 要:熔咀电渣焊接在箱形柱中隔板与盖板焊接技术的应用,解决了没有办法进行隔板与盖板的焊接问题,本文对熔咀电渣焊接技术在箱形结构焊接进行了探讨和应用。 关键词:电渣焊接:工艺参数:隔板 在2007年本公司承担了本钢新1#高炉煤粉制备及喷吹站高层钢结构厂房的施工,该项工程由中冶赛迪工程技术股份有限公司设计,厂房建筑规划设计轴线根不同截面的箱形柱组成,该 -支撑...
熔咀电渣焊在箱形柱隔板焊接中的应用 熔咀电渣焊接技术在箱形柱隔板焊接中的应用 本钢矿山建设工程有限公司 路生贤 摘 要:熔咀电渣焊接在箱形柱中隔板与盖板焊接技术的应用,解决了没有办法进行隔板与盖板的焊接问题,本文对熔咀电渣焊接技术在箱形结构焊接进行了探讨和应用。 关键词:电渣焊接:工艺参数:隔板 在2007年本公司承担了本钢新1#高炉煤粉制备及喷吹站高层钢结构厂房的施工,该项工程由中冶赛迪工程技术股份有限公司设计,厂房建筑规划设计轴线根不同截面的箱形柱组成,该 -支撑结构体系,厂房整体的结构为十一层,一层层高7.4m,二结构为钢框架 层至十层并按工艺设施安装位置设计了不同的层高,总高度76.53m,柱行间在3-4行之间设置两道钢管式支撑,A-B-C设四道钢管支撑。钢柱采用焊接箱形截面,从底层至顶层箱形柱板厚从25mm变为16mm,截面尺:800X800X25mm变800X800X16mm,柱变截面设在58.800m-76.530m标高之间。 支撑体系设计为钢管结构与钢柱上设置的梁接头和支撑接头,采用常见的焊接连接形式,其钢梁节点采用钢衬垫熔透焊接。 箱形柱内封闭隔板间及柱内浇注(C50)混凝土为主结构形式。(见附图1-1) 箱形柱以其较好的受力特性在高层、超高层建筑中被广泛应用,本工程就是以截面尺寸为800X800X25mm和700X700X20mm、750X750X25m 400X400X20mm等不同规格的箱形柱为主要受力构件。设计钢材:Q235B 钢板厚度:16-25mm。 1 一、箱形柱制作中的施工难点 箱形柱制作中的施工难点在于在箱形柱的上下两面盖板与左右两面侧腹板组装后有一面盖板与连接的隔板无法焊接,(箱形柱内按各层钢平台梁的布置高度安装封闭式内隔板,以增加钢柱的刚度并利于平台和设备的承载)而按常规施工组装焊接方法不但施工困难,而且消耗高,施工效率低,力 焊接后变形大,矫直难度大,而大截面柱、梁矫正需要专用矫正设备才能完成,但还很达到设计的偏差要求,很难确保施工质量。 常规箱形柱隔板与盖板焊接示意图 箱形柱的四条主焊缝,采用埋弧自动焊接方法来完成,并通过作超声波探伤检验来确保施工质量。 2 为此经过查阅相关的技术资料后,确认可采用熔咀电渣焊接技术进行箱形柱隔板与盖板间的焊接,这项焊接技术,不但技术先进,而且操作方法简便,施工效率高,可确保焊接质量,可最大限度的减小焊接柱的变形,但此焊接技术目前在本钢建设工程技术改造中,没有先例可参考,本公司也是项 首次采用,因此经过多次焊接实验,在取得符合焊接规范标准的基础上,将此焊接技术应用于高层箱形柱的内隔板焊接,达到了预期的质量标准。 二、电渣熔咀焊的焊接原理 熔咀电渣焊是利用电流通过熔渣时,产生的电阻热作为热源,熔化母材和填充金属来进行焊接的一种工艺方法。它也属于自动焊的范围。 熔咀电渣焊一般在垂直,立焊位置进行焊接。电渣焊开始时,先在焊丝和引弧板之间产生电弧,电弧产生的热能使周围的焊剂熔化,成液态熔渣。待液态熔渣在被焊工件之间的空间内形成一定深度的熔池后,电弧熄灭,此时,由电弧焊过程转为电渣焊过程。由于液态熔渣具有一定的导电性,当焊接电流经过熔池传至工件时,产生大量电阻热,使熔池温度能够保持在1700?以上,同时,焊丝和被焊工件被熔池加热而熔化,形成金属熔池。焊接时,焊丝不断地送进并被熔化,熔池及渣池同时上升,下面的金属逐渐冷却凝固,形成焊缝。 电渣焊接方法有以下优点: 1.大厚度工件可以一次焊成。厚度在25毫米以上的工件,即使采用埋弧自动焊,也必须开坡进行多层焊接。使用电渣焊,由于渣池的加热范围比热量集中的电弧大得多,所以,很厚的工件,也可以用电渣焊一次焊成。提高了生产效率。 3 2.焊接
消耗少。电渣焊时,大厚工件也无需开焊接坡口,只需预留25-40mm的间隙,节约了钢材和填充金属,焊剂的消耗也只有埋弧焊的1/15左右。所以,对于大厚工件的焊接来说,电渣焊生产效率最高,生产成本最低。 3.焊缝质量比较好。电渣焊时,金属熔池上面覆盖着一定深度的渣池,既可以避免空气与金属熔池的接触,又使金属熔池冷却缓慢,液态金属停留时间长,有利于熔池中气体和杂质的排出,不易产生气孔、夹渣物等缺陷。 4.电渣焊一次焊成大厚度工件时,焊接速度相对比较慢,焊缝区在高温停留的时间较长,近焊缝区不易出现淬硬组织和冷裂纹,这对于焊接易淬火的钢种是比较有利的。但高温 时间停留过长,使热影响区比 其他焊接方法宽,晶粒粗大, 易产生过热组织,因此,近焊 缝区的机械性能有一定下降。 所以,对于重要的构件,焊后 0必须进行900以上的正火热 处理,以改善焊缝的性能。 熔咀电渣焊焊接原理图 4 焊丝 ?液态渣池(温 度高达1700, 引燃电弧?电弧焊 1900 ?),电 流(通过焊丝到焊剂 渣池,流向工 件) 电渣焊根据使用的电极形状,分为熔咀 电渣焊、 熔管电渣焊 焊接规范参数的选择三、 1.焊接设备选择: 面和上下盖根据箱形柱的实际截 板的厚度,本工程选用:成都焊接研 究所生产:ZD5-1250型电渣自动焊 机。 2.焊接材料选择: 箱形柱隔板与盖板电渣焊接方法 焊剂:要求熔化后形成的熔渣具有一定的导电性,采用高锰高硅中氟焊剂:HJ431 焊丝:采用含合金元素较高的焊丝:H08A ,3.2mm镀铜。 熔化咀焊极管:,10-12 SES熔化咀焊极管 长度:,10X1000mm 0在焊接前必须对焊剂和焊熔咀进行250X1h的烘干处理,保证焊接材料的干燥,达到产品说明书的要求。 5 3.焊接工艺参数的确定: 按本工程箱形柱上下翼板的厚度,按有关焊接规范选择焊接参数进行试件的试焊,并将试焊结果作焊接工艺评定,确认全部符合焊接工艺要求后,在进行钢柱上焊接。 四、箱形柱熔咀孔加工精度控制 宽板气割坡口后要送机加工钻熔化咀焊孔,焊孔用装配划线钢带划出。所有零件切割后必须校正才能用于装配。 将熔化咀焊孔钻穿,孔直径,24可进行熔化咀焊接。 而在箱形柱整体拼装后,按隔板安装的地方,预留出的铳点,利用钻床加工成孔,达到设计位置。 五、熔咀电渣焊接 1.焊接前的准备 本工程的箱形柱隔板的厚度为20-25mm不等,隔板与盖板的焊接采用熔嘴电渣焊,为确保柱在焊接中不变形,选用2台ZD5-1250型焊机,分别在箱形柱两侧采用相同的焊接规范进行焊接。(焊丝,3.2mm )施焊时前,将钢柱水平放置,保证电渣焊的焊缝垂直,也便于组装熔咀、引弧器和熄弧器,利于形成均匀稳定的熔池。 隔板焊丝 熔咀 夹板尺寸 坡口间隙 焊接电流 焊接电压 焊接速度 板厚 直径 外径 (mm) (mm) (A) (V) (cm/min) (mm) (mm) (mm) 厚度 宽度 错误! 20 , 10 20 50 20-25 350-450 32-34 1.5-2.3 ,3.2 25 ,3.2 ,12 20 50 20-25 380-460 32-40 1.5-2.1 将熔咀与焊机头固定,确认熔咀与孔的相对位置正确后,根据熔咀的位置安装安装引弧器和熄弧器。安装时,确保引弧器和熄弧器与钢柱密贴, 6 以防焊接时熔渣和熔池外漏。(可采用 5t千斤顶将引弧器与箱形柱顶严密)而缝隙可用黄泥进行密封。 引弧器采用工艺孔紫铜引弧器(8-10mm厚度紫铜板制作)在施焊前并加以适量引弧剂避免烧损紫铜,也利于尽快形成稳定熔池,保证引弧端的焊缝质量,并可反复使用。用粘土类材料制作熄弧器,可提高熄弧端的
面成型并减少修磨量,(或现场制作黄泥碗)粘土类使用效果较好。 2.焊接工艺 在焊接时按焊接工艺参数的进行施焊,而在焊接后,进行探伤检验达到焊接规范的技术要求。 1)引弧、造弧阶段 引弧前,可在箱型柱的工艺孔内预先放入一些铁屑,再洒上约15-20mm厚的一层焊剂,然后通电并送进焊丝引弧。引弧时焊接电压要比正常焊接电压高一点,焊接电流比正常焊接电流小一点,在正常焊接后,将焊接电压及焊接电流调到正常值,在焊接到距顶部约80-100mm时,将电压降1-2V。 将焊机启动,引弧焊剂熔化后,形成熔渣,焊接过程中,应按侧面板颜色适当调整熔咀的空间位置,使熔池中心位置,稳定燃烧。并根据渣池深度补充焊剂,使渣池深度控制在30-60mm。在焊接中应观察电流表和电压表的指示针变化,同时观察工件两侧面的温度的变化。 2)焊接阶段 在正常焊接阶段,必须保持焊接工艺参数的恒定,在操作中应注意经常测量渣池的深度,严格按工艺参数进行控制,保证稳定的焊接质量。 如果出现烧穿现象,必须降低送丝速度,并及时加入焊剂,以恢复到预定渣池深度。在焊接过程中不得任意改变焊接参数,保持渣池温度的恒定。 7 3)收尾阶段焊接收尾阶段的焊缝容易产生缩孔和裂缝,因此必须在引出板进行收尾。采用逐渐减小电流和电压到断电。断电后不能立即放掉渣池。防止生产裂纹。 熔咀电渣焊箱形柱隔板与盖板焊接示意图 电渣焊的返修是相当困难的,焊接过程中虽精心操作,但返修也是不可避免的,经探伤对需要返修的焊缝,必须进行返修。 4)返修方法: (1)通长范围内的返修可采用钻通孔的方法,钻制深孔较难,可采用精确号孔,从两端进行施钻,重新焊接。 (2)对端部较浅部位可采用碳弧气刨后,手工补焊的方法,对较深的端部缺陷也可采用施钻孔后局部重新焊接,对中间的局部缺陷可采用碳弧气刨母材后手工补焊。凡返修部位必须重新进行探伤检验,合格后可进下道工 8 序。 六、焊接质量控制 (经现场的焊接工艺实验确定的焊接参数,在箱形柱隔板与盖板焊接后,1 经作超声波探伤检验必须达到设计焊缝质量等级。 2(箱形柱焊接后的变形量应控制在规范的偏差内。 3(采用2台电渣焊机,在焊接时,使箱形柱在双面同时受热的情况下,控制了焊接变形,应达到施工规范的要求。 七、熔咀电渣焊接的应用前景 1(可在本钢基建、技改工程中推广和应用(大型箱形结构中隔板的焊接)。 2(技术可靠,焊接厚件时,生产效率高。 3(大厚度工件可一次焊成,任何厚度的工件都不需开坡口,只需焊接端面之间保持25,35mm的间隙即可一次焊成,省工省料,成本低。 4(焊缝金属比较纯净渣池机械保护好;熔池存在时间长,低熔点夹杂物和气体易排出,不易产生气体和夹渣;脱硫、脱磷充分。 5(电渣焊接头组织粗大,热影响区较宽,因焊速慢高温停滞时间长,焊后要进行正火处理。 6(熔咀电渣焊适用于焊接厚度20mm以上的厚板或大截面钢结构,并可焊接:碳钢、低合金钢、等建筑高层钢结构箱形柱、箱形梁等结构的焊接。 八、结束语 由于在本工程中采用电渣焊接工艺,使箱形柱隔板焊接的达到设计的基本要求,经超声波探伤一次合格率达到95%以上,并经局部返修达到工程设计的要求,提高了焊接效率。成功的解决了本公司的一项技术难题,为本钢类式工程的施工积累经验。 9
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