弧形钢桁架结构加工工艺

弧形钢桁架结构加工工艺

第一节钢结构制作重点和技术难点

一、钢结构制作的重点

(1)各个场馆屋面弧形桁架的制作。

(2)南、北艺术墙立柱及屋架的制作。

(3)标志塔的制作。

二、钢结构制作的难点

(1)大剧院屋面弧形桁架共计55幅，其它场馆共计83幅，

其中最长的两幅位于大剧院内，编号为0TR03、0TR04,这两幅

弧形架跨度高达57米，重量为11.479吨，上、下弦杆由6245X12,

腹杆由@121X8钢管组成的平面桁架，材质均为Q235Bo整个弧形

桁架在制作过程中，如何保证桁架的空间立体尺寸精度成为本工

程质量控制的重点和难点。

(2)南、北艺术墙立柱与Z轴方向有倾角，其中部分立柱重

量大、高度大，制作难度大。尤其在北艺术墙中NTR2A柱子最重、

最高，整根柱子长度高大40.5米，重量为52.562吨，下部是由

6600X40、上部由6600X20的钢管组成弦杆，6245X10的钢管

组成腹杆，整个柱子为组合式桁架，材质为Q235B。整个南、北

艺术墙优美的流线型曲线的完美体现，关键在于柱子的制作精度,

这也成为工程的又一个难点。

(3)标志塔是由内筒、外筒及支撑筋板组成，材质为Q345B,

所有连接焊缝均为全融透焊缝.焊缝等级为一级.标志塔塔尖标

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高为+60.000米，其中钢结构部分标高为46.125米，标志塔底部

标高为+6.000米,整个钢结构部分全长为40.125米，其中内筒为

直径1500mm,长度为34米，外筒为一个最大直径3000mm变化的

一个圆锥体。筒体长度长约40余米，运输困难，筒体的直径过大,

超乎常规，制作难度非常大。所有连接焊缝均为全融透焊缝，焊缝

等级为一级，焊接工艺的选择要求非常高，焊接难度超乎常规。

三、施工策略

⑴制作厂内分段制作，厂内整体预拼装策略。

对于超大弧形桁架、艺术墙超大组合式柱子、以及标志塔柱

等，我公司制作时将按照规范要求进行厂内分段制作，整体预拼

装，施工现场组对总拼策略。

⑵突破、创新策略

针对部分结构制作难度超乎常规，我公司技术人员在技术上

进行了突破、创新。例如标志塔筒的制作，外筒与支撑筋板的焊

接采用了外敷焊接接点，保证了一级焊缝的质量要求。支撑筋板

接口处采用了筋板相互错开200毫米，这样做提高了塔筒的安全

度和抗震性能，减少了焊接变形和焊接应力，也提高了安装精度。

⑶规模化策略

对相同或相似的构件我公司采取规模化生产，以保证制作的

进度。

⑷高科技策略

对于组合式桁架的施工图绘制、下料程序编制，我公司均采

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用目前最为先进的软件进行如AUT0CAD2004.3DMAX.XSTEEL等，

以保证图纸的准确度。我公司制作时将承诺使用本公司最为先进

的设备进行加工生产。如五轴数控相贯面切割机（型号为：

HID-6000EH）,六轴数控相贯面切割机（型号为：HID-900MTS）

等设备进行。

⑸预拱策略

对于跨度在24米以上的桁架我公司为保证整体结构的精度,

在制作时采取预先起拱策略，以保证精度

第二节桁架制作工艺

一、桁架的结构形式

大剧院及其它场馆主桁架为弧形桁架，最大截面为2.4米。

最大的桁架的上、下弦杆由由245X12,腹杆由@121X8钢管组成

（如上图所示），材质为Q345Bo

二、桁架制作工艺

本工程桁架主要五个场馆钢管桁架，钢管桁架制作主要为采

购成品钢管进行相贯面切割下料。钢管桁架构件在发货至现场之

前，必须进行工厂预拼装。

2.1工艺流程

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2.2桁架分段要求

在工厂制作时，将桁架分为10T2m长一段（主要是指弦杆

超12米在运输工作上有一定的困难），每段对接位置上下弦杆不

应在同一平面，而应错开300-500mm。

考虑构件形状尺寸大小、单位体积重量，为保证工期、构件

质量。拟采用在工厂下料、小段组装、整体预拼装、焊接、矫正、

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喷砂、涂装后，构件主要以杆件、半成品运输到现场进行组拼装

和安装。

2.3桁架制作

⑴弦杆弯曲

①、圆管的弯制，由于本工程钢管桁架的钢管管径较大，因

此我公司对于钢管的弯曲加工将采用液压弯管机冷弯成形，在弯

曲钢管时，配备弯管机使用的各种规格尺寸的专用弯曲钢模，不

但可在弯曲过程中严格控制弯曲半径和钢管壁厚减薄量，弯曲钢

模还可最大限度地减少钢管弯曲时受力部位的变形。

②、本工程桁架结构的弦杆，在组装前须进行弯管加工。综

合考虑弯管的曲率、管径，拟采用数控胎模立体弯管曲机

(CDW245-500T)：液压动力500T,通过更换不同压模具可以弯

最大钢管①900x40mm、最小曲率10000mm；数控弯管机(CDW27Y)：

弯曲管材规格W①550x25mm、最大弯曲角度190。、最小弯曲半径

5000mm；立体弯管机进行钢管弯曲制作。

根据桁架下弦杆件的曲率进行钢管弯管，杆件在相贯面切割

好后采用长冶锻压设备厂提供的CDW245-500T和弯曲机CDW27Y

进行冷弯立体全功能数控弯管机加工，加工时根据杆件半径及弯

曲半径选用合适的胎模进行弯曲，同时根据杆件的各向弯曲曲率

等的三维模型数据转换为PLC控制程序输入弯管机控制器内进

行加工。同时，弯曲时应考虑自然复原性变形，并根据经验数据

适当加大弯曲曲率半径。制作后的材料不应有明显凹痕、缺口以

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及几何尺寸、形状位置不符合要求的现象。

⑵钢管下料前工艺准备

①确定工艺分离面

加工时杆件分界面在两相邻节点的距离的1/4处，且各弦

杆应错位，安装时对接的间隙是两侧管端各占一半。

②工艺试验

用同类管子及节点形式，进行三个节点以上的桁架段的工艺

试验：预拼装焊接后，测量其收缩量。

安装时对接接头的收缩量的测定，此举主要是由于现场安装

时的对接，在耳板夹固情况下（耳板及连接板抛丸处理成摩擦面）,

进行焊接，焊完冷却卸下螺栓后测量。

根据经验值：弦杆每段放焊接收缩余量2-5mm。对腹杆等杆

件放焊接收缩lmmo

⑶钢管的下料

腹杆与上、下弦杆之间为焊接连接，而且大部分焊缝需要熔

透，为保证焊接质减少焊接变形，采取以下措施：

①切割设备

钢管相贯杆件的切割采用数控相贯线切割机，它能根据事先

编制的放样程序在计算机控制下自动切割，所以对相贯钢管的切

割来说，切割程序的编制极为重要。按照数控切割集成软件

PIPE-COAST.WIN3D.CAD等并结合Xsteel、AUTOCAD等软件实

现这一目标。

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相贯面等离子-火焰管材数控切割机

HID-600EH

设备名相贯面等离十火焰型

HID-300MTS

号.

称：管材数控切割机

HID-900MTS

制造厂

日本丸秀工机株式会社

商：

功能：主要用于管材各种位置联接件的相贯面切断、剖口加工、

电脑三维自动控制

主要技术参数：可切割圆管材直径W①900mm方

管:700*700mm

管材臂厚W80mm长度W15000mm

制件精度：长度W设定值土1.0mm相贯面曲率W设定值土

1.0mm

钢（方）管相贯线接头的相贯面切割采用从日本引进，目前国

际上最先进的五轴相贯线切割机HID-6000EH（日本丸秀）、六轴相贯

线切割机HID-300MTS、六轴相贯线切割机HID-900MTS加工，其整个

过程通过计算机1：1模拟设计，输出指令，实现无图纸化加工，相

贯线及坡口一次成形，为高质量地完成相贯面切割，提供了充分的

必要条件。

②杆件切割长度的确定：通过试验事先确定各种规格杆件预

留的焊接收缩量，在计算杆件钢管的断料长度时计入预留的焊接

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收缩量和钢管端面机械削坡口的加工余量。

③切割相贯线管口的检验：先由原尺寸通过计算机把相贯线

的展开图在透明的塑料薄膜上按1:1绘制成检验用型板，型板

上标上管件的编号。检验时将型板根据线标志紧贴在相贯线管口,

据以检验吻合程度。经过长期实践，证明为检验相贯线管口准确

度的最佳方法。

④切割长度的检验：原寸放样人员对每根杆件都有一一对应

的加工票标示杆件的长度，车间切割机操作员每完成一根构件的

切割必须检查构件的长度并填表记录。

⑤管件切割精度：采用等离子切割能使偏差控制在±lmm,

以较高的切割精度来保证桁架的制造质量和尺寸精度。

⑥切割件的管理：加工后的管件放入专用的贮存架上，以保

护管件的加工面。

⑦放样切割流程

⑧成品相贯面钢管允许误差

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杆件园度△<0.It,且W

（含弯圆后）2.0

P

杆件对接d<0.It,且W

错边3.0

2.4预拼装

本工程桁架截面大的，均采取在工厂整体预拼装，分段运至

现场拼装的方案。

⑴分段组装应在坚实、稳固的专用胎架上进行，其支撑基准

水平偏差允许W2.0mm。

上弦杆腹杆下弦杆

胎架

地面

预拼装胎架示意图

⑵组装时，在组装平台上划出钢桁架的中心轴线，弦杆轮廓

线，节点中心，并做好标记。

⑶安装专用分段组装胎架，胎架应设置在距节点位置，胎架

上设置标高标记，以备随时复测，防止变形，水平弦杆中点打上

中心标记。

⑷分段组装时先用定位模板定位下弦杆，然后在调整模块上

放置上弦杆，用活动夹头固定。

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⑸从分段中心向两边依次组装水平弦杆、腹杆。组装过程

中，通过可调上弦杆的移动，把每一节点的水平弦杆，腹杆就位，

定位检测合格后，立即用卡码使上弦杆完全固定。

⑹按上述方法分别组装各分段构件，出胎前各分段之间必须

经过整体预拼接，并在上、下弦杆处设置拼接定位连接板。

⑺对出胎钢桁架分段进行除尘、除锈、补涂及完整性验收。

2.5钢桁架制作工艺措施要点

⑴组装前，所有零部件必须单件制作验收合格，方可组装；

⑵在胎架上组装过程中，不得对构件进行切割修正；

⑶组装构件各种控制标记应醒目表示，并与组装胎架相一致;

⑷组装中所有构件应按施工图控制尺寸，各杆件的受力线应

汇交于设计点，并完全处于自由状态，不允许有外力强制固定；

⑸分段预拼接时宜按钢桁架实际就位状态进行，以便检查；

⑹严格工序质量检查，拼装制作时的钢卷尺等应统一校核，

确保后续工序的制作精度和拼装顺利；

⑺下料时应考虑构件焊接收缩量和组拼起拱量。

第三节标志塔的制作工艺

整个筒体长度约53.46米，因此我们将其分成14段,从下往

上每约2.5-4米分为一段，最后一段为10.26米。下面从+5.25

米到+7.63米段阐述制作工艺，其余施工段方法与该施工段一样。

々k制午闻I

二、内筒制作工艺

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(1)组立

NOO

卷管对接

__1_

环缝焊接+

_________

UT检查

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（2）、加工制作要领

1）、原尺寸制作要领：

制作前钢材（矫正后）表面不应有明显的凹面或损伤，划痕

深度不得大于0.5mm,钢材矫正后的允许偏差，其局部的平面度

允许误差为1.00毫米。

筒体内纵缝、环缝处的坡口型式

板端部的弯曲如下要求：

长度为4t（t为板厚）

2）、钢板的卷管

A、钢板的放置：卷管的纵缝、环缝的坡口大小不同，因此

卷板前一不定期要确认里面侧是否朝上，以保证坡口方向的正确

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性。

B、圆度检查：

利用型板进行检查，型板尺寸为1000mm长，检查的方法如

下：

3）、钢管的大组立：

根据施工安装方案，本工程内筒八米分一段，故钢管组立按

三段划分。

A、首先进行组立平台的设置，保证平台的水平，并且在平

台上划中心线（4芯）的投影。

B、平台划线精度△★（）.5mm

C、然后按下图进行组立，检查投影点的偏差以确保中心度。

D、对接时相邻卷管的纵缝必须错开200mm以上。

4）、筒体内纵缝、环缝的焊接

焊接顺序：首先进行钢管内焊缝的焊接（埋弧焊），外侧先

用炭刨清根，再用埋弧焊接；

焊接设备：采用我厂专用的钢管焊接机进行焊接，如下图：

5）、焊接参数

A、手工焊

直径电流电压

①3.2150A32V

①4.0220A38V

B、二氧化碳气保焊

第16页共50页

直径电流电压

250—

①1.232V

280A

300—

①1.434V

340A

C、埋弧焊

直径电流电压

500—

①4.030—32V

550A

600—

①5.030—34V

700A

三、外筒的制作工艺

1）、下料

下料前钢材（矫正后）表面不应有明显的凹面或损伤，划痕

深度不得大于0.5mm,钢材矫正后的允许偏差，其局部的平面度

允许误差为1.00毫米。

2）、端部弯曲

3）、上3000T压力机进行压制，该压力机最长可压制12米,

直径为5米，厚度为50毫米的各类锥筒体构件，可满足本工程的

需要，

4）、锥筒体的焊接

焊接顺序：首先进行锥筒内焊缝的焊接（埋弧焊），外侧先

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用炭刨清根，再用埋弧焊接；

焊接设备：采用我厂专用的钢管焊接机进行焊接，如下图:

焊接参数

A、手工焊

直径电流电压

①3.2150A32V

①4.0220A38V

B、二氧化碳气保焊

直径电流电压

250—

01.232V

280A

300—

01.434V

340A

C、埋弧焊

直径电流电压

500—

①4.030—32V

550A

600—

①5.030—34V

700A

4）、锥筒体的切割、坡口。

第18页共50页

外圆筒与支撑筋板采用坡口焊接，因此瓦片需开坡口，外圆

锥筒体与支撑筋板的连接节点示意图如下

3、支撑筋板的下料

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支撑筋板的下料允许偏差与外筒体的下料偏差一样.

支撑筋板的下料形式，分为两种，与外筒和内筒的，两种剖口

形式不同。

与外筒的剖口意图

与内筒的剖口示意图

ui丫）

4、支承筋板与内筒体的焊接

第20页共50页

支撑筋板与内筒体的焊接在专用的支架上进行，采用C02气

体保护焊,反面清根的焊接工艺进行。

5、外圆锥形瓦块与支撑筋板焊接

外筒与筋板焊接采用半自动埋弧焊机进行焊接，焊接参数

为

直径电流电压

500—

①4.030—32V

550A

600—

05.030—34V

700A

6、标志塔分段制作完毕示意图:

第21页共50页

2580

1290

750

8

5⑥

螭①⑯

3

1351

2703

第四节屋面顶部中心环的制作工艺

—X结构特点

中心环是由钢板卷制而成，最大直径为2900mm,,其中夹

筋板分为竖向筋板和环向加筋板，筋板的厚度分别为30mm.25mm,

所有的材质均为Q345B。连接焊缝均为一级焊缝。

二、制作工艺流程

3.1内筒及外筒的筒体制作

在标志塔一节中有大直径钢管详细的加工工艺，使用的

3000T压力机进行筒体的压制，本节中不在详细叙述。

3.2竖向筋板及环向筋板的下料

竖向筋板及环形筋板的下料，采用数控切割机（型号为

CNG-1000：）进行，竖向筋板与内筒及外筒采用双面坡口反面清根

第23页共50页

的焊接形式进行焊接

3.2竖向筋板及环向筋板的焊接

竖向筋板与内筒体的焊接在专用的支架上进行，采用C02

气体保护焊,反面清根的焊接工艺进行。

3.3、第一道环形筋板与与内筒及竖向筋板的焊接

环形筋板与内筒、外筒及竖向筋板均采用单边坡口焊，其坡

口形式如下图所示：

环形筋板与内、外筒及竖向筋板的焊接全部采用手工电弧捍

焊接工艺参数见工厂焊接一节。

第五节焊接球制作工艺

一、工艺流程

(1)流程框图

0

n

提交监理验收

冲装一।_________油漆检查

u

合格出厂।

(2)流程示意图

焊接空心球制作工艺流程图

L放样、下料

2.半球体压制、

切割余量、坡口

1)

第

3.装焊球体内

部十字加劲板

\)

4.组装半球并

焊接

第26页共50页

/\

5.完工测量及矫正

-----------------------［靠栅

标准角尺

焊接球

\________/

二、焊接球节点制作工艺说明

(1)先按照设计图纸空心球的规格，制订出合适的加工压模,

上下压模必须考虑钢板的减薄量及脱模方便。

(2)钢球的压制，采用热压法进行加工，在专用压模上用油压

机

进行上下半球的压制，压制时要求先将钢板放入窄口炉中进

行均匀加热，温度控制在900T000团左右，但不能过火，以免损坏

钢板内部组织，另外钢板加热时，必须注意温度一定要均匀，否则

对于钢球的压制成型影响较大。

(3)钢球压制时要注意钢板表面的拉毛现象，可通过调正压

模和

加热温度来加以控制。

(4)钢球压制后，待完全冷却，检查钢板外表面的质量，不得

有明

显的裂纹和凹凸不平现象，并经专职检查员验收合格后才能

送入下道工序，对于不合格的钢球，应分开堆放并处理。

第27页共50页

⑸将检查合格的钢球(半只)吊入专用平台上进行划线，把

球固

定，用划针盘拖动划线的方法划出上口的余量，然后再吊上

钢球专用切割机上进行切割余量和坡口切割。

(6)将验收合格的两半球进行坡口打磨，直至露出金属光泽,

再和中间加劲肋板进行拼装，拼装时必须保证对接错边量和坡口

间隙尺寸以及钢球直径；定位焊并经检验后送入钢球专用焊接机

上进行钢球的焊接。

(7)焊后进行100%超声波探伤,探伤合格后将焊缝表面余高

进行批平磨光，送冲砂油漆(与支座焊接的暂不冲砂油漆)，提交

验收。

(8)焊接球成品件应达到如下要求：

①球焊缝应与球外表平齐，允许偏差±0.5。测量方法：用

焊缝

量规，沿焊缝周长等分取8个点检查。

②直径误差：当球直径DW300时，允许偏差±1.5；

当球直径D>300时，允许偏差±2.5；

检验方法：用卡钳及游标尺检查，每个球各向测量三个点。

③成品球圆度误差：当球直径DW300时，允许偏差W1.5；

当球直径D>300时，允许偏差W2.5；

检验方法：用卡钳及游标尺检查，每个球测三对，每对互成

90度，以三对直径差的平均值计。

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④两个半球对边错口量，允许偏差W0.1；

检验方法：用套模及游标尺检查，每球取最大错边处一点。

(9)将检查合格的成品球做好标记，包装入库待运。

第六节除锈和涂装工艺

一、抛丸除锈

所有的钢构件在涂装前应进行除锈后方可进行涂装。除锈主

要采用抛丸除锈工艺方法，在全自动、全封闭的美国藩帮公司生

产的抛丸除锈机中进行。抛丸除锈可以提高钢材的疲劳强度和抗

腐蚀应力，并提高漆膜的附着力。

抛丸除锈后钢构件表面质量应符合现行国家标准《涂装前钢

材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923-88)o除锈等级达到Sa2.5

级，同时钢构件在抛丸除锈时应主要以下一些质量保证措施：

(1)除锈前应对钢构件进行边缘加工，去除毛刺、焊渣、

焊接飞溅物及污垢等。

(2)除锈时，施工环境相对湿度不应大于85%,钢材表面

温度应高于空气露点温度32以上。

(3)抛丸除锈使用的磨料必须符合质量标准和工艺要求。

(4)经除锈后的钢结构表面，应用毛刷等工具清扫，或用

干净的压缩空气吹净锈尘和残余磨料，然后方可进行下道工序。

(5)钢构件除锈经验收合格后，应在3h内(车间)涂完第

一道底漆。

(6)除锈合格后的钢构件表面，如在涂底漆前已返锈，需

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重新除锈，如果返锈不严重，可只进行轻度抛丸处理即可，同样

也需经清理后，才可涂底漆。

二、涂装工艺

钢构件除锈及涂装技术要求一览表

设计要

涂装要求备注

号求

无油、

1表面净化处理GB11373

干燥

r

N喷砂除锈处理Sal/2GB8923

表面粗糙度GB11373

高压无气喷涂工厂

L水性无机富锌底漆

涂装

高压无气喷涂工厂

匚环氧封闭漆40um

涂装

人工涂刷，现场涂

e环氧云铁中间漆lOOum

装

L丙烯酸聚硅氧烷面人工涂刷，现场涂

50um

漆装

除锈合格后的构件应立即进行表面清理，并喷涂防锈底漆,

油漆的要求应按设计规定，油漆的工艺应按作业指导书和相应品

种的油漆和使用说明书进行作业，油漆时的环境温度和湿度由温

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湿度计控制以确保符合相应品种油漆工艺的要求，喷涂的厚度由

测厚仪检验控制，每道油漆的厚度应按使用说明书控制。油漆后,

应由专人按图纸要求做上标识，构件的主要标识有拼装号码，构

件编号等标记和标识。主要采用设备：美国固瑞克高压无气喷漆

机喷涂。

2.1施工工艺

2.1.1施工气候条件的控制

a.涂装涂料时必须注意的主要因素是钢材表面状况、钢材温

度和涂装时的大气环境。通常涂装施工工作应该在5C以上，相

对湿度应在85%以下的气候条件中进行。

b.以温度计测定钢材温度，用湿度计测出相对湿度，然后计

算其露点，当钢材温度低于露点以上3七时，由于表面凝结水份

而不能涂装，必须高于露点3七才能施工。

c.当气温在5七以下的低温条件下，造成防腐涂料的固化速

度减慢，甚至停止固化，视涂层表干速度，可采用提高工件温度，

降低空气湿度及加强空气流通的办法解决。

d.气温在3(TC以上的恶劣条件下施工时，由于溶剂挥发很

快，必须采用加入油漆自身重量约5%的稀释剂进行稀释后才能

施工。

2.1.2基底处理

a.表面涂装前，必须清除一切污垢，以及搁置期间产生的锈

蚀和老化物，运输、装配过程中的部位及损伤部位和缺陷处均须

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进行重新除锈。

b.采用稀释剂或清洗剂除去油脂、润滑油、溶剂、上述作为

隐蔽工程，填写隐蔽工程验收单，交监理或业主验收合格后方可

施工

2.1.3涂装施工

a.防腐涂料出厂时应提供符合国家标准的检验报告，并附有

品种名称、型号、技术性能、制造批号、贮存日期、使用说明书

及产品合格证。

b.施工应备有各种计量器具、配料桶、搅拌器按不同材料说

明书中的使用方法进行分别配制，充分搅拌。

c.对于双组份的防腐涂料应严格按比例配制，搅拌后进行熟

化后方可使用。

d.施工可采用喷涂的方法进行。

e.施工人员应经过专业培训和实际施工培训，并持证上岗。

f.喷涂防腐材料应按顺序进行，先喷底漆，使底层完全干燥

后方可进行封闭漆的喷涂施工，做到每道工序严格受控。

g.施工完的涂层应表面光滑、轮廓清晰、色泽均匀一致、无

脱层、不空鼓、无流挂、无针孔，膜层厚度应达到技术指标规定

要求。

h.漆膜厚度是使防腐涂料能够发挥最佳性能，足够漆膜厚度

是极其重要的。因此，必须严格控制厚度，施工时应按使用量进

行涂装，经常使用湿膜测厚仪测定湿膜厚度，以控制干膜厚度并

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保证厚度均匀。

不同类型的材料其涂装间隔各有不同，在施工时应按每种涂

料的各自要求进行施工，其涂装间隔时间不能超过说明书中最长

间隔时间，否则将会影响漆膜层间的附着力，造成漆膜剥落。

2.2工艺及技术要求

2.2.1涂装前准备

构件在涂装前，应按涂装工艺的要求，对构件进行边缘加工,

去除毛刺、焊渣、焊接飞溅物及污垢等，并按设计要求对构件表

面进行抛丸除锈处理。表面处理要求达到Sa2.5级，除锈等级按

GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》。

2.2.2涂装工艺及技术措施

根据工程设计规定，涂装采用措施如下：

①涂装工艺方案：工厂内先涂底漆和中间漆。

②施工方法：工厂内涂装采用美国固瑞克高压无气喷涂机喷

涂涂装，在工地现场的油漆补涂，工地现场油漆补涂采用空气压

缩喷涂和手工刷涂。

③钢构件涂装工艺控制要点

a.施工条件：气温5P〜35T,相对湿度W85%,在有雨、雾和

较大灰尘条件下不可施工，底材温度大于6(rc时暂定施工。

b.表面除锈处理后3小时内进行第一道底漆的涂装，焊接部

位在72小时之内涂装，否则匀应作相应的除锈措施。

c.喷涂前要对涂料进行充分的搅拌，使涂料混合均匀。

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d.若前道涂料涂装时间过久，涂后道涂料时应用水砂纸打毛,

清除掉表面灰尘污物后再涂装，以保证层间附着力。

e.施工所用工具应清洁平燥，涂漆不得混入水份及其它杂质,

涂料现配现用，须在8小时内用完。

f.漆膜未干化之前，应采取保护措施。

g.为保证焊缝边角、棱角处等部位的漆膜厚度，在进行大面

积喷涂之前应先手工刷涂一道。

h.严格按产品说明书规定的混合配比，稀释剂、喷涂压力、

涂装间隔时间等参数要求施工。

i.涂装人员必须持证上岗，上岗前由技术人员进行涂装要求

技术交底。

2.2.3对于以下工厂不油漆的部位，应采用易清除的胶布或

用纸板角将其包裹起来等其他措施进行隔离后，再进行喷涂。

a、工地焊接处，在焊接线两侧各100mm—200nlm范围；

b、摩擦型高强螺栓连接摩擦面；

c、预定实施工地超声波检查部分；

d、构件与混凝土接触面；

第七节工厂焊接

一、焊接技术工艺规程

本工程钢结构制作有大量的焊接工作，焊接的质量好坏直接

关系到构件制作的质量，因此控制焊接质量是非常必要和关键的。

采取合理有效的焊接技术、焊接工艺和焊接质量保证措施是十分

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重要的。

（一）焊接规程

1、焊接人员

1.1焊接技术人员

①焊接技术责任人员应接受过专门的焊接技术培训，取得中

级以上技术职称并有一年以上焊接生产或施工实践经验。

②焊接质检人员应接受过专门的技术培训，有一定的焊接实

践经验和技术水平，并具有质检人员上岗资质证。

1.2焊工

①参加本工程焊接的焊工应持有行业指定部门颁发的焊工

合格证书。严格持证上岗从事与其证书等级相应的焊接工作。

②重要结构装配定位焊时，应由持定位焊工资格证的焊工进

行操作。

③持证焊工无论其原因如何，如中断焊接操作连续时间超过

半年者，该焊工再上岗前应重新进行资格考试。

④焊工考核管理由质管部归口

2、焊接工艺方法及焊接设备

①本钢结构工程主要构件有弧形钢管桁架、塔筒构件、焊接

球等。主要焊接方法有手工电弧焊、C02气体保护焊、半自动埋

弧焊等焊接方法。

②为保证钢结构工程具有优良的焊接质量，本工程施工使用

的主要焊接切割设备有：直流手工电弧焊机，交流手工电弧焊焊

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机，小车式埋弧焊机，C02气体保护半自动焊机（美国林肯公司

和松下公司产）、焊接材料烘培设备及焊条保温筒及上海伊萨切

割机、日本产钱边剖口机等。

3、焊接材料订购、进库、检验及管理要求

焊接材料的订购、进库、检验及管理。按公司制定的程序文

件规定，并严格做到：

①焊材的选用必须满足本钢结构工程的设计要求并选用本

钢结构工程技术规范指定的焊接材料。

②本钢结构工程的焊接材料必须具有材料合格证书，每批焊

接材料进厂后，应由公司质量部门按采购要求和检验标准进行检

验，合格后方可使用。

③焊接材料的贮存、运输、焊前处理（烘干、焊丝油锈处理

等），烘焙和领用过程中都要有标识和记录，标明焊接材料的牌

号、规格、厂检号或生产厂批号等。焊接材料的使用应符合制作

厂的说明书和焊接工艺评定试验结果的要求。

④焊接材料使用过程中应可以追踪控制，产品施工选用的焊

接材料型号与工艺评定所用的型号一致。

⑤焊条从烘箱和保温筒中取出并在大气中放置四小时以上

的焊条需要放回烘箱重新烘培。重复烘培次数不允许超过程两次。

⑥关于本钢结构工程所用焊接材料的管理和发放等规定按

公司有关的焊接材料管理方法和发放条例执行。

4、焊接检验和返修

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本钢结构工程无损探伤由检测部门的专职人员担任，且必须

经岗位培训，考核取得相应的资格证书后方能按持证范畴上岗检

验、检测。

4.1焊接检验主要包括如下几个方面：

①母材的焊接材料；

②焊接设备、仪表、工装设备；

③焊接接口、接头装配及清理；

④焊工资格；

⑤焊接环境条件；

⑥现场焊接参数，次序以及现场施焊情况；

⑦焊缝外观和尺寸测量。

B.焊缝外观应均匀、致密，不应有裂纹、焊瘤、气孔、夹渣、

咬边、弧坑、未焊满等缺陷。焊缝外观检查的质量要求应符合

GB10854《钢结构焊缝外形尺寸》技术规范之规定，无损探伤须

在焊缝外观检查合格24小时之后进行。无损探伤的部位，探伤

方法，探伤比例等按设计要求和GB11345《钢焊缝手工超声波探

伤方法和探伤结果分级》规定施工。

C.焊缝无损探伤发现超标缺陷时，应对缺陷产生的原因进行

分析，提出改进措施，焊缝的返修措施应得到焊接技术人员同意,

返修的焊缝性能和质量要求与原焊缝相同。返修次数原则上不能

超过两次，超次返修需要经公司焊接工程师批准或按构件报废处

理。

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D.返修前需将缺陷清除干净，打磨出白后按返修工艺要求进

行返修。

E.待焊部位应开好宽度均匀、表面平整、过渡光顺、便于施

焊的凹槽，且两端有1：5的坡度。

F.焊缝返修之后，应按与原焊缝相同的探伤标准进行复检。

5、焊缝质量检验要求

所有的焊缝都必须按国家相关标准和规范以及设计要求进

行，按规定的比例抽检，焊缝质量必须达到规定的要求。

二、焊接工艺技术

本工程焊接主要存在两个难点：一是焊接母材为Q345B,碳

当量较高，钢材的淬硬倾向较大，焊接工艺性能比较差，焊接时

易产生焊接冷裂纹；二是构件厚度大（如标志塔），焊接要求为全

熔透焊，焊接时热输入量大，母材的晶粒组织变化大，若焊接工

艺不当，易使焊缝接头母材晶粒组织粗大，强度变低，产生大量

的淬硬组织；并且随着板厚的增大，焊接时板的层状撕裂倾向越

来越大。

1、焊前准备

构件焊前准备主要包括：坡口的制备、焊接区的清理和焊接

材料的处理等。

1.1坡口制备

坡口的几何形状、尺寸和制备方法直接影响到构件焊接接头

的质量、焊接效率和经济性。设计坡口首先应避免采用只能局部

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焊透的坡口形式，坡口形式应充分考虑各种焊接方法的特点，其

次应尽量减少焊缝的横截面积，这样不仅可以降低可能导致的各

种裂纹的焊接残余应力，而且也可以减少焊接材料的消耗量，降

低制造成本。

构件接头坡口的加工主要采用机械加工、等离子弧切割和火

焰切割。若采用火焰切割或等离子弧切割的方法，构件坡口加工

完毕，应用砂轮机把坡口表面的一层淬硬组织去除。对于板厚超

过30mm的板材，切割前应将钢板切割区预热至100〜20(TC,同

时切割后应采用磁粉探伤对切割表面进行裂纹检查。但坡口的加

工优先采用龙门刨床或钢结构专用钢板坡口铳边机进行剖口加

工。

1.2焊接区的清理

焊前清理的工作是保证接头质量的重要环节。为防止焊接接

头的冷裂纹，建立低氢的焊接环境是十分重要的。焊接边缘和坡

口表面应清除干净可能产生各种有害气体的氧化皮、铁锈、油脂

及其它污染物。对焊钢板表面的吸附水分应用火焰喷嘴加热加以

清除，因水分在电弧高温作用下分解是焊接气氛中氢的主要来源

之。焊前必须清理干净切割面的氧化皮和熔化金属飞刺等，必要

时需用砂轮修磨。

1.3焊接材料的前处理

焊条、埋弧焊焊剂、C02气体中的水分是焊接气氛中氢的主

要来源，其影响程度远比钢板表面吸附水的影响来得严重。因此

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焊前必须采取严格烘干措施。焊条应采取350〜40(TC/2h；焊剂

采取350〜50(TC/2h烘干措施。同时焊条焊剂也应采取严格的保

温措施，随取随用。C02气体保护焊用的C02气体也应加装气体

加热装置，对C02气体进行加热去除水分。对于焊丝，焊前应去

除焊丝表面的锈蚀、油脂的污物。

1.4主要采用的几种坡口形式

①钢管(方钢管)的对接焊缝的焊接坡口示意图

Jla±i

钢管对接示意图

对焊缝为熔透焊缝，焊缝质量等级为一级剖口示意图

②弦管与腹管焊接剖口示意图

卜.管

在A、B区域透，C区域为角焊缝，焊脚高应符合施工图要

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求。

③钢管焊接球的焊接坡口示意：

钢管与焊接球的焊接采用加衬管全熔透焊接。

2、焊材选择

焊材对构件焊接接头的性能起着决定性的作用。焊材的选择

主要考虑焊接方法、焊接母材和焊接性能要求决定。

焊接材料选用表

焊手工电弧C02气体

埋弧焊

接母材湃保护焊

H08A+HJ43

Q235E43ER50-6

1

H10Mn2+SJ

101

Q345E50ER50-6

H08Mn2A+H

J431

3、焊接工艺规范参数

根据构件材料种类和构件规格主要将采用手工电弧焊、C02

气体保护焊和埋弧自动焊。对于构件焊接接头形式主要板对接焊、

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板T形角接焊、管对接焊。

(1)手工电弧焊

①焊接材料：①4.0和①5.0的E43、E5015(J507)、E5016

(J506)焊条；

②电流极性：交流(E43)直流反接(E50)；

③电流大小：①4.0J60A〜200A；①4.0：230A〜260A；

⑤焊接速度：130〜150mm/min；

(2)C02气体保护焊

①焊丝：①1.2的ER50-6；

②焊接电流：直流反接；

③电流大小：250A〜300A；

④焊接电压：28〜38V；

⑤焊接速度：300〜450mm/min；

(3)埋弧自动焊

焊接电电弧电压(V)

焊丝直焊接速度

流

径(mm)交流直流(m/h)

(A)

700〜36〜34〜

435〜40

7503836

750〜38〜36〜

530〜35

8504240

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三、焊接操作要领

采用手工电弧焊方法，焊接时摆动幅度不能太大，应进行多

道、多层焊接，在焊接过程中严格清除焊道或焊层间的焊渣、夹

渣、氧化物等，可采用砂轮、钢丝刷等工具。

同一条焊缝应连续施焊，一次完成，不能一次完成的焊缝应

注意焊后缓冷和重新焊接前的预热。

根部焊接，由一名焊工自下部中心线10mm起弧，在定位焊接

接头前10mm收弧，再次施焊应在定位焊上退回10mm起弧，在顶部

中心处熄弧时应超越中心线至少10mm,稍作回焊并填满弧坑；另

一名焊工焊接时应将前半部始焊及收弧处修磨成缓坡状并确认

无未熔合焊缝后，在前半部焊缝始焊处引弧。仰焊接头处应用力

向上顶，完全击穿；上部接头处不熄弧,连续至接头处5mm时，稍

用力下压，使其接头处完全熔合。

面层的焊接：管与管面对接面层的焊接、相贯处面层焊接,

直接影响焊缝的外观质量，因此在面层焊接时，应注意选用较小

电流值并注意在坡口边熔合的时间稍长，在熔敷金属未完全凝固

的接头处快速重新燃弧，使焊接接头圆滑平整。

每个焊接节点，应采用对称分布的方式施焊，严格控制层间

温度，以减少焊接变形。

各种焊接节点焊接完成后，应清理焊缝表面熔渣和金属飞溅

物，检查焊缝的外观质量，不得有低凹、焊瘤、咬边、气孔、未熔

合、裂纹等缺陷存在。如不符合要求，应进行补焊或打磨，修补

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后的焊缝应光滑圆顺，满足焊缝的外观质量要求。

焊接完毕后，应待冷却到常温后进行超声波探伤检验，经探

伤检验的焊缝接头质量必须符合《钢焊缝手工超声波探伤方法及

质量分级法》(GB11345-89)B级检验的川级及III级以上质量标准。

四、焊接质量保证措施

焊接质量是钢结构制造质量的关键，焊接结构生产中的质量

保证不仅仅是焊接工序、焊接技术部门或检验部门的职责，它包

括诸多因素如设计、材料、工艺规范及人的因素(操作技能、个

性、情绪)等，均直接影响焊接质量。我公司将在焊接结构生产

中推行全面质量管理，从钢材。焊接材料、焊接工艺、焊工、焊

接设备、生产管理以及无损检测等方面来加强管理保证焊接质量。

1、组织专职机构

公司组织生产、技术、质检三大体系的主要领导与外聘专家、

优秀焊工一起组成焊接质量保证小组。在项目副总指挥的牵头下

2、抓住关键问题，制定对策

针对构件焊接的主要问题防止焊接冷裂纹和防止产生层状

撕裂的现象。因为构件的材质为Q235B、Q345B,其中Q345B材

料的碳当量高，焊接性能差；同时构件板厚大，焊接时易产生层

状撕裂和焊接冷裂纹。因此必须从合理的施焊顺序着手，重点加

强焊前预热、防风、保温、防骤然降温等措施的有效设立。合理

的焊接坡口选择，减少焊接拘束，对预热、层间温度、后热、保

温的各个环节予以保证。同时对焊接技工加强质量意识教育，加

强焊接行为规范和焊接结果监控。严格按照国家相应规范、标准

和设计要求对焊缝进行探伤等检查。

全方位检查、控制、消除焊接不利因素：首先彻底弄清楚材

料性能，把好材料检测关，对材料除进行力学性能与化学分析外,

还进行10