典型钢结构构件的加工制作工艺

典型钢结构构件的加工制作工艺根据本工程结构特点,将本工程主要构件划分为焊接H型钢、十字柱、王字柱、大桁架、管构件及螺栓球几种典型构件，该主要加工制作工艺如下：1.1焊接H型钢梁柱制作工艺1.1.1下料1.原材料的要求1）钢材应附有质量证明书，并符合设计图纸的要求。2）钢材表面锈蚀、麻点或划痕深度不得大于该钢材厚度负偏差值的一半，钢材实际厚度不得小于允许的最小厚度，断口处不得有分层等缺陷。3）钢板矫正后允许偏差为（1米范围内）：δ＞14f≤1.0mmδ≤14f≤1.5mm4）角钢肢的垂直度应不大于b/100。5）材料流转时应避免损伤母材，避免在母材上造成伤痕。2.所用主要设备1）钢带设备2）门式火焰切割机3）光电跟踪切割机4）数控等离子切割机5）HS-38MI高精度高速开先机（开坡口）6）MZ1000-1埋弧自动焊机7）碳弧气刨8）行车配合1.号料加工1）认真熟悉施工图纸及工艺要求，理解各种技术文件后方可施工。2）必须按照排料图、原寸等加工资料要求的规格、材质进行施工，不得擅自代用；号料作业应严格按照型板和测量钢带等原寸资料进行，所有原寸资料上的必要事项都应通过号料反映在实物上。3）板材拼接均采用埋弧焊。4）号料时应把引弧板、熄弧板一并号出，规格为：板材拼接材料100×150mm。T型接头为100×200mm（翼板引、熄弧板）、100×150mm（腹板引、熄弧板），其坡口形式、厚度、材质应与母材相同。5）柱的拼接要求：翼板与腹板的拼接缝应互相错开200mm以上。6）拼接缝与劲板错开大于100mm以上。7）柱翼缘板、腹板长度方向加放余料50mm，焊接后进行矫正，矫正合格后切头，多节柱上下端各余留5mm切削余量。8）翼缘板和腹板的落料用自动氧-乙烯直线多头切割机进行。9）板材的拼接应在组装前进行，焊后冷却24小时后进行UT100%探伤。10）小件切割采用光电跟踪仿型切割机，异型板切割采用数控等离子切割机。11）号料精度如下表所示：项目允许偏差mm基准线位置±0.5零件外形尺寸±1.012）使用的各种计量器具都必须是经过计量检测部门检验过的计量器具。13）切割要求气割余量（mm）板厚mm切割间隙mm板厚mm切割间隙mm10－30250－80330－502－380－1603－4气割的允许偏差（mm）：项目允许偏差mm零件宽度、长度翼缘板±1.0；腹板±1.0切割平面度0.05t且不大于于2.0割纹深度0.3局部缺口深度1.0零件切割表面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。4.坡口加工1）坡口加工按照原寸资料或加工作业指示票来进行。2）坡口加工采用：自动火焰切割机、自动开先机。3）气割产生的钢渣、熔瘤用打磨机磨平。4）坡口加工的精度如下：项目允许偏差mm钝边±1mm坡口面角度±5°坡口面粗糙度0.2mm坡口面垂直度≤1/205.可追溯性要求下料后，必须将母材的材质、炉号、批号和零件号用钢印打到每一块零件上；在每块余料上用钢印打上材质、炉号、批号；加工过程中，要求作好自检记录（随时抽查，完工后收回），在每张作业票上注明所用钢材的材质、炉批号（随时检查）。1.1.2加工1.主要设备1）ZYZ-104型桥式摇臂钻床2）SCOM数控平面钻床3）6BH-1000三维数控钻床4）端面铣床2.钻孔1）连接板上的孔均采用加工S-COM数控平面钻床钻孔。2）H型构件主体上的孔待BH矫正合格两端部铣平后，截面高度小于1000mm的H型构件采用6BH-1000三维数控钻床钻孔,截面高度大于1000mm的H型构件采用钻模板钻孔，以钢柱上端端铣平面为基准进行画线钻孔，画线时用划针画出翼缘板或腹板的中心线及第一排孔心中心线，然后选择正确的钻模板，对准中心线，固定钻模板进行钻孔。此工程群孔很多，使用钻模板时，要特别注意尺寸。3）钻头应与零件保持垂直，钻孔后应对孔边毛刺等打磨干净。4）高强螺栓孔偏差要求：项目允许偏差mm孔径偏差：0--+1.0圆度2.0垂直度0.03t且≤2.0同组内任意两孔间距±1.05）螺栓孔的允许偏差超过上述规定时，不得采用钢块填塞，可采用与母材材质相匹配的焊条补焊后重新制孔。1.端部铣平1）钢柱两端部铣平方法：采用端面铣进行。2）与BH柱主体接触面的柱底板需要切削5mm。3）端部铣平的允许偏差应符合下表的规定端铣平面的截面尺寸偏差：项目允许偏差两端铣平时构件长度±2.0两端铣平时零件长度±0.5铣平面的平面度0.3铣平面对轴线的垂直度L/15004）顶紧接触面应有75%以上的面积紧贴，用0.3mm塞尺检查，其塞入面积应小于25%，边缘间隙不应大于0.8mm。1.1.3组立WH1.使用设备1）BH型钢生产线2）BH组立胎架（用于腹板宽大于1200mm或翼缘板大于500mm或翼缘板厚大于50mm构件）。工艺流程翼缘板翼缘板腹板平行火焰切割机切平行火焰切割机切拼接拼接检查BH组立焊接矫正端铣钻孔组装连接焊接及矫正检查喷砂处理涂装运输2.组装步骤具体制作要领如下：1）装配前对焊缝周边50mm以内，清除浮锈锈和杂质。2）定位焊所用焊丝与焊件材质相匹配，采用CO2气体保护焊。3）用H型钢组立机组立WH如下图4）用胎架组装如下图5）组立要求截面高度允差±1mm（包括柱端部和含有斜支撑连接的梁），其余截面高度允差±3mm；截面宽度允差±3mm；腹板中心偏移允差±2mm；翼缘板垂直度允差b/100且≤2mm；弯曲矢高≤L/1500且≤5mm；扭曲允差h/250且≤5mm。1.1.4WH焊接1.使用设备1）HLC型焊接操作机2）YG-15型翻转机3）MZ-1000（1250）-1自动埋弧焊机4）XC-500型CO2焊机5）RSN-2000型电弧栓钉焊机6）KOCO拉弧栓钉焊机7）碳弧气刨8）行车配合2.焊接方法使用范围及焊缝等级1）焊接方法使用范围（1）埋弧自动焊接：钢板拼接料的焊接、BH的主焊缝焊接。（特别强调：钢板拼接不允许手工电弧焊和CO2气体保护焊。）（2）手工电弧焊：焊缝的修补焊、拼接的点焊。（3）CO2气体保护焊：组立时的点焊，劲板、底板的焊接。2）焊缝等级:按本工程的技术要求执行。1.焊接规范1）埋弧自动焊焊接方法板厚mm焊丝直径mm接头型式焊接顺序焊接电流A焊接电压V焊接速度mm/min埋弧自动焊20~60Φ4X正反550～600650～75030～3534～36400～500450～5502）CO2气体保护焊道次焊接方法焊丝直径mm焊接电流A焊接电压V焊接速度m/h气体流量l/min1GMAWΦ1.2180-28026-3216-28223）手工电弧焊焊接方法焊条直径mm焊接位置焊接电流A焊接电压V焊接速度m/h手工电弧焊Φ1.2平100～13020～249～12立90～12020～248～104.焊接准备1）焊接工艺评定（1）评定范围经监理审批同意后实施。（2）焊接工艺评定合格后，工艺参数纳入工艺用于实际生产。2）焊接前应清除焊接区表面氧化物、油污、水、浮锈等杂物。3）采用CO2气体保护焊：HO8Mn2SiA，严禁在焊缝区域以外的母材上任意打弧。4）定位焊缝有裂纹时应用砂轮或碳弧气刨彻底清除，重新进行点焊。5）装配前对焊缝周边50mm以内，清除浮锈锈和杂质。6）钢板采用整体拼接，正面焊接后，反面清根焊接。7）焊工应经过考试并取得合格证后方可从事焊接工作，合格证应注明施焊条件、有效期限。焊工停焊时间超过六个月应重新考核。5.对于板厚较大的主材，要求焊接前要进行预热处理：焊接前预热及层间温度的控制宜采用电加热器、火焰加热，并采用红外线温度测量仪器测量。6.装配焊接1）装配焊接应限于最少程度，焊缝长度和间隔长度应符合以下标准板厚（tmm）焊缝长度手工、半自动焊间隔（mm）备注t≤630mm以上300∣400―t>650mm以上―2）装配焊接的位置应避免在构件的始终端、角度处等。7.高度不大于1200mm的构件在埋弧焊生产线上焊接（见下图），其余在焊接胎架上焊接。8.引弧板要切除后打磨平整，严禁用锤敲落。9.栓钉焊接1）将钢柱放到焊接架上。2）栓钉焊接前将栓钉分部范围内的水、油、锈及杂物清除干净。3）磁环受朝或产品有烘干要求时应按要求烘干。4）按栓钉分布图在钢柱上用划针划出横向线和纵向线，形成网格，横、纵线的交叉点即为栓钉的焊接位置。5）用栓钉焊机施焊时，要保证栓钉垂直钢柱表面，再焊接。6）焊接完成后要及时将磁环清除，并打扫干净焊接区域。1.1.5矫正及起拱1.使用设备1）H型钢翼缘液压矫正机2）2000吨液压机3）起拱胎架4）行车配合2.矫正翼缘板：用BH线上的翼缘板矫正机或火焰矫正翼缘板的垂直度。旁弯采用压力机或火焰矫直。低合金结构钢在加热矫正时，加热温度不得超过900℃。加热矫正后应缓慢冷却。1.起拱1）火焰起拱，在胎架上进行，如图高度大于1200mm梁用火焰起拱。2）压力机起拱高度小于等于等于1200mm梁用压力机起拱。1.1.6组装工艺1.组装零件1）钢柱组装时，第一层钢柱以钢柱顶端端铣平面为基准向下进行组装，第二层钢柱以底面为基准向上组装。2）顶紧接触面应有75%以上的面积紧贴，用0.3mm塞尺检查，其塞入面积应小于25%，边缘间隙不应大于0.8mm。2.钢柱牛腿组装1）牛腿制作牛腿BH组装、焊接、矫正后，在自动电锯床上切断，在SDIH2000BA数控钻床上钻孔，等待组装到柱本体上。2）牛腿组装（1）牛腿整体组装在组装胎架上进行。（2）组装前将胎架顶面用水准仪调整到水平。（3）将定位钢带固定到柱上，牛腿依据钢带标记定位。1.结构整体高度保证措施1）采用钢带技术，减少尺寸误差。2）采用数控等离子切割，减少下料误差。3）钢柱两端接口均端铣。1.2大桁架制作工艺1.2.1总体制作方案1.根据吊装、运输方式确定构件出厂方式、分段长度，一般分段长度宜为14－18米。大桁架上、下弦杆及腹杆可散件出厂。2.制作组装平台，并根据设计要求和制作要求按不同分段长度确定每段梁的拱度值。1.桁架出厂前要进行预拼装，检查预拼装合格后才可以发货。4.协助工地进行组装.1.2.2桁架类型桁架可划分为通用构件和节点两部分。通用构件主要是指BH构件，组成弦杆和腹杆。此类构件原则上按BH构件进行制作，端部留出铣削余量，制作、焊接、校正后进行端铣，作准构件长度。见构件制作的相关内容。典型的桁架见下图:桁架上的节点如示意图所示，分为上弦节点和下弦节点。节点制作示意图制作时为保证节点上每个方向都与伸出的牛腿准确连接，节点板通常整体下料，用数控切割机切割外形。当尺寸超出数控切割机范围时，用型板辅助下料。若钢板宽度难以满足节点要求需要拼接时，一般应先拼接，后下料。1.2.3大桁架的制作流程原材料选厂原材料选厂矫正、检验主体（BH）翼腹板下料BH翼板与节点半拼装焊接、检验组装成型材焊接矫正、检验构件定长（除斜撑）构件预装斜撑定长除锈油漆构件编号包装发运节点板切割下料检验加劲板切割下料检验部分加劲板钻孔检验检验1.2.4桁架加工制作工艺1.装配在节点的翼缘板上划线，保证腹板、隔板位置准确。依次装配腹板和隔板。焊接需要在另一件翼缘板装配之前焊接的部位，应先焊接，通常采用CO2气体保护焊焊接。焊接参数、预热、后热以及焊后处理均按相关工艺要求执行。盖板借助外侧定位块，保证上下翼缘板位置准确。2.组装由于桁架尺寸较大，受运输条件的限制，在计算机整体放样的基础上，厂内先制作桁架中的H形构件，然后对桁架逐一进行整体组装，工厂组装时在地面按1：1放实样，根据组装要求设置必须的定位胎架。将放出的实样线引到胎架的装配平面。胎架上的放样线经检验合格后开始组装应装构件。组装以桁架上弦的上平面作为基准，计入设计给定的起拱值进行整体组装。现场连接节点用螺栓连接时，用销钉穿入螺栓孔，保证螺孔偏差为0.5mm；现场连接节点焊接连接时，则上弦保证上平面尺寸，下弦保证下平面尺寸，构件厚度以中心线为基准。桁架上下弦连接节点不在同一立面时，要制作工艺连接节点，固定上下弦，以保证组装准确。组装后用圆冲打钢印，作好组装标记。发运单元一般应做成带有节点的上下弦杆构件，腹杆做成直段，而上下弦杆构件的长度不应超过18米，并在分段处焊接临时连接板，到工地穿孔定位，保证顺利安装。1.焊接和校正整体装配后进行焊接,用CO2气体保护焊焊接,对称进行,按焊接工艺要求进行预热和保温。焊后进行校正。4.除应力大型节点及焊缝较为集中的构件焊后进行消除应力处理。5.整体制作在专用平台上进行桁架的整体装配。1）平台由于桁架制作尺寸较大，必须设置专用平台，用水平仪检测平台的平面度，误差控制在5mm范围内。清除装配范围内的垃圾，焊瘤，码脚等杂物。并保证平台牢固固定。2）划线以桁架上弦构件的上平面为基准，按设计要求的起拱值放出起拱量，用专用划线工具作桁架各构件起拱后的位置线，划线误差应控制在1mm范围内。3）装配在构件装配线的外侧，用钢板制作定位块，点焊在平台上。依次将应装构件吊上平台，调整位置，主构件装配到位后，装配用螺栓连接的节点板，螺栓孔用销钉定位，复测全部尺寸后再用点焊固定。用圆冲在构件交点位置作安装标记，打出中心线和相交线。填写安装记录。4）焊接厂内焊接的焊缝用CO2气体保护焊焊接，焊接要求见相关焊接章节。根据不同焊缝制定具体的焊接顺序，对称焊接，把焊接变形控制在最小范围。5）校正焊接后的变形原则上按发运分段用2000t油压机进行单件校正，局部变形采用火焰校正。1.2.5大桁架梁预拼装方案1.拼装场地要求：1）预拼装场地长不小于45m，宽不小于25m，表面平整。2）工厂3PB车间为钢筋混凝土地坪，桥式起重机为30吨起重能力，完全符合预拼装条件，可以作为预拼装场地。2.拼装胎具1）拼装胎具主结构采用BH型钢及t=40mm钢板，胎具结构连接点全部满焊。拼装胎具2）胎具顶面根据弦杆或腹杆宽度设置活动调节钢板t＝40mm，其下以4根M24×100全螺纹螺栓作高度调节器，以2块t=20mm经机加工的楔形垫板作活动调节板的支撑。楔形垫板1.预拼装工艺1）桁架放大样在地坪上放桁架大样，并在大样上标出连接口位置。2）胎具设置在大样连接口处设2－5个胎具为一组，位置定好后，用[16将同组胎具上、下弦连在一起，使每组的2－5个胎具形成一个稳定的整体。3）胎具调整胎具设置固定后，在活动调节板顶面相对于螺栓位置标记4点。用水准仪DS2800测量每个胎具活动调节板上已标记4点的高程，并作详细记录。选择一个合适高程做基点，以水准仪测控，旋转活动调节板下的螺母，以调整活动调节板高程和板本身的水平度。当各测量点均调到同一高程后，将楔形垫块加到活动调节板下，夹紧。4）在预拼装胎架上按图纸所示尺寸做出结构的大样标记线。5）先将大桁架上、下弦杆按标记线摆放、连接、调整合格后，将单件牛腿（放于已调整好的胎具上）临时点焊到弦杆上，再拼装腹杆，检查各节点接口、连接板及螺栓孔的详细尺寸。6）高强度螺栓和普通螺栓连接的多层板叠，应采用试孔器进行检查，并应符合下列规定：（1）采用比孔公称直径小1.0mm的试孔器检查时，每组孔的通过率不应小于85%；（2）当采用比螺栓公称直径大0.3mm的试孔器检查时，通过率应为100%。7）禁止用外力强力拼装，各部尺寸测定前，拼装时所用的临时装具、卡具、固定件要全部拆除。8）预拼装检查合格后，应标注中心线、控制基准线等标记，必要时应设置定位器，并作好详细的预拼装记录。9）拆除装配时，单件牛腿等临时点焊处用磨光机打磨光滑。检验标准项目允许偏差mm跨度最外两端安装孔或两端支撑面最外侧距离＋5.0－10.0接口截面错位2.0设计要求起拱±l/5000设计未要求起拱l/2000；0节点处杆件轴线错位4.04.预装构件的现场定位和装配次序1）在工厂的构件预装过程中，要考虑工地焊接的焊接收缩余量，对合格构件定位后相互之间必须采用附加的连接件，以保证构件在工地拼装时相对位置准确。2）由于许多现场安装的构件属组合型截面，因此在详图设计时要考虑现场可操作的焊接位置，同时避免较大焊接工作量。3）现场如采用整体提升桁架，则各构件在对接处的坡口按有利于工地焊接的方向开设。1.2.6配合安装公司进行工地拼装1.工地拼装场地条件：1）拼装场地长不小于45m，宽不小于25m，表面平整。2）有足够的地耐力。3）有足够的起重设备。2.对安装公司就有关拼装问题,将工厂预拼装记录及有关注意事项,进行交底.1.3十字柱（王字柱）制作工艺1.1.1十字构件1.十字柱柱中的BH型钢在H型钢生产线上进行组立和焊接，长度加放30mm余量；十字柱的T型钢下料典型十字柱装配示意图后，按原寸资料开焊接坡口，两边同时开。然后拼接，制作成H型钢，长度加放30mm余量，焊接校正并检验合格后纵向点焊处断开。（断面外形见下图）；焊接时按图示顺序进行。a、b部位先用CO2气体保护焊焊接（打底焊），焊完a部位后即焊接b部位。上层用埋弧焊焊接，先焊b部位，再焊a部位。c、d部位中的全熔透部位清根，用CO2气体保护焊打底焊接，焊完c部位再焊d部位，然后整条用埋弧焊焊接（非全熔透焊缝直接用埋弧焊焊接），先焊d部位，再焊c部位。1.十字柱的柱身部分进行组装、焊接，校正；4.端部切除余量。切余量时两端各留出3mm端铣余量并进行端铣；5.最后装配底板、顶板和牛腿等附件。保证牛腿水平标高、翘曲及中心线偏移等公差满足图纸要求；保证底板、顶板与柱身垂直度及扭曲不得超差。1.1.2十字柱制作注意事项1.借用柱断面的筋板，保证柱的直线度。2.用装配支架保证T型钢与H型钢紧密贴合，用斜楔铁辅助装配。1.单面装配后，整体翻身装配另一面。4.焊接时，先焊接筋板与H型钢、T型钢之间的焊缝，翻身焊接背面筋板与H型钢、T型钢之间的焊缝，然后再焊接T型钢与H型钢之间的焊缝。5.焊接后整体校正。6.端铣时先以底面向上第1件筋板为基准铣底部，再以铣出后的端面为基准切割余量和端铣。1.4网架加工工艺1.4.1螺栓球的生产1.螺栓球的生产流程：45#圆钢经模锻→工艺孔加工→编号→腹杆及弦杆螺孔加工→涂装→包装。2.圆钢下料采用锯床下料,坯料相对高度H/D为2～2.5,禁用气割。1.锻造球坯采用胎模锻，锻造温度在1200℃～1150℃下保温，使温度均匀，终段温度不低于850℃，锻造设备采用空气锤或压力机。锻造后，在空气中自然正火处理。4.螺纹孔及平面加工应按下述工艺过程进行：劈平面→钻螺纹底孔→孔口倒角→丝锥攻螺纹。5.螺纹孔加工在车床上配以专用工装，螺纹孔与平面一次装夹加工。6.在工艺孔平面上打印球号、加工工号。7.螺栓球的主要检测控制有：a.过烧、裂纹：用放大镜和磁粉控伤检验。b.螺栓质量：应达到6H级，采用标准螺纹规检验。c.允许偏差项目的检查。检验标准如下：项次项目允许偏差检验方法1球毛坯直径D≤120+2.0-1.0用卡钳、游标卡尺检查D>120+1.0-1.52球的圆度D≤1201.5D>1202.53螺栓球螺孔端面与球心距±0.20用游标卡尺、测量芯棒、高度尺检查4同一轴线上两螺孔端面平行度D≤1200.20用游标卡尺、高度尺检查D>1200.305相邻两螺孔轴线间夹角±30′用测量芯棒、高度尺、分度头检查6螺孔端面与轴线的垂直度0.5%r用百分数1.4.2杆件生产1.杆件由钢管、封板或锥头、高强螺栓组成，其主要工艺过程有：钢管下料坡口并编号→钢管与封板或锥头，高强螺栓配套并点焊→焊接（二级焊缝）→抛丸除锈→涂装→包装。2.钢管下料、倒坡口采用管子切割机床一次完成。1.杆件组装点焊:按翻样图规定取配对的钢管、锥头或封板以及高强螺栓采用胎具上装点焊。4.杆件连接焊接采用二氧化碳气体保护焊或手工电弧焊。5.杆件与锥头或封板焊接的焊条采用E4303,焊丝采用ER49-1。6.杆件施焊应按GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》和JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》规定执行。7.杆件的主要检验控制有：杆件的坡口及坡口后杆件的长度，要求达到±1mm。编号及焊缝质量，焊缝质量采用超声波探伤，抽查20%。涂装质量：涂装环境温度为大于5℃，湿度为小于80%，采用温湿度计控制用测厚仪检查漆膜厚度，厚度为每遍25μm±5。允许偏差项目的检验：长度：允许偏差±1mm。轴线不平直度：允许偏差L/1000，且不大于5mm。杆件左端面与轴线垂直度：允许偏差为端头面半径的0.5%。杆件钢管架捆装装运，以利搬运、堆放，保管。1.4.3封板、锥头、套筒的生产1.封板的生产1）封板的加工按下述工艺过程进行：