王 志

青海盐湖元通钾肥有限公司20万t/年氯化钾造粒项目是青海省盐湖集团重点建设项目,位于青海省格尔木察尔汗地区盐湖工业园区。本项目由青海盐湖元通钾肥有限公司投资,中国长沙化工设计院设计,青海金世纪监理公司监理。

造粒主框架为多层开敞式钢框架结构,框架长32 m、宽18 m、高40.3 m,属于高层钢结构。

主体钢结构由中国长沙化工设计院设计,支撑柱采用目前较流行的双焊接H型钢十字柱。由20根立柱及14层横梁组成,主梁均为H型钢,总体重量约1 000余吨。

材质为Q345B的H型钢目前在施工中已普遍采用,在近几年的施工当中总结出不少的施工经验,现拿出来与大家一同分享。

1 材料介绍

1)Q345B化学成分见表1。

表1 Q345B化学成分 %

2)Q345B力学性能见表2。

表2 Q345B力学性能 %

当壁厚介于16 mm～35 mm 时,σs≥325 MPa;壁厚介于35 mm～50 mm 时,σs≥295 MPa。

2 Q345钢在焊接时易出现的问题及环境对其焊接性能的影响

1)热影响区的淬硬倾向。Q345钢在焊接冷却过程中,热影响区容易形成淬火组织——马氏体,使近缝区的硬度提高,塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。为防止马氏体的出现,我们在焊后一定要对焊缝进行热处理。而Q345的焊后热处理最简单的方法是进行焊后的保温,以求达到焊后温度缓慢降低。

2)冷裂纹敏感性及焊缝检验。Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。因此我们的检验要求在焊后24 h以后进行检验,检验方法主要用磁粉检验、色谱检验和射线检验。焊后的检验为焊接质量的保证起到关键的作用。

3)环境温度。Q345B钢材的焊接温度要求在0℃以上,温度达不到应采取保护措施或不应继续焊接施工。

4)施焊时的周边小环境的影响。周边小环境也会对焊接质量造成影响,如风速过大、雨雪天气、相对湿度过大等,都会造成焊缝的气孔、夹杂、咬边、偏焊等焊接质量问题。因此我们要求手工焊时,周边的环境风速不得高于10 m/s;气体保护焊时,周边的风速不得高于2 m/s(手工焊);雨雪环境及相对湿度大于90%不得进行施焊作业。

5)焊条对焊接质量的影响。选择与Q345相对应的焊条牌号,焊前对焊条进行干燥处理,焊时用保温桶保温,避免焊接后气孔的产生。

3 焊接施工流程

坡口准备(要求工厂内制作)→吊装对口、点固焊→预热→里口施焊→背部清根(碳弧气刨)→外口施焊 →里口施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验(按设计要求焊缝质量二级合格)。

碳弧气刨在使用当中,一定要注意气刨可能会对母材造成损伤,所以气刨在使用中一定要小心,一定要有资格人员操作气刨。

4 现场焊接顺序

4.1 焊前预热

十字柱的翼缘板最厚达35 mm,焊接前,先对翼缘板进行预热,恒温30 min后开始焊接。当构件板厚大于30 mm时,应在焊后进行后热处理。根据这一规定,框架柱的柱接口在焊后进行后热处理。后热处理的加热范围:焊缝两侧各100 mm,温度的测量应在距焊缝中心线50 mm处进行。后热处理应于焊后立即进行。构件焊接后保证焊缝温度在规定的后热处理温度,并用保温棉保温。焊缝后热达到规定温度后,按规定时间恒温,然后使焊件缓慢冷却至常温。

4.2 焊接

1)为了防止焊接变形,每个柱接头采用两人对称施焊,焊接方向由中间向两边施焊。在焊接里口时(里口为靠近腹板的坡口),第一层～第三层必须严格按规定好的操作规程进行操作。构件接头的焊接顺序,平面上应从中心对称地向四周扩散,竖向上宜采取有利于工序协调、方便施工、保证焊接质量的顺序。一个构件的两端不得同时进行焊接,只能一端焊完冷却后方可进行另一端的焊接。当天安装的构件应立即焊接固定,形成空间稳定体系。焊接时应先焊收缩量大的焊缝,再焊收缩量小的焊缝,并对称施焊,以减少焊接应力。2)当焊接第二层时,焊接方向应与第一层方向相反,以此类推。每层焊接接头应错开15 mm～20 mm。3)两名焊工在焊接时的焊接电流、焊接速度和焊接层数应保持一致。4)在焊接中应从引弧板开始施焊,收弧板上结束。焊接完成后割掉并打磨干净。5)要求工地施工人员在焊接完成后,随手清理掉附着在焊缝上的焊药,并打磨掉焊接时的飞溅点。

4.3 焊后热处理

焊口焊接完成后应在12 h内进行热处理。如不能及时进行热处理应采取保温、缓冷措施。在进行热处理时,应采用两根热电耦测温,热电耦点焊在焊口的里外侧。

4.4 焊接检验

根据《钢结构工程施工及验收规范》的要求,焊口采用超声波探伤法进行检验,检验比例为100%。本结构中,设计要求焊缝为二级质量,则我们在实际操作中均控制在100%。

4.5 焊机的选择

根据现场的经验,电焊机的选择对工程进度有较大的影响,CO2气体保护焊与手工焊比较,CO2气体保护焊是手工焊的3倍～5倍功效,采用CO2气体保护焊可以大大的提高工程进度,但是CO2气体保护焊有个缺点是对环境风速要求较高,应尽量在无风的环境内焊接(或在室内进行焊接)。

5 现场技术管理

1)编制详细的焊接施工作业指导书。在施工前,根据实际施工需要,由施工队编制了详细的安装、吊装作业指导书,并严格执行公司对结构焊接的有关规定,由专业的焊接工程师编制焊接作业指导书。2)全过程控制焊接工艺是确保质量的核心。每个柱接头在焊接时,应有专人监控焊接工艺,如焊工不按作业指导书施工应立即终止焊接。在焊接过程中,热处理人员应全程监控层间温度,如超标应立即通知焊工暂停。3)提高施工人员质量意识是贯彻焊接工艺的关键。在施工前,进行全员交底,并且开取施工工艺卡。交底中详细讲解焊接工艺特点及严格控制现场焊接工艺的必要性和控制要点。

6 结语

在现场严格按焊接工艺措施进行施工,共焊接焊口1 146道,经无损检验一次合格率达到100%。经过实际施工的验证,此焊接工艺措施不仅能在现场指导对Q345钢的焊接,而且能够保证焊接质量。通过此次钢结构的施工,我们对Q345钢材的各项性能又有了更进一步的了解,全面的掌握了对Q345的焊接工艺,同时在施工中还总结了一些很好很实用的施工经验,施工经验的总结是对下一工程质量的提高奠定一个良好的基础。

[1]程翠丽.浅谈大型钢结构的焊接变形控制[J].山西建筑,2008,34(9):196-197.