临海环境超大截面钢箱型梁厚板焊接技术

赵春东 1 唐春林 1 董志强 2 滕龙 2 杨松杰 1 苟宝宁 1

1 中冶（上海）钢结构科技有限公司 上海 200941 2 中国建筑第八工程局有限公司东北分公司 大连 116000

摘　要：本文通过对大连梭鱼湾专业足球场超大超厚截面压环梁的焊接防变形技术进行介绍，采用合理的焊接顺序、精细化的管理及控制。通过焊接的方法的选择，焊接的顺序的制定及过程的重点几何尺寸的检查，确保压环梁结构异性板的空间定位，实现精准化加工，保证现场安装精度的要求。同时为其它类似厚板构件的焊接积累了宝贵经验。

【关键词】大截面：箱型压环梁：厚板焊接：焊前预热：温度

1、概况

1.1工程概况

大连梭鱼湾足球场位于大连市甘井子区梭鱼湾商务区，是 2023 年亚洲杯赛事的专业足球场。足球场三面环水，依海而建，有着 270°的海岸线视野，设有坐席 6.3 万。屋面结构采用单层钢箱梁摇摆结构+轮辐式索网结构（具体形式见图1），压环梁截面为80×1600×2200mm，节点区域材质为Q345GJC-Z35，非节点区域材质为Q345GJC-Z25，采用分段吊装的方式进行安装。

图1 大连梭鱼湾专业足球场结构形式图

2、压环梁厚板焊接重难点分析

压环梁截面尺寸为1600×2200的箱体结构，截面之大乃国内之最，用钢量约为4685t，单重延米约5t/m。考虑到构件装卸、运输、现场施工等诸多因素，根据现场实际情况将其分为168个小单元，现场拼装为56个单元进行吊装。

难点1：压环梁所有现场焊缝均为一级焊缝，坡口的形式及组装顺序极为关键，焊接变形控制方式尤为重要；

难点2：焊接量大，地面拼装焊缝总长790.4m，高空对接焊缝总长425.6m，单条焊缝最短长度1.6m，单人连续施焊难度大。

难点3：厚板焊接要求保证层间温度在100~250℃之间，冬季施工焊前预热温度难以保证，焊后温降值较大，容易造成焊缝开裂。

难点4：项目所处地理位置极为特殊，属于典型的临海气候，空气湿度大，雨水、大风天气较多，对焊接作业影响大。

3 厚板焊接技术

3.1焊接人员的要求

（1）参加施焊的焊工必须经过焊接基本知识和实际操作技能的培训（如图2所示），取得合格证书。

（2）焊工只能在合格项目对应的评定范围内作业，不得超越其范围作业，确保每个施焊人工证件均在要求范围内。

（3）焊工必须熟悉焊接工艺方案，焊接工艺指导书等指导性文件，掌握钢结构的材质和焊接时采用的焊接工艺，如坡口形式，焊材选用，焊接电流等。

图2 焊工考试及培训

3.2焊接坡口的选择

（1）压环梁板厚厚，坡口的形式直接影响焊接质量及焊接变形，现场采用二氧化碳气体保护焊，坡口形式为“V”型，角度为30°，焊接间隙预留8mm（坡口的具体形式见图3），打底焊接前需采用16mm的小焊嘴，采用药芯焊丝进行焊接。

图3 焊接坡口形式图

（2）焊接位置：平焊、立焊及横焊

（3）焊接方法：FCAW-CO2

（4）焊前预热：项目地理位置特殊，处于临海环境，如采用火焰预热的方式，散热效率极快，无法满足要求，陶瓷加热片的方式很好的能解决这个问题，预热温度为100~120℃，层间温度100~250℃，预热区在焊道两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度的2倍，且不应小于200mm。热电偶放置于加热片中间随时检测预热温度。具体形式见图4。

图4 压环梁焊前预热范围图

（5）焊接顺序：地面组装对接时，腹板（L=1.6m）焊接时每个焊口由2名焊工、翼缘板（L=2.2m）焊接时由4名焊工同时对称施焊，采用多层多道焊，焊接接头应错开30-50mm。焊接顺序。

（6）焊接防风防雨措施

地面焊接防风防雨棚采用定型化材料制作，立柱¨40*40*1.5，横杆¨20*20*1.0（横立杆规格根据实际情况确定），上方采用防雨布进行覆盖。防风防雨棚必须将焊接构件全部封闭。

（7）高空焊接防风防雨措施

压环梁安装位置高，高空焊接防风及防雨极为关键，焊接时需要设置防风挡雨棚，以免影响焊接质量（如图5所示）。

图5 高空焊接防风雨措施图

（8）焊后保温

焊接完成后，采用保温棉覆盖焊缝处，缓慢冷却常温。

（9）无损检测

焊缝缓冷24h后对该焊缝进行超声波检测。合格后进行相关资料的整理及归档。

4 焊接注意事项、

（1）引弧应在焊道处进行，严禁在焊道区以外的母材上起弧。

（2）施焊中，应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满。

（3）多层多道焊时，接头错开50mm以上，并连续施焊。

（4）焊接宜连续施焊，每层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。

（5）预热要尽可能均匀一致，焊后采取防火毯进行保温缓冷。

（6）焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。检查合格后应在规定部位打上焊工钢印。

（7）引弧和引出板的焊缝长度应大于25mm，焊完后割去引弧和引出板板时应留5~10mm，并修复平整，不得用锤击落。

（8）需要磨平的焊缝，经无损检测合格后方可磨平。

（9）焊缝必须饱满，其角焊缝焊脚尺寸要达到设计图纸规定要求。

（10）焊后应对焊疤补焊磨平，清除焊渣和飞溅物。

（11）焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，制定修补工艺后方可处理。

（12）焊接工作结束，将焊缝区及焊接工作位置场地清理干净

（14）三面围焊及倒角焊时，转角处必须连续施焊。

（15）钢结构在受力状态下不得施焊。

5 结论

详细的方案交底、便捷有效的措施条件、合理紧密的工序衔接、严格的过程监管、仔细的后期检测、适当的机械化引入等等一系列的管理方针，最终奠定了本项目超大截面箱型梁厚板焊接质量百分百合格的圆满结果，为今后类似项目的实施奠定了坚实的基础，当然，整个管理过程并不是十全十美的，依然存在许多不足，希望以此为起点，在今后的项目中能更加完善，创造更好的成绩。

参考文献

[1] GB50661-2011.钢结构焊接规范.[S]

[2] GB50755-2012.钢结构工程施工规范.[S].

[3] GB50205-2001.钢结构工程施工质量验收规范.[S]

（作者单位：1.中冶（上海）钢结构科技有限公司；2.中国建筑第八工程局有限公司东北分公司）