世博會(huì)西班牙館空間框架結(jié)構(gòu)制作和焊接

世博會(huì)西班牙館空空間框架結(jié)構(gòu)構(gòu)制作和焊接接

作者:宋育榮,戴陽(yáng),曹曹玉林,魏朝波關(guān)鍵字:焊接,世博會(huì),空間框架架結(jié)構(gòu)

一、概述2010年上海世世博會(huì)西班牙牙館位于上海海世博會(huì)浦東東C片區(qū)C09地塊，用地地面積714m2，總建筑面面積為8482m2，建筑占地地面積4714m2，高度20m，地上3層（局部4層），主體體采用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)空間框架結(jié)結(jié)構(gòu)。建筑包包括多功能廳廳、展廳、餐餐廳、報(bào)告廳廳、SEEI辦公和輔助助用房。空間間框架結(jié)構(gòu)豎豎向及水平向向，構(gòu)件沿建建筑立面在不不同部位發(fā)生生扭曲，形成成以空間扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)曲面及多曲曲面相適應(yīng)（如如圖1所示）。結(jié)結(jié)構(gòu)主體共分分內(nèi)外兩層，用用鋼量2300t。由于該工工程是多曲面面相關(guān)線，給給制作焊接帶帶來了很大的的難度，本文文擬介紹幾種種管接點(diǎn)的拼拼裝和焊接工工藝。二、弧形鋼框框架焊接難點(diǎn)點(diǎn)（1）鋼管與與空間扭轉(zhuǎn)曲曲面相適應(yīng)連連接，鋼管參參數(shù)見表1。直徑152mm的鋼管最小小彎曲半徑為為1m（6mm、10mm、20mm等不同壁厚厚），直徑203mm的鋼管彎曲曲半徑為1.75m（壁厚為20mm），彎曲的的最高點(diǎn)之間間的長(zhǎng)度為2.4m，相似彎曲曲半徑成一個(gè)個(gè)S曲面。通過過圖2我們可以知知道類似結(jié)構(gòu)構(gòu)焊接接頭的的多樣性。鋼鋼管主要材料料為Q345B，考慮到管管框架容易產(chǎn)產(chǎn)生焊接變形形，我們采用用焊接變形較較小的CO2氣體保護(hù)焊焊（GMAW）。焊絲牌牌號(hào)WH50—6，型號(hào)ER50—6，武漢鐵錨牌牌。選用70%COO2+30%%Ar混合氣體作作保護(hù)氣體，焊焊接設(shè)備采用用唐山松下KRⅡ—500型CO2氣體保護(hù)焊焊焊接電源。（2）鋼管立立柱軸線通過過管子和管子子對(duì)接，管子子和法蘭，各各種管徑，各各種角度（81°、118°、130°等等）的對(duì)對(duì)接，焊縫等等級(jí)全部是一一級(jí)焊縫，100%UUT檢測(cè)。（3）此工程程在車間制作作焊接，焊接接變形相對(duì)外外場(chǎng)焊接比較較好控制?？煽稍谕鈭?chǎng)拼裝裝焊接，由于于受到外場(chǎng)施施工條件限制制，工作條件件不如車間，切切割質(zhì)量、裝裝配質(zhì)量差，裝裝配間隙增大大，錯(cuò)邊、風(fēng)風(fēng)速（外場(chǎng)在在黃埔江邊）也也大，給CO2焊接質(zhì)量帶帶來相當(dāng)大的的影響，也給給控制焊接變變形帶來很大大的難度。尤尤其是外水平平系桿的焊接接，不對(duì)稱支支管接頭，焊焊接后熱變形形難以控制。偏偏心距如圖3所示。（4）相關(guān)線線管子接頭完完全通過數(shù)控控等離子切割割，切口光潔潔，對(duì)正常的的端口切割90°支管切割都都沒有問題，但但對(duì)118°、130°等斜口管子子拼裝帶來了了麻煩，如果果焊接坡口設(shè)設(shè)定單面25°數(shù)控相關(guān)切切割線后，坡坡口25°以90°拼管焊接為為例：外口變變成135°，內(nèi)口不存存在坡口，那那么對(duì)裝配焊焊接都帶來了了很大的難度度。三、制作與焊焊接（1）鋼管通通過彎管機(jī)彎彎到一定弧面面，由于彎管管機(jī)曲率半徑徑有限，兩個(gè)個(gè)S拱高之間長(zhǎng)長(zhǎng)度為2.4m，直接在彎彎管機(jī)上彎曲曲有難度，后后采用火焰加加熱彎曲達(dá)到到所需曲面。拼拼裝成S形管焊接后后，用標(biāo)準(zhǔn)樣樣板校合至符符合要求。1∶1放地樣，裝裝配S形管與直管管拼裝，有兩兩個(gè)角度直徑徑，分別為203mmm×138°°（厚度20mm）和152mmm×131°°（厚度10mm），根據(jù)此此角度拼裝，焊焊接完成后要要保證管子角角度的正確性性和平整度，否否則就影響后后續(xù)組裝。（2）管子的的焊接工藝布布置（管子138°焊接和管子131°焊接接頭形形式）見圖4。第一，坡口的的制作。在131°管子上切割割每邊都是25°時(shí)就不能很很好的裝配，要要適當(dāng)修正管管子的內(nèi)口，使使上下每一部部位的坡口角角度＞45°，滿足全熔熔透一級(jí)焊縫縫的要求。裝裝配時(shí)要對(duì)坡坡口側(cè)進(jìn)行打打磨，裝配間間隙控制在3mm，用碼板點(diǎn)點(diǎn)焊固定管子子（相對(duì)等分分的3處固定），見見圖5。管子對(duì)接接采用同樣規(guī)規(guī)格的45°～50°坡口，間隙隙為4mm（板厚≥20mm時(shí)，間隙為5mm），直管對(duì)對(duì)接采用鋼襯襯墊，確保焊焊接時(shí)的底層層熔透及成形形。第二，焊接順順序。如圖6和圖7所示，當(dāng)管管子壁厚10mm時(shí)，采用3層焊道完成成焊接；管子子壁厚20mm時(shí)，焊道為6層。當(dāng)管接接點(diǎn)整體組裝裝完成后，為為了控制焊接接角度變形，采采取單面焊接接雙面成形的的方法，單數(shù)數(shù)焊道從左邊邊開始焊接，雙雙數(shù)焊道從右右邊開始焊接接。坡口為45°，無鈍邊，間間隙2～3mm。焊接時(shí)，熔熔透坡口底部部，逐步向上上勻速焊接，在在準(zhǔn)備停焊之之前，焊速增增快，減少填填充量，使坡坡口停頓處形形成一個(gè)大于于坡口間隙的的熔孔，便于于重新起弧，保保證反面焊縫縫成形、確保保焊接接頭熔熔透。完成焊焊接后，經(jīng)對(duì)對(duì)焊縫檢查，符符合要求。對(duì)對(duì)構(gòu)件測(cè)量角角度變形符合合要求。第三，焊接參參數(shù)見表2。（3）有角度度管子對(duì)接焊焊縫和管子對(duì)對(duì)接內(nèi)有鋼襯襯墊焊縫完成成24h后進(jìn)行UT檢測(cè)，完全全滿足GB113345H的BI級(jí)要求。

（4）管子對(duì)接接后有少量變變形，采用氧氧丙烷火焰加加熱矯正，溫溫度控制在850℃以下。

（5）對(duì)接焊縫縫適當(dāng)修磨后后進(jìn)行桁架柱柱組裝，組裝裝完全放在胎胎架上，保證證水平基準(zhǔn)面面在尺寸校正正定位后，安安裝水平腹桿桿，斜支管裝裝配形成一個(gè)個(gè)剛性固定構(gòu)構(gòu)架，隨后安安裝桁架柱和和柱底板，柱柱與底板的焊焊接要求為Ⅰ級(jí)熔透焊縫縫，100%UUT檢測(cè)。（6）對(duì)于管管板焊接，法法蘭板是盲板板，裝配定位位用碼板固定定（見圖8），全位置置焊接難度增增加，在焊接接時(shí)盲板的熱熱量需求量大大，坡口處容容易熔化，板板厚25mm，管壁厚20mm，平面和45°管接頭熔化化所需要的熱熱量是不一樣樣的，因此在在焊接時(shí)，電電弧中心熔化化金屬要偏向向于盲板，從從打底到蓋面面都需要掌握握此原則。焊焊接時(shí)運(yùn)條兩兩邊停頓，中中間不要停，焊焊縫表面平或或中間有點(diǎn)內(nèi)內(nèi)凹，便于后后層焊縫連接接熔透。否則則焊縫中間高高兩邊低，形形成夾角，容容易產(chǎn)生缺陷陷。通過焊接接工藝試驗(yàn)，在在各項(xiàng)物理指指標(biāo)都符合規(guī)規(guī)范后，找出出了比較好的的工藝參數(shù)，如如表3所示。（7）桁架柱柱在胎架上焊焊接時(shí)，為了了控制焊接熱熱變形，應(yīng)先先焊一側(cè)的水水平腹桿及斜斜面支撐，而而且采用跳躍躍法，讓一側(cè)側(cè)焊接完成后后，再焊另一一側(cè)的水平腹腹桿，用此焊焊接順序保證證最小變形量量，如圖9所示。桁架架柱檢驗(yàn)測(cè)量量或劃地樣復(fù)復(fù)測(cè)結(jié)果見表表4。（8）管板接接頭焊厚24h后，進(jìn)行UT1000%檢測(cè)，完全全符合GB113345—1989標(biāo)準(zhǔn)。四、外水平系系桿安裝現(xiàn)場(chǎng)安裝外水水平系桿時(shí)，由由于接頭形式式不對(duì)稱，在在裝配過程中中出現(xiàn)諸多焊焊接熱變形影影響因素，導(dǎo)導(dǎo)致焊接變形形大，修正措措施如下：（1）控制裝裝配間隙。

（2）如果裝配配間隙過大采采取單側(cè)堆焊焊，并且要探探傷，保證間間隙在范圍內(nèi)內(nèi)。

（3）選擇合適適的焊接規(guī)范范。

（4）采用合理理的焊接順序序，先焊對(duì)稱稱焊縫，后焊焊不對(duì)稱焊縫縫。

（5）局部采用用剛性固定法法。

（6）外場(chǎng)焊接接要有防風(fēng)防防雨措施，確確保焊接質(zhì)量量。

（7）外場(chǎng)采用用藥芯焊絲+CO2雙保護(hù)，焊焊接電流110～130A，電弧電壓19.5～21V，焊接速度8～10cm//min，氣體流量25L/mmin。