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摘要:基于北京市广安门医院制药基地项目,针对劲性结构栓钉在焊接过程中出现的质量问题,分析原因提出整改方案,整改后验收并对结果归纳总结。
关键词:劲性结构;栓钉焊接
劲性结构是钢-混凝土组合共同承载的一种结构形式,结构表面焊接栓钉可以有效增加构件与混凝土的握裹力,改善混凝土的延性,一方面提高了混凝土的抗震性能,一方面对钢材起到侧向约束,从而提高劲性结构的整体性能,工程中对劲性结构栓钉焊接的质量把控就显得格外重要。实际工程中由于栓钉数量过多,加工厂监督不方便等原因导致栓钉焊接质量出现问题十分普遍,本文以广安门项目为例,针对栓钉出现的问题进行分析并提出整改办法。
1工程概况
中国中医科学院广安门医院大兴生物制药基地工程位于北京市大兴区中关村科技园区大兴生物医药产业基地。结构形式为地下室3层,地上北楼9层,南楼4层,其中地下为劲性结构,由202根劲性柱和543根劲性梁组成,选取栓钉规格19×75和19×100两种,总计数量121356颗。
2原因分析
对现场已安装完成的A1-A3区域地下劲性结构进行了抽样检查,并对检查结果进行了统计,得出相应区域的合格点数以及合格率。具体情况如表1所示。通过调查发现栓钉焊接质量问题主要有焊脚不饱满、气孔、咬边、颈缩、夹渣、30°弯曲断裂等。针对不合格的个数进行统计、分析最后得出焊缝不饱满占比最大为主要质量问题。统计表如表2所示。针对焊脚不饱和的质量问题,通过去加工厂实地考察分析得出原因如下:
2.1夹头匹配不当。当焊枪夹头与支撑板不配套时,工人随意将支撑板大套小,小压大会导致栓钉焊接时垂直度不够,人为调整垂直度并不能保证焊接质量,焊脚不饱和垂直度更严重时甚至出现栓钉没有焊脚,不符合钢结构验收规范,如图2所示。
2.2表面处理不当。由于钢构件需要通过不同工序加工并焊接栓钉发送现场,因此在构件存放过程中容易出现表面锈蚀等情况。在焊接过程中,金属熔化进行化学变化时具有氧化性,还原性等对栓钉的焊接质量产生影响,同时锈蚀又会导致电流传导不流畅,部分区域产热过大,出现栓钉焊脚不饱和的情况。因此在栓钉焊接前就需要通过除锈来保征栓钉在劲性结构的机械性能。
2.3地线卡位不当。直流电弧焊时,焊接电弧由于受到电流产生的磁场影响,产生磁偏吹从而导致焊接质量出现问题。当焊接时地线卡位不当时,电弧前后左右存在磁通量密度分布不均,导致电弧偏向某一方向如图3所示,从而出现栓钉焊脚不饱和的质量问题。因此在栓钉焊接时正确处理地线卡位才能保证焊接质量。
3整改措施
3.1配套使用。针对夹头与瓷环支撑板不配套的情况,在焊接前对栓钉、瓷环、支撑板等进行自检,专检,检查结果如图4所示;根据构件类型、栓钉规格、选用匹配的焊枪夹头和瓷环支撑板,然后调整焊枪,使栓钉轴线图3不正确地线卡位图4加工厂自检和支撑板上的瓷环同心,保证焊接时栓钉与焊接面垂直不倾斜。
3.2表面处理。对于表面轻度锈蚀的构件,通过手工和电动除锈,工具简单操作方便;对于表面锈蚀严重的构件,一般采用火焰除锈达到目的,先将基体表面锈层铲掉,再用火焰烘烤或加热,并配合使用动力钢丝刷清理加热表面。同时执行加工厂和现场双向把关:加工厂方面严格把控钢柱钢梁加工顺序,在构件焊接栓钉前必须将所有构件表面打磨抛光,严禁未处理表面构件直接焊接栓钉;现场方面对进场构件执行严标准验收,发现表面处理不合格一律退回重新返修。
3.3优化卡位。1)将单线接地更改为双线接地,通过双线接地减弱电流产生的磁场从而减少磁偏吹(图5a)。2)尽量将地线保持在构件对称处卡持,并与焊枪距离足够远,焊枪电缆尽可能摆放在双地线中心对称位置,避免由于电弧前后左右磁通梁密度的不均而产生的磁偏吹,从而影响栓钉焊接质量(图5b)。3)对于钢梁H型构件边缘焊接时产生磁偏吹,变更为地线卡在H型钢腹板上(图5c)。4)在满足焊接质量的情况下适当减弱焊接的电流(图5d)。
4结束语
通过整改后对现场C1-C3区域地下劲性结构栓钉焊接质量进行了抽样检查,3700个测试点平均合格率达到了96.05%,同时由于焊接质量的有效把控,验收的合格率变高导致返工的成本也大大节省,已知栓钉的材料费平均约为1.95元/个,则直接节省成本为121356×(96%-87%)×1.95=21298,同时节省由于返工造成的人工成本,机械成本等间接成本总计约为67200元。由此可见,劲性结构栓钉焊接质量的把控,一方面可以更好的保证施工质量,结构强度,杜绝安全隐患,验收规范;一方面也可以节省成本,节约材料,提高工作效率,缩短工期。
参考文献
[1]池强,张建勋,付继飞,等.拉弧式电弧螺柱焊质量影响因素[J].电焊机,2005(4):6-9.
[2]池强,张建勋,付继飞,等.拉弧式电弧螺柱焊质量影响因素[J].电焊机,2005(4):6-9.
[3]黄贤聪.栓钉焊接技术[J].电焊机,2011,41(8):7-11.
作者:彭东旭 史朝阳 田玺 马同德 冯杰 邱铂淳 单位:中国建筑第八工程局有限公司钢结构工程公司
