4 焊接质量保证 钢熔化焊接头的要求和缺陷分级

  可选中1个或多个下面的关键词,搜索相关资料。也可直接点“搜索资料”搜索整个问题。

  展开全部钢结构中所用的构件一般是由钢厂批量生产,并需有合格证明,因此材料的强度及化学成分是有良好保证的。工程检测的重点在于安装、拼接过程中产生的质量问题。钢结构工程中主要的检测内容有:

  如果钢材无出厂合格证明,或对其质量有怀疑,则应增加钢材的力学性能试验,必要时再检测其化学成分。

  每个尺寸在构件的3个部位量测, 取3处的平均值作为该尺寸的代表值。钢构件的尺寸偏差应以设计图纸规定的尺寸为基准计算尺寸偏差;偏差的允许值应符合其产品标准的要求。

  梁和桁架构件的变形有平面内的垂直变形和平面外的侧向变形,因此要检测两个方向的平直度。柱的变形主要有柱身倾斜与挠曲。检查时可先目测,发现有异常情况或疑点时,对梁 、桁架可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线,然后测量各点的垂度与偏差;对柱的倾斜可用经纬仪或铅垂测量。柱挠曲可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线测量。

  外加磁场对工件(只能是铁磁性材料)进行磁化,被磁化后的工件上若不存在缺陷,则它各部位的磁特性基本一致,而存在裂纹、气孔或非金属物夹渣等缺陷时,由于它们会在工件上造成气隙或不导磁的间隙,使缺陷部位的磁阻大大增加,工件内磁力线的正常传播遭到阻隔,根据磁连续性原理,这时磁化场的磁力线就被迫改变路径而逸出工件,并在工件表面形成漏磁场。

  2、 漏磁场的强度主要取决磁化场的强度和缺陷对于磁化场垂直截面的影响程度。利用磁粉就可以将漏磁场给予显示或测量出来,从而分析判断出缺陷的存在与否及其位置和大小。

  将铁磁性材料的粉未撒在工件上,在有漏磁场的位置磁粉就被吸附,从而形成显示缺陷形状的磁痕,能比较直观地检出缺陷。这种方法是应用最早、最广的一种无损检测方法。

  

  磁粉一般用工业纯铁或氧化铁制作,通常用四氧化三铁(Fe3O4)制成细微颗粒的粉末作为磁粉。磁粉可分为荧光磁粉和非荧光磁粉两大类,荧光磁粉是在普通磁粉的颗粒外表面涂上了一层荧光物质,使它在紫外线的照射下能发出荧光,主要的作用是提高了对比度,便于观察。磁粉检测又分干法和湿法两种:

  1 .干法 —将磁粉直接撒在被测工件表面。为便于磁粉颗粒向漏磁场滚动,通常干法检测所用的磁粉颗粒较大,所以检测灵敏度较低。但是在被测工件不允许采用湿法与水或油接触时,如温度较高的试件,则只能采用干湿法。

  湿法 —将磁粉悬浮于载液(水或煤油等)之中形成磁悬液喷撒于被测工件表面,这时磁粉借助液体流动性较好的特点,能够比较容易地向微弱的漏磁场移动,同时由于湿法流动性好就可以采用比干法更加细的磁粉,使磁粉更易于被微小的漏磁场所吸附,因此湿法比干法的检测灵敏度高。

  用非荧光磁粉擦伤时,在光线明亮的地方,用自然光或灯光进行观察;用荧光磁粉擦伤时,则在暗室等暗处用紫外灯进行观察。

  连接板的检查包括:1)检测连接板尺寸(尤其是厚度)是否符合要求;2)用直尺作为靠尺检查其平整度;3)测量因螺栓孔等造成的实际尺寸的减小;4)检测有无裂缝、局部缺损等损伤。

  对于螺栓连接,可用目测、锤敲相结合的方法检查。并用扭力扳手(当扳手达到一定的力矩时,带有声、光指示的扳手)对螺栓的紧固性进行复查,尤其对高强螺栓的连结更应仔细检查。此外,对螺栓的直径、个数、排列方式也要一一检查。

  焊接连接目前应用最广,出事故也较多,应检查其缺陷。焊缝的缺陷种类不少,如图所示,有裂纹、气孔、夹渣、未熔透、虚焊、咬边、弧坑等。

  检查焊缝缺陷时,可用超声探伤仪或射线探测仪检测。在对焊缝的内部缺陷进行探伤前应先进行外观质量检查。

  焊缝表面质量的检验可目测或用10倍放大镜,当存在疑义时,采用磁粉或渗透擦伤。如果焊缝外观质量不满足规定要求,需进行修补。

  焊缝的外形尺寸一般用焊缝检验尺测量。焊缝检验尺由主尺、多用尺和高度标尺构成,可用于测量焊接母材的坡口角度、间隙、错位、焊缝高度、焊缝宽度和角焊缝高度。

  钢结构在潮湿、存水和酸碱盐腐蚀性环境中容易生锈,锈蚀导致钢材截面削弱,承载力下降。钢材的锈蚀程度可由其截面厚度的变化来反应。检测钢材厚度(必须先除锈))的仪器有超声波测厚仪(声速设定、耦合剂)和游标卡尺。

  超声波测厚仪采用脉冲反射波法。超声波从一种均匀介质向另一种介质传播时,在界面会发生反射,测厚仪可测出探头自发出超声波至收到界面反射回波的时间。超声波在各种钢材中的传播速度已知,或通过实测确定,由波速和传播时间测算出钢材的厚度,对于数字超声波测厚仪,厚度值会直接显示在显示屏上。

  钢结构在高温条件下,材料强度显著降低。譬如2001年9月11日受的美国纽约世贸中心就是典型的例子,世贸大厦采用筒中筒结构,为姊妹塔楼,地下6层,地上110层,高411m,标准层平面尺寸63.5m×63.5m,总面积125万平方米,整个大楼可容纳5万人办公,相当于5个深圳地王大厦。外筒为钢柱,建于1973年,每幢楼用钢量7800t。两座大楼受飞机撞击之后,一个在一小时倒塌,另一个在一小时四十倒塌。

  薄型防火涂层表面裂纹宽度不应大小0.5mm,涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求;厚型防火涂层表面裂纹宽度不应大小1mm,其涂层厚度应有80%以上的面积符合耐火极限的设计要求,且最薄处厚度不应低于设计要求的85%。防火涂料涂层厚度测定用测针(厚度测量仪)测定。

  全钢框架结构的梁和柱的防火层厚度测定,在构件长度内每隔3m取一截面,对于梁和柱在所选择的位置中,分别测出6个和8个点。分别计算出它们的平均值,精确到0.5mm。

  1)焊缝的检测宜优先考虑受拉构件,在网架、桁架中应特别注意跨中下弦杆件。

  c.检测鉴定不满足设计要求,经设计人员重新核算,满足安全要求,可予以验收;

  d.设计人员认为不能满足安全要求,返修后二次验收可能引 起结构尺寸改变和功能发生变化,制定新的设计文件(加固方案),签订新的合同。施工单位按新的设计文件、合同进行验收,或 让步验收。

  c.抽检的焊缝数中,不合格率为2%- 5% 时,应加倍抽检,且必须在原不合格部位两侧的焊缝处长线各增加一处,如在所有抽检焊缝中不合格率不大于3% ,该批定为合格,大于3% ,该批定为不合格。

  《钢-混凝土组合结构设计规程》(DL/T 5085-1999)国家经济贸易委员会

  《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:90)中国工程建设标准化协会

  《上海地方标准 建筑钢结构防火技术规程》(DG/TJ 08-008-2000))

  4 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带 GB/T3274-1988

  2 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈型式尺寸与技术条件 GB1231-1991

  3 钢结构用扭剪型高强度连接副型式尺寸与技术条件 GB3633-1983

  6 钢-混凝土组合结构设计规程 DL/T 5085-1999国家经济贸易委员会

  7 钢-混凝土组合楼盖结构设计与施工规程 YB 9238-92冶金工业部

  9 钢管混凝土构件N-M相关设计计算图表 JCJ02-90国家建材工业局

  10 火力发电厂主厂钢-混凝土组合结构设计暂行规定 DJGJ99-91能源部电力规划设计管理局

  11 战时军港抢修早强型钢-混凝土组合结构技术规程 GJB 解放军总后勤部 /p

  4 焊接质量保证 钢熔化焊接头的要求和缺陷分级 GB/T 12469-90

  4 钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量分级 GB/T 12605-1990

  5 铸钢件渗透探伤及缺陷显示迹痕的评级方法 GB/T 9443-1988

  5 《钢混组合梁设计与施工规范》 德国规范学会, 郑州工学院译 1983

  焊接是钢结构使用最主要的连接方法之一。在钢结构制作和安装领域中,广泛使用的是电弧焊。在电弧焊中又以药皮焊条手工焊条、自动埋弧焊、半自动与自动CO2气体保护焊为主。在某些特殊场合,则必须使用电渣焊。焊接的类型、特点和适用范围见表6.1。

  利用焊条与焊件之间产生的电弧热焊接,设备简单,操作灵活,可进行各种位置的焊接,是建筑工地应用最广泛的焊接方法

  利用埋在焊剂层下的电弧热焊接,效率高,质量好,操作技术要求低,劳动条件好,是大型构件制作中应用最广的高效焊接方法

  用CO2或惰性气体保护的实芯焊丝或药芯焊接,设备简单,操作简便,焊接效率高,质量好

  (1) 焊接工艺设计 确定焊接方式、焊接参数及焊条、焊丝、焊剂的规格型号等。

  (2) 焊条烘烤 焊条和粉芯焊丝使用前必须按质量要求进行烘焙,低氢型焊条经过烘焙后,应放在保温箱内随用随取。

  (3) 定位点焊 焊接结构在拼接、组装时要确定零件的准确位置,要先进行定位点焊。定位点焊的长度、厚度应由计算确定。电流要比正式焊接提高10%~15%,定位点焊的位置应尽量避开构件的端部、边角等应力集中的地方。

  (4) 焊前预热 预热可降低热影响区冷却速度,防止焊接延迟裂纹的产生。预热区在焊缝两侧,每侧宽度均应大于焊件厚度的1.5倍以上,且不应小于100mm。

  (5) 焊接顺序确定 一般从焊件的中心开始向四周扩展;先焊收缩量大的焊缝,后焊收缩小的焊缝;尽量对称施焊;焊缝相交时,先焊纵向焊缝,待冷却至常温后,再焊横向焊缝;钢板较厚时分层施焊。

  (6) 焊后热处理 焊后热处理主要是对焊缝进行脱氢处理,以防止冷裂纹的产生。后热处理应在焊后立即进行,保温时间应根据板厚按每25mm板厚1h确定。预热及后热均可采用散发式火焰枪进行。

  高强度螺栓连接是目前与焊接并举的钢结构主要连接方法之一。其特点是施工方便、可拆可换、传力均匀、接头刚性好,承载能力大,疲劳强度高,螺母不易松动,结构安全可靠。高强度螺栓从外形上可分为大六角头高强度螺栓(即扭矩形高强度螺栓)和扭剪型高强度螺栓两种。高强度螺栓和与之配套的螺母、垫圈总称为高强度螺栓连接副。

  (1) 高强度螺栓使用前,应按有关规定对高强度螺栓的各项性能进行检验。运输过程中应轻装轻卸,防止损坏。当包装破损,螺栓有污染等异常现象时,应用煤油清洗,并按高强度螺栓验收规程进行复验,经复验扭矩系数合格后方能使用。

  (2) 工地储存高强度螺栓时,应放在干燥、通风、防雨、防潮的仓库内,并不得沾染脏物。

  (3) 安装时,应按当天需用量领取,当天没有用完的螺栓,必须装回容器内,妥善保管,不得乱仍、乱放。

  (4) 安装高强度螺栓时接头摩擦面上不允许有毛刺、铁屑、油污、焊接飞溅物。摩擦面应干燥,没有结露、积霜、积雪。并不得在雨天进行安装。

  (5) 使用定扭矩扳子紧固高强度螺栓时,每天上班前应对定扭矩扳子进行校核,合格后方能使用。

  (1) 一个接头上的高强度螺栓连接,应从螺栓群中部开始安装,向四周扩展,逐个拧紧。扭矩型高强度螺栓的初拧、复拧、终拧,每完成一次应涂上相应的颜色或标记,以防漏拧。

  (2) 接头如有高强度螺栓连接又有焊接连接时,宜按先栓后焊的方式施工,先终拧完高强度螺栓再焊接焊缝。

  (3) 高强度螺栓应自由穿入螺栓孔内,当板层发生错孔时,允许用铰刀扩孔。扩孔时,铁屑不得掉入板层间。扩孔数量不得超过一个接头螺栓的1/3,扩孔后的孔径不应大于1.2d(d为螺栓直径)。严禁使用气割进行高强度螺栓孔的扩孔。

  (4) 一个接头多个高强度螺栓穿入方向应一致。垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头和螺母,螺母有圆台的一面应朝向垫圈,螺母和垫圈不应装反。

  (5) 高强度螺栓连接副在终拧以后,螺栓丝扣外露应为2~3扣,其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。

  (1)扭矩法 使用可直接显示扭矩值的专用扳手,分初拧和终拧二次拧紧。初拧扭矩为终拧扭矩的60%~80%,其目的是通过初拧,使接头各层钢板达到充分密贴,终拧扭矩把螺栓拧紧。

  (2)转角法 根据构件紧密接触后,螺母的旋转角度与螺栓的预拉力成正比的关系确定的一种方法。操作时分初拧和终拧两次施拧。初拧可用短扳手将螺母拧至使构件靠拢,并作标记。终拧用长扳手将螺母从标记位置拧至规定的终拧位置。转动角度的大小在施工前由试验确定。

  扭剪型高强度螺栓有一特制尾部,采用带有两个套筒的专用电动扳手紧固。紧固时用专用扳手的两个套筒分别套住螺母和螺栓尾部的梅花头,接通电源后,两个套筒按反向旋转,拧断尾部后即达相应的扭矩值。一般用定扭矩扳手初拧,用专用电动扳手终拧。

  钢结构连接质量,应符合《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2001)的规定。其质量验收,可按相应的钢结构制作工程或钢结构安装工程检验批的划分原则划分为一个或若干个检验批进行。

  钢结构焊缝质量应根据不同要求分别采用外观检查、超声波检查、射线探伤检查、浸渗探伤检查、磁粉探伤检查等。

  碳素结构钢应在焊缝冷却至环境温度,低合金结构钢应在焊接完成24h以后,进行焊缝探伤检查。

  大六角头高强度螺栓连接副应在完成1h后、48h内进行终拧扭矩检查。检查数量:按节点数抽查10%,且不应少于10个;每个被抽查节点按螺栓数抽查10%,且不应少于2个。

  扭剪型高强度螺栓连接副终拧检查,是以拧掉梅花头为标志,未在终拧中拧掉梅花头的螺栓数不应大于该节点螺栓数的5%。检查数量:按节点数抽查10%,且不应少于10个,被抽查节点中梅花头未拧掉的扭剪型高强度螺栓连接副全数进行终拧扭矩检查。