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由于焊工在焊接時要與電、可燃及易爆氣體、壓力容器等接觸,在焊接過程中還會產生一些有害氣體、煙塵、電弧光的輻射、焊接熱源的高溫、高頻磁場、噪聲和射線等,有時還要在高處、水下、容器設備內部等特殊環境中作業。為此我國明確規定:金屬焊接(切割)作業是特種作業,直接從事特種作業者—焊工屬特種作業人員。如果焊工不熟悉有關勞動保護知識,不遵守安全操作規程,就可能引起觸電、火災、爆炸、金屬飛濺燙傷等工傷事故及焊工塵肺病、中毒、電光性眼炎、皮膚病等職業病的產生。這不僅給國家財產造成經濟損失,而且直接影響焊工及其他工作人員的人身安全。但是傳統的焊接專業課程內容往往過多注重焊接工藝與技能操作技術,對于本專業安全素養教育僅停留在緒論課及各技能操作中簡單提及的一點安全技術內容中,教學內容缺乏系統性、全面性,教學過程相對分散不集中。通過對焊接專業畢業生的問卷調查表明,大部分學生對本專業的職業健康與安全的內涵比較模糊,對職業病知識比較欠缺,對急救常識掌握不夠,對自己將來要從事的職業有哪些危險有害因素了解不透徹,對可能造成的傷害也知道的不多,這說明在中職學校開展專業安全教育是非常重要的。
2焊接專業安全素養課程建設思路
為確保焊接專業安全素養教育的開設真正讓學生學有所獲,我們經過多次研討,首先將安全素養教育納入了課程體系并用一定的課時保障,同時圍繞課程教學目標、教學內容、教學方式方法、評價和考核等方面進行了課程建設的構建。
2.1師資、教材、課時三落實
2.1.1師資建設。職業學校開展專業安全教育效果如何,師資是關鍵。近幾年來,我校通過理論教師與實習教師結對子方式,互相學習,取長補短,逐步向一體化教師模式轉變。同時,選派優秀教師參加全省技能操作資質認證,并鼓勵教師深入企業參與實踐鍛煉等方式,不斷提高教師的安全教育理念,強化教師的專業操作技能。目前我校已有兩名焊工高級技師,兩名焊工技師,這為順利實施本專業安全素養教育提供了有力的師資保障。
2.1.2教材建設。目前,我校主要選用員工特殊工種安全培訓用書《金屬焊接與切割作業》、學生用書《焊工工藝與技能訓練》及《焊工技能訓練》三本教材相關內容進行授課,同時我們已經完成了本專業安全教育讀本編寫及題庫建設,并借助于我們組織學生拍攝的“安全雙述”(崗位描述及手指口述)視頻綜合進行安全素養教育授課。
2.1.3課時。為了保證教育的效果,我們已將焊接專業職業健康與安全教育課程列入學校正常的教學體系,開設專業素養課程,每周2課時,一學年至少保證30課時。一年級以公共安全知識和技能培養為主,二年級以專業安全知識和技能培養為主。
2.2明確課程教學目標。通過該課程系統學習,使學生了解本專業存在的職業危害及可能導致的安全生產事故,掌握預防工傷事故及職業病應具備的勞動衛生知識及防護措施,并具備一定的事故急救常識。使學生樹立主動安全意識,掌握專業安全知識,具備安全操作技能。
2.3優化設置教學內容。根據焊接專業崗位特點,設置安全素養教學內容如下:焊接與切割勞動衛生與防護;焊接與切割安全用電、焊接與切割防火防爆、各種焊接與切割方法安全操作技術(焊條焊與電弧切割、氣體保護焊、氣焊與氣割、特殊焊接與切割作業)、各種事故安全急救常識及典型焊接與切割事故案例與事故原因分析等。在合理設置本專業教學內容的同時,完成了相應內容教學大綱的編制。
2.4創新教學模式。教學模式采用課堂教學為主,現場實習為輔,以實踐活動為載體的教學模式,將焊接專業安全知識和技能的學習與學生的未來職業、崗位緊密結合在一起。注重課堂教學。課堂教學是專業安全素養教育的主渠道。在課堂教學中,針對該專業對應的職業病以及職業傷害的特點,我們以課堂講授為主,將案例教學、情境教學、多媒體光盤模擬現場教學等多種教學方式綜合運用,通過案例再現、情景啟發、視頻解說等模式讓學生領會“懂安全是前提,會安全是基礎,能安全是關鍵,不出事是本事”的安全理念內涵,體會“要我安全———我要安全———我會安全”安全觀轉變的意義。實習教學不放松?,F場教學是解讀安全生產、實施安全素養教育的主陣地。結合校實習車間焊接作業環境、焊接設備及焊工勞動防護及焊接作業體會開展針對性教學,更容易充實教學內容,強化教學直觀效果。同時定期組織學生去各單位工廠見習,熟悉企業的各項規章制度和工作規范,使學生及早預見未來職業崗位特點,利于調動學生主人翁參與感意識,在理———實一體的教學氛圍中讓安全知識深植于學生身心中。豐富實踐活動。組織實踐活動是開展專業安全素養教育的有效途徑。我們通過主題班會或主題實踐活動宣講相關知識,并聘請了一些企業焊工師傅現身說教。同時借助于校園網、廣播站、宣傳欄等載體宣傳安全知識,定期組織演講比賽、知識競賽、急救演練等活動,通過開展融教育與趣味性一體的多項實踐活動,極大地提高了學生學習專業安全知識的興趣。
2.5完善評價機制。專業素養教育既是安全意識和安全觀念教育,也是意識和能力的養成教育。教學效果最終應體現在課堂上學習的知識和技能是否能夠在實訓場所和工作崗位應用,為此我們采用了理論考核和實習考核相結合的評價機制,理論考核以機考理論知識為主,分值占40%;實習考核以操作表現為主,由實習單位(校內實習與校外實習)評價,分值占60%。另外,嚴格畢業證發放制度,樹立安全上崗證和技能證同等重要的觀念,只有考取安全上崗證才能獲得畢業。
關鍵詞:刮板運輸機,溜槽齒軌座,銷軸套,鍛造,焊接內應力
一、立項原因
刮板運輸機是煤礦綜采工作面的主要運輸設備,它除了運煤和清理機道外,還主要作為采煤機的平滑軌道。輸送機要承受重達20—30噸重的采煤機在上面進行采煤,其結構形式及附件必須能密切與采煤機的結構相配套。工作時,為了保證采煤機的牽引齒軌輪與銷排的良好嚙合,輸送機要盡可能平直鋪設,每節銷排是用聯接銷與溜槽槽幫上的齒軌座聯接。在實際工作中,設備運行時會使溜槽受力不均,以及溜槽承重過大等原因,造成齒軌座變形、毀壞,直接影響工作面的正常生產。而軌座與溜槽為整體鑄造結構,維修難度大。如不能修復,該部溜槽只能報廢,增加了設備的經濟投入。
二、革新內容及創新點
經過現場研究,我們決定將齒軌座從溜槽上切割下來,用45號高強度優質中碳鋼加工成銷軸套,將其焊接在溜槽上來代替齒軌座。在設計方案時要考慮以下幾個方面:
1、材料性能方面:
我們選用材料為45號高強度優質中碳鋼的銷軸套來代替原來的鑄鋼齒軌座,是因為它具有一定的塑性和韌性,切削性能良好。為了提高其機械性能我們對其進行了鍛造處理。鍛造時要對金屬材料加熱,這是為了提高金屬的塑性和降低變形抗力,從而改善金屬的鍛造性。經鍛造后的金屬材料,具有細晶粒結構;能使粗大枝晶和各種夾雜物都沿著金屬流動的方向被拉長,呈現出纖維組織;使內部缺陷得以壓合,使其整體性能加強。鍛造后將其進行車加工。根據測量,要求銷軸套的外徑尺寸為Φ80mm,表面粗糙度為25μm。內徑尺寸為Φ50mm,因與銷聯接,表面粗糙度為12.5μm。厚度為30mm。免費論文。加工出后于溜槽槽幫焊接。
2、焊接工藝方面:
(1)、因為溜槽和銷軸套的材質不同,在選用焊條方面,應從以下幾方面考慮:
A、從材料的成份考慮,溜槽為鑄件,材料為ZG35,成份中含碳、硫、磷等有害雜質較高。焊接時容易產生裂紋和氣孔,宜采用抗裂性較好的低氫型焊條。
B、從使用性能和工作條件方面考慮,銷軸套是屬于在工作中受振動、沖擊載荷的重要焊接結構,應選用強度、沖擊韌性和延伸率較高的堿性低氫型藥皮的焊條。
C、從施工工地設備考慮,因為施工現場中有交流弧焊機,所以選用適宜交流焊接的焊條。
通過以上三個方面的綜合比選,我們選用了T506堿性低氫型藥皮焊條,該種焊條焊接強度能達500 Mpa以上,并且焊接工藝性好,用途較為廣泛。
(2)、焊接時保證好焊接現場的環境溫度尤為重要,因為如果焊接時零件受熱不均勻,會導致焊接后零件產生殘余內應力,使零件產生變形或裂紋,對零件的疲勞強度也是不利的。所以為了焊接質量,提高工作效率,減小零件的內應力和變形,在焊接時要注意以下幾方面:
A、焊接前應將焊接件進行預熱,預熱溫度一般宜控制在100-150℃。目的是防止零件在焊接過程中急劇冷卻,并且減小零件焊接部分與基體部分的溫度差值,使兩部分的膨脹量趨于接近,從而減小內應力。特別是在冬季氣溫較低的環境下焊接,焊前預熱更為重要。和鑄鋼件的焊接應嚴格按照合理的焊接程序進行,以防止由于較大的剛性而產生裂縫。預熱區應在焊縫周圍40--70mm的范圍內。
B、該銷軸套在焊接時要保證各套中心在同一直線上,以確保采煤機齒軌輪在銷軌上的平穩運行。
C、焊接后應緩慢冷卻,以減小焊接應力,避免裂紋的產生。免費論文。
3、創新點
(1)、銷軸套代替原有鑄鋼材料的齒軌座,更有利于溜槽的維修,大大節約了工時和資金。
(2)、提高了零件的機械性能和實用性。
三、應用情況及經濟效益
1、刮板運輸機溜槽齒軌座的改造已于2010年1月生產加工完畢,2月份投入使用,改造后的刮板運輸機在運行過程中,能保證采煤機安全可靠的平穩運行,且易于維護,完全可以滿足使用要求。
2、該銷軸套的加工成本約在200元左右,一節溜槽需要4個,共需資金800元,實際買一部溜槽需要4000元左右,實際節約材料費3200元,按全年修復100節溜槽計算,可節約資金32萬元。
3、該部件加工簡單,易焊接,未改造前每年因齒軌座損壞而影響生產30小時,按每小時100噸煤,每噸煤500元計算,全年共節約
30×100×500=150萬元
4、綜合以上兩項,使用該設備,每年可創價值
32+ 150 = 182萬元
四、總體性能指標與國內外、集團公司內其他單位技術的比較
刮板運輸機溜槽齒軌座的改造在2010年1月份完成,并在井下投入使用。使用至今效果良好,其性能完全符合井下綜采工作面生產的要求,特別是該改造效果在我礦屬先進水平。
五、存在的問題及推廣應用前景
1、該銷軸套在焊接時要保證各套中心在同一直線上,以確保采煤機齒軌輪在銷軌上的平穩運行。免費論文。
2、該套加工工藝簡單,易焊接、維修,經濟合理性比較顯著,可以在相同的或相似條件下推廣使用。
關鍵詞:高層建筑,焊接技術,建筑施工
引言
鋼結構型材的多樣性,使焊接接頭的截面形式也隨之多樣化,因而帶來了許多焊接難題。工字鋼、槽鋼、角鋼是工程結構中使用最早的型鋼,之后截面性能優良的H型鋼、鋼管、網架節點球等型材相繼問世并大量應用于鋼結構建筑中,從而使鋼結構間的焊接節點形式變得多樣而復雜。鋼結構焊接的施工條件較復雜。建筑工程具有流動性大的突出特點,單從鋼結構焊接工程來講,不同工程的不同地理條件造成了不同的焊接環境條件。
1 高層建筑鋼結構焊接的幾種常見方法
1.1藥皮焊條手工電弧焊
藥皮焊條手工電弧焊原理:在涂有藥皮的金屬電極與焊件之間施加一定電壓時,由于電極的強烈放電而使氣體電離產生焊接電弧。電弧高溫足以使焊條和工件局部融化,形成氣體、熔渣和熔池,氣體和熔渣對熔池起保護作用,同時,熔渣在與熔池金屬起冶金反應后凝固成為焊渣,熔池凝固后成為焊縫,固態焊渣則覆蓋于焊縫金屬表面??萍颊撐?。
1.2埋弧焊
埋弧焊(SAW)原理:埋弧焊與藥皮焊條電弧焊一樣是利用電弧熱作為熔化金屬的熱源,但與藥皮焊條電弧焊不同的是焊絲外表沒有藥皮,熔渣是由覆蓋在焊接坡口區的焊劑形成的。當焊絲與母材之間施加電壓并相互接觸引燃電弧后,電弧熱將焊絲端部及電弧區周圍的焊劑及一母材熔化,形成金屬熔滴、熔池及熔渣。金屬熔池受到浮于表面的熔渣和焊劑蒸氣的保護而不與空氣接觸,避免氮、氫、氧有害氣體的侵入。
(3)CO2氣體保護焊
CO2氣體保護電弧焊原理:是用噴槍噴出CO2氣體作為電弧焊的保護介質,使熔化金屬與空氣隔絕,以保護焊接過程的穩定。
2 高層建筑鋼結構焊接的應用
2.1 厚鋼板焊接技術
在高層建筑鋼結構柱與一些特殊大跨度重荷載鋼析架與梁的設計與施工中,厚鋼板大量應用,而影響鋼結構焊接質量的一個最主要因素是厚鋼板的焊接。厚鋼板的焊接主要是要解決層狀撕裂和焊接變形二大問題。
l、層狀撕裂的預防:層狀撕裂是一種不同于一般熱裂紋和冷裂紋的特殊裂紋,一般產生在T形和卜字形接頭的熱影響區夾層中,主要是T形和十字形接頭角焊縫的橫向收縮對板厚方向產生的拉應力在接頭約束度較大的情況下,易發生夾雜物與金屬脫開而形成的裂紋。采用塑性過渡層,即先用低強度焊條在坡口內母材板面上堆焊過渡層,然后再焊連續焊縫的方法。采用低氫、超低氫焊條或氣體保護焊焊接。即低強度匹配的焊接材料,使金屬具有低屈服點,高延性。通過計算和工藝試驗確定合理的預熱溫度,以降低冷卻速度,改善接頭區組織韌性,同時采用后熱消氫處理。
2、焊接變形的控制:厚板的焊接變形主要針對對接中產生的較多,主要通過以下方法來控制:通過合理的坡口角度和焊接間隙盡量減少焊縫的截面積;焊接時盡可能采用多層焊代替單層焊;盡可能采用雙面對稱坡口,并在多層焊時采用與構件中和軸對稱的焊接順序;采用剛性夾具固定方法控制焊后變形。
2.2鋼結構螺栓連接
螺栓連接是鋼結構建筑中主要的連接方式,分為普通螺栓連接和高強度螺栓連接兩種形式。這里著重闡述高強螺栓連接的檢驗。高強度螺栓連接的安裝順序及初擰、復擰扭矩檢驗。檢驗人員應檢查扳手標定記錄,螺栓施擰標記及螺栓施工記錄,有異議時抽查螺栓的初擰扭矩。高強度螺栓連接摩擦面應保持干燥、整潔、不應有飛邊、毛刺、焊接飛濺物、焊疤、氧化薄鋼板、污垢和不應有的涂料等。
2.3鋼結構的成形加工工藝
彎曲成型:根據工件所需彎曲力,選擇好適當的壓力設備。首先固定好上模,使模具重心與壓力頭的中心在一條直線上,再固定下模,上下模平面必須吻合,間隙均勻,上模要有足夠的行程。開動壓力機試壓,檢查是否有異常情況,是否良好。難于從模中取出的工件,可適當加些劑,以減小摩擦,便于脫模。首件彎曲成形后必須進行檢查合格后,再進行連續壓制,工作中應注意隨時抽查,每一臺班中也必須注意抽檢。禁止用手直接在模具上取放工件,對較大工件,可在模具外部取放,對小于模具的工件,應借助其它器具取放。正式彎曲前,必須檢查工件編號,尺寸是否與圖紙符合,料坯是否有影響壓制質量的毛刺??萍颊撐摹ε枯^大的工件,須加裝調整定位的擋塊,發現偏差及時調整修正。
卷圓成型:卷板前熟悉圖紙、工藝、精度、材料性能等技術要求,然后選擇適當的卷板機,并確定冷卷、溫卷還是熱卷。檢查板料的外形尺寸、坡口加工和曲率樣板的正確與否??萍颊撐?。檢查卷板機的運轉是否正常,并向注油口注油。清理工作現場,排除不安全因素。由于板料在卷板機上彎曲時,兩端邊緣總有剩余直邊,卷板前必須對板料進行預彎。選擇合理的工藝參數進行卷板,卷板完成后用樣板檢查曲率,合格后方可進行批量生產。
邊緣加工:需要作邊緣加工的有:梁柱翼緣板、支座支承面等具有工藝性要求的加工面,有設計要求的焊接坡口,尺寸精度要求嚴格的加勁板、隔板、腹板及有孔眼的節點板等。對清除毛刺、飛濺、氧化皮等加工質量要求不高、工作量不大的邊緣加工可采用鏟邊。對焊接坡口成形以及加工質量要求較高的邊緣加工,可采用刨邊機進行刨邊,刨邊加工的余量隨鋼材的厚度、鋼板的切割方法而不同,有些構件的端部邊緣加工,可采用銑邊代替刨邊,使構件支承部位的力由支承面直接傳至底板支座,以減小連接焊縫的焊腳尺寸。
制孔加工:普通構件和對孔距要求不高的構件,制孔時采用劃線鉆孔。對依靠群孔作為定位的構件與孔距精度要求較高的制孔,宜采用鉆模鉆孔。高層鋼結構構件,節點上有兩個以上方向有高強螺栓連接的構件,或設計上有特殊要求的構件制孔,應采用鉆模鉆孔。
另外,測量工作的好壞,是關系整體鋼結構安裝質量和進度的大問題,為此鋼結構安裝應重點做好以下工作:設計圖紙的審核;測量定位依據點的校核與校測;測量器具的檢定與檢校;測量方案的編制與數據準備;建筑物測量驗線;高層鋼結構安裝階段的測量放線工作。包括控制網的建立,平面軸線控制點的豎向投遞,柱頂平面放線,懸吊鋼尺傳遞高程、鋼結構安裝測控等。
3 結語
建筑施工技術是生產建筑產品的技術,建筑產品具有典型的單一性,固定性和巨大體量的特性。因而建筑施工技術也是復雜多變的。鋼結構工程是節能環保型結構,是未來我國將大力發展的結構形式之一。需要進一步研究高層建筑鋼結構的施工鏈接技術。
參考文獻
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關鍵詞:掘進機; 電控箱; 煤礦
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.244
掘進機電氣系統是設備的控制核心,控制著各個電機的啟動停止,同時對掘進機其他組成部分的工況進行監控和綜合保護,與液壓系統及水路系統互相配合,可控制整機完成掘進生產作業。
1 電氣系統概述
掘進機電氣系統主要由隔爆兼本質安全型掘進機控制箱(以下簡稱 電控箱)、隔爆兼本質安全型按鈕操作箱、隔爆型聲光報警裝置、隔爆型照明燈、隔爆型控制按鈕、低濃度甲烷傳感器以及整機多個工作機構部分的電機組成。其總體布置如圖1所示。
2 電氣系統構成
掘進機電控箱大多采用PLC可編程邏輯控制器作櫓骺氐ピ,人機界面采用彩色液晶顯示屏,這種控制系統的優點是編程簡單、性能穩定、系統主參數以及故障可視化,方便日常檢修維護。電控箱位于掘進機整機的左后方,左右箱門和接線腔蓋板均用標準螺栓與箱體緊固連接,保證安裝于內部的電氣元件不受外界惡劣環境影響。電控箱殼體由鋼板焊接而成,殼體分為上下兩個腔,均為隔爆型結構。下腔為電氣件安裝腔,腔內裝有驅動板、控制板(兩塊)、視窗板及隔離開關等;上腔為接線腔,腔內裝有數組接線柱。
控制板分兩塊,一塊左門板,裝有FX3U系列可編程控制器及模擬量模塊、本安電源等。另一塊右門板,裝有中間繼電器、電機集成保護器、開關電源等電氣件。
視窗板裝在電控箱體的前側中間部分,有四個顯示窗口,依次裝有電壓表、電流表以及兩塊焊接有LED指示燈的發光板。其中電壓表顯示系統供電電壓、電流表顯示切割電機的實時電流,兩塊發光板指示系統故障及各個電機的故障。
電控箱的上腔為接線腔,其中有一組陶瓷接線端子用于連接電控系統的供電電纜,五組接線端子用于連接整機電機和十二個七芯接線端子用于連接系統元件,此外接線腔內裝有兩個接地端子用于連接地線。電控箱兩側及背面設置有不同尺寸的十六個電纜引入裝置,供控制箱與其它元件連線。
與電控箱配套連接有一個隔爆兼本質安全型按鈕操作箱,操作箱箱體采用鋼板焊接而成,分為本安元件腔和隔爆元件腔兩部分。本安元件腔布置有十二個操作按鈕,用以控制各個電機的啟動停止,通過一根19芯控制電纜與電控箱連接;隔爆元件腔布置有一個液晶顯示屏,用以顯示電控系統的主要參數,例如電壓電流,電機溫度,電機運行狀態等,當電控系統出現故障時,該顯示屏也會實時顯示故障內容,方便使用者及時排除故障。顯示屏通過一根7芯控制電纜與電控箱連接。
電控箱及操作箱外觀如圖2所示。
3 小結
本論文研制的掘進機電氣系統具有防護等級高、體積小、操作簡便、集成有多種保護等優點,可長期工作在煤礦隧道等惡劣環境中。該電控系統人機界面采用工業用液晶顯示屏,工業用液晶顯示屏可圖文顯示,顯示容量大,參數及故障直觀可見;同時系統采用總線通信技術,可減少大量接線,拆裝十分方便。
參考文獻:
[1]王正華,吳翠艷.掘進機技術的發展[J].選煤技術,2006(增刊):57-59.
【關鍵詞】高層鋼框架結構;施工工藝;焊接變形
1引言
高層結構的行業標準《高層民用建筑鋼結構技術規程》雖然已經頒布,但在我國,真正意義上的純鋼結構高層建筑采用的仍較少,普遍采用的是鋼框架-混凝土核心筒結構,雖然其具有造價低、用鋼省等優點,但其應用范圍和技術上還有待進一步研究和完善。而且我國的建筑鋼材存在很大不足,在品種、規格和質量水平上和發達國家還有較大差距。在高層鋼框架結構施工領域,技術水平高、管理能力強的建筑企業很少,鋼框架結構施工成套技術尚處于完善階段。為此,有必要加強對高層框架結構的施工工藝及其焊接變形方面的探討,這也是本論文的研究出發點。
2高層鋼框架結構施工工藝及其變形分析
2.1 鋼框架結構施工特點分析
鋼框架結構施工技術,主要包括鋼柱、鋼梁、樓梯的吊裝、測量校正、連接、壓型鋼板的鋪設等工序,但在鋼結構施工的同時往往要穿插土建、機電等部分的施工。鋼框架結構的施工必須要與土建等其它單位進行密切配合,做到統籌兼顧,才能高效、高質地完成施工任務。其主要特點有:
2.1.1 測量、定位、放線精度要求高。測量、定位、放線是貫穿制作和安裝階段的控制重點。在高層鋼框架結構安裝中,由于體型大,誤差積累將非常顯著,柱子或其它構件微小的偏移會造成上部很大的變位,極大地改變結構的受力,影響設計效果,甚至產生工程事故。
2.1.2 鋼框架結構安裝中,由于鋼材熱脹冷縮現象突出,天氣、溫度等條件影響大,溫度變化會對安裝精度產生較大影響。特別是在鋼構件連接中,焊接和螺栓連接受天氣、溫度影響更大。在焊接技術規程中規定,自然條件不能滿足焊接環境要求時,要采取人工措施給焊接創造條件,比如焊條的預熱、鋼板的預熱加溫等。
2.1.3 鋼結構安裝對起重、運輸等機械的性能要求高。由于鋼構件重量大、體型大,高層鋼框架結構安裝中高空作業多,對吊裝過程中的技術要求高,吊裝中不同工況條件下的施工荷載必須同其自身設計承載力相吻合,鋼構件在運輸、堆放、起吊、就位及安裝過程中,要按事先模擬設計的條件進行。
2.1.4 由于鋼材的特點,決定了鋼框架結構要求防腐、防火嚴格。
2.1.5 高層鋼框架結構安裝工程量大,構件多,現場往往必須設置臨時堆放場地及相應的中轉堆場才能滿足安裝需要。
2.2 鋼框架焊接變形分析
2.2.1 鋼結構變形類型
鋼結構變形類型,可分為總體變形和局部變形兩類。總體變形是指整個結構的外形和尺寸發生變化,局部變形是指結構構件在局部區域出現變形。二者可能單獨出現,但更多地是組合出現。它們都會影響結構的諸多方面,如外觀、剛度和穩定性等,降低承載力,危及結構安全。
2.2.2 鋼結構變形原因
鋼材的初始變形;加工制作中的變形;運輸及安裝過程中產生的變形;使用過程中產生的變形等。
2.2.3 變形控制方法
傳統的經驗方法是制定合理的吊裝、焊接方案等,如采用先內而外的吊裝順序、對稱焊接等,在測量控制上預留變形等,這種籠統地控制方法在一定條件下可以取得較好的效果,但遇到復雜、多變的條件,效果有限。
焊接變形是高層鋼結構框架變形的主要構成因素,但相關的論文分析也多以靜態、局部的分析為主,如針對于某個焊接面或焊接構件的分析,針對建筑鋼框架結構焊接變形的整體分析方法尚未出現。
3 高層鋼框架結構焊接施工工藝及其變形矯正探討
3.1 焊接變形原因分析
鋼結構具有結構性能良好、建設工期短、綠色、環保等優點,所以在工業與民用建筑中廣泛應用。焊接對鋼結構來說是一把雙刃劍,它成就了鋼結構建設的高速度,但是鋼結構在焊接時產生的變形問題,也會極大地影響鋼結構的施工質量。鋼結構在焊接過程中出現變形是不可避免的,但可以通過合理的施工措施來予以控制。
焊接變形產生的主要原因是由于焊接過程中對焊件進行了局部的不均勻加熱,以及隨后的不均勻冷卻作用和結構本身或外加的剛性拘束作用,通過力、溫度和組織等因素的變化,從而在焊接接頭區產生不均勻的收縮變形,焊縫的縱向和橫向縮短是引起各種復雜變形的根本原因。
3.1.1 結構剛度
剛度就是結構抵抗拉伸和彎曲變形的能力,它主要取決于結構的截面形狀及其尺寸大小。如桁架的縱向變形,主要取決于橫截面面積和弦桿截面的尺寸;再如工字型、丁字型或其它形狀截面的彎曲變形,主要取決于截面的抗彎剛度。
3.1.2 焊縫位置和數量
在鋼結構剛性不大時,焊縫在結構中對稱布置,施焊程序合理,則只產生線性縮短;當焊縫布置不對稱時,則還會產生彎曲變形;焊縫截面重心與接頭截面重心在同一位置上時,只要施焊程序合理,則只產生線性縮短;當焊縫截面重心偏離接頭截面重心時,則還會產生角變形。
3.1.3 焊接工藝
焊接電流大,焊條直徑粗,焊接速度慢,都會造成焊接變形大;自動焊接的變形較小,但焊接厚鋼板時,自動焊比手工焊的焊接變形稍大;多層焊時,第一層焊縫收縮量最大,第二、三層焊縫的收縮量則分別為第一層的20%和5%~10%,層數越多焊接變形也越大;斷續焊縫比連續焊縫的收縮量小;對接焊縫的橫向收縮比縱向收縮大2倍~4倍;焊接次序不當或未先焊好分部構件,然后總拼裝焊接,都易產生較大的焊接變形。所以在施工時要制定合理的焊接工藝措施。
3.2 焊接變形矯正措施探討
3.2.1 焊接工藝措施
焊接施工時,應選擇合適的焊接電流、速度、方向、順序,以減少變形。焊接金屬構件時,應先焊短,后焊長;先焊立,后焊平;先焊對接縫,再焊搭接縫,應從中間到兩邊,從里到外焊接。集中的焊縫應采用跳焊法,長焊縫采用分段退步焊和對稱焊接法。
3.3.2 機械矯正法
機械矯正法是利用機械力的作用,以矯正焊接變形,常采用撐直機、壓力機、千斤頂及各種小型機具頂壓矯正構件變形。矯正時,將構件變形部位放在兩支撐之間,對準構件凸出部位緩慢施力,即可矯正變形。
3.3.3 火焰矯正法
采用火焰矯正的原理與焊接變形的原理相同,只是反其道而用之,通過給金屬輸入熱量,使金屬達到塑性狀態,從而產生變形,構件被局部加熱后,依靠加熱區的膨脹與收縮差,使構件按照預定的方向發生變形,從而達到矯正的目的。
3.3.4 剛性固定法
焊接時在平臺上或在重疊的構件上設置夾具固定構件,增加剛性后,再進行焊接,這樣焊接中的加熱和冷卻的收縮變形,被固定夾具等外力所限制,但這種方法只適應塑性較好的低碳結構鋼和低合金結構鋼,不適應中碳鋼和可焊性更差的鋼材,因為焊接應力常使焊件產生裂紋。
4 結語
高層鋼框架結構施工工藝與焊接變形分析的影響因素多而且具有較強的模糊性和不確定性,本論文重點對高層鋼框架結構的焊接施工工藝進行了分析研究,詳細探討了焊接變形的原因及其矯正措施,對于進一步提高鋼材鋼框架結構的施工工藝水平具有較好的理論指導時間。
參考文獻:
[1]日本.渡邊幫夫等著.鋼結構設計與施工[M].北京:中國建筑工業出版社,2000.