严寒地区钢结构冬季施工质量控制.pdf

蒋景武等 严寒地区钢结构冬季施工质量控 制 l 2 9 严寒地 区钢 结构冬季 施工质量控 制 蒋景武 ， 胡水斌 ， 孔德娜 中建 三局第二建设工程有限责任公司 。 沈阳1 1 0 0 1 3 【 摘要】 由于冬季施工难以保证钢结构安装的质量 ， 文中结合具体的工程施工实践， 分析了冬季施工时各 种不利条件 ， 提出 了冬季施 工要解决 以下三个 方面的建 议 第一 ， 焊接 材料的选择 和贮存要 合理 ； 第二 ， 焊 接前要 预热； 第三， 焊接后要保温。为以后严寒地区钢结构冬季施工提供借鉴和参考。 【 关键词】 冬季施工； 预热 ； 保温 【 中图分类号】 T U 7 5 8 ． 1 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 1 0 1 0 1 2 9 0 2 钢结构低温焊接对焊缝金属危害的直接表征就是出现 裂纹 和工作状 态下 发生脆 断 ， 控 制不好 会 导致焊 接质 量下 降甚至造成不安全隐患， 根据建筑钢结构焊接工程冬季施 工的理论规律 ， 可确 定冬 季施 焊 的关键 是焊 接材 料 的选择 和贮存 ， 同时努力提高焊接环境和结构构件的实际温度。 1 工程概况及施工重点难点 1 ． 1 工程概况 本工程位于沈 阳市。沈 阳地 区冬 期气 温低 且 温差 变化 大 、 风力 较大 ， 根据 以往经 验 ， 沈 阳地 区冬 期温 度最低 可能 接近 一3 0 ℃。根据施 工进 度计 划 ， 工程 需经 历 两个 冬季 施 工阶段， 即2 0 0 9年年末至 2 0 1 0年年初； 2 0 1 0年年末至 2 0 1 1 年年初。沈阳地区冬季的 日常气温大多低于零摄氏度， 并 经常伴有强劲凛冽的西北风， 根据沈阳市的有关规定 ， 当室 外 日平均气温连续 5天稳定低 于 一 5 o C 即进入冬季施工 。 1 ． 2 施工重点与难点 1 钢结构 冬季焊接施 工 本工 程冬季施 工包 括塔楼 和裙 房地下部 分施工 ， 焊接施工 在冬季进 行 ， 焊接点 比较分 散， 如何快速、 高效、 优质地保证焊接施工难度较大。 2 钢结构测量和安装 沈阳地区冬季一般伴随大风 天气， 钢结构测量和安装必将受大风天气影响。 1 ． 3 针 对施 工难 点 ， 采取的措施 1 编制钢结构冬季施工措施方案， 其中包括钢结构 构件在负温条件安 装施 工措 施 ； 钢构 件大 风天 气施 工措 施 及冬季焊接施 工措施 ； 施工人员冬季保暖防寒等。 2 采用二氧化碳气体保护焊， 严格执行焊接工艺评 定施工 ， 控制焊缝一次性焊接完成 ， 保证施工速度 和质量 。 3 冬季焊接施工采取严密的防护措施， 焊前预热 ， 参考文献 [ 1 ] 江正荣 ， 朱 国梁 ．简明施 工手册 [ M] ．北京 中国建筑 工业出 版礼 ， 1 9 8 6 ． [ 2 ] 江正荣 ， 等 ． 地基 与基础工程 施工禁忌 手册 [ M] ．北京 机械 工业出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 3 ] 鹏圣浩 ．建筑 亡 程质量通病防治手册[ M] ．北京 中国建筑 工 层问温度控制， 焊后加热、 保温， 保证焊缝内部质量合格。 4 密切关注天气变化情况 ， 根据不 同的板厚安 排焊 接工作量， 焊接工作尽量保持在白天时间段进行， 当气温下 降 至 一1 5 C以下 时 ， 将停止现场的焊接工作 。 2 钢 结构冬 季安装 技术措施 1 冬季运输堆存钢构件时， 必须采取防滑措施。构 件堆放场地必须平整坚实， 无水坑 、 地面无结冰。构件吊装 前， 先清除构件表面、 吊索具上的冰、 积雪、 泥土； 在构件之 间要加薄橡皮垫或麻 布垫 ， 以防 吊装滑脱 。 2 负温下安装时， 钢柱、 钢梁、 支撑等大构件安装后 应立即测量校正及可靠固定。当天安装的构件， 要形成空 间稳定体系， 保证钢结构的安装质量和结构的安全。 3 高强螺栓连接节点进行安装时， 构件的摩擦面必 须干净 ， 不得有积雪 、 结冰 ， 不得 雨淋或接 触泥 土、 油 污等脏 物。压型板安装时， 楼面上堆放的荷载必须限制， 施工活荷 载、 积雪 、 结 冰的重量不得超过钢梁和楼板的承载能力 。 4 栓钉焊接前 ， 应根据负温度值的大小， 对焊接 电 流、 焊接时间等参数进行测定， 保证栓钉负温下的焊接质量。 3 钢结构冬季焊接施工措施 1 焊接材料的选择 、 贮存 ， 机具检查。为保证焊缝 不产生冷脆 ， 负温下焊接用的焊条、 焊丝实行专人保管 ， 贮 存在通风干燥的地方 ， 禁止油污污染， 采取垫高等防潮措 施。 由于焊条 的焊药 易吸 收空 气 中水份 受潮 ， 特 别在 负温 环境 温度时 ， 使用前须按说 明书规定 ， 一般为 3 0 0一 v 3 5 0 q S 进 行 2 h烘焙， 然后保温在保温箱内 1 5 0 o C待用。 对碱性焊条， 焊工使用保温筒随用随领， 使用中切实执 行保温简与焊接电缆接通 电源的规定； 由保温筒取出到施 业 出版社 ， 1 9 8 6 [ 收稿 日期] 2 0 1 0 0 90 9 [ 作者 简介】 王玉英 1 9 6 4一 ， 女 ， 哈尔滨 人 ， 工程 师， 从事工 业建筑设计和施 工工作。 1 3 0 低温建筑技术 2 0 1 1 年第 1期 总第 1 5 1 期 焊， 暴露在干燥性大气中的时间严禁超过4 h ； 严禁在霜雪气 候中露天放置。焊条重复烘干次数不得超过两次。焊丝根 据使用说明及规范要求 ， 一般不需烘干处理。焊接使用的 瓶装二氧化碳气体， 负温时瓶嘴和送气管， 如在水汽作用下 可能产生冰冻堵塞现象， 焊接作业前应首先检查疏通。 2 焊前防护。利用专用脚手架管搭设焊接防风围 护棚 ， 上部允许稍透风， 但不渗漏水 ， 兼具防一般小物体的 打击功能。中部宽松， 能抵抗强风的倾覆， 不致使大股冷空 气透人。由于整个预热、 焊接、 焊后加热过程均为高温强热 操作， 整个焊接围护棚内可形成封闭高温环境， 故无需额外 环境加热措施即可满足焊接要求。 3 焊接保证措施。严寒的冬季焊接施工， 光有严密 的焊接防护还不够， 钢材由骤冷至焊接产生骤热， 易发生钢 结构焊缝接头区母材层状撕裂现象。因此， 在 5 E以下气候 条件下， 焊前还须用两支大功率烤枪在 2倍的板厚 1 0 0 mm 的范围进行加热至规范要求方可施焊 ， 最 低预热温度 如表 1 所示， 如果环境温度 5 C以上， 一般仅作加热除湿处理即可。 表 1 最低预 热温度 ℃ 焊前加热消除焊缝两侧母材与焊缝区的强烈温差， 最 大 限度地减缓钢材在板厚方 向由热胀 时压应力 到冷缩时拉 应力的转换过程， 最大可能地促使焊缝接头在同轴线上均 匀胀缩， 这是保证超厚钢板焊接质量尤其是在寒冷地区焊 接时的一个非常重要的环节。该环节包括了焊前严格加 热， 施焊过程中， 保证持续 、 稳定在 8 0～ 2 0 0 q C 层 间温度， 全 过程地执行窄道焊， 有规律地采用左、 右向交替焊道。整个 热焊接过程中， 焊工利用便携式红外测温仪复测构件温度。 3 ． 4 冬 季焊接过 程控制 冬季焊接的质量保证关键在于施工过程控制。施焊前 后， 注意收集气象预报资料， 焊接作业 区的相对湿度大于 9 0 ％时不得进行施焊作业； 当恶劣气候即将到来， 如无确切把 握抵挡时， 则放弃施焊。若焊缝已开焊， 要抢在恶劣气候来临 前， 至少焊完板厚的 1 ／ 3方能停焊， 且严格做好后热处理， 并 且进行保温处理。再次焊接时， 将预热温度相应提高。 1 焊接预热处理 。焊接预 热处理采用火焰 加热法 ， 焊缝焊接前在施焊焊缝坡口两侧进行， 宽度为板厚的 1 ． 5 倍 且不小于 1 0 0 m m。焊缝焊接前将焊缝两侧的铁锈、 毛刺、 泥 土、 油污及冰雪等清理干净， 以保证焊接质量。 2 焊接层温控制。采用氧气和乙炔气体中性焰加 热方法， 焊缝焊接的层间温度控制在 8 O一2 0 0 C范围内， 焊 接过程中使用红外测温仪进行监控， 当焊缝焊接温度低于 要求 时 ， 立 即加热到规定要求 之后再进行 焊接 ， 单节点 焊缝 应连续焊接完成， 不得无故停焊 ， 层间温度过低或超高时， 应立即采取补热、 停焊的方法， 待层间温度达到施焊条件后 再进行焊缝焊 接。如遇 特殊情 况 中途必 须停 止焊接 ， 应立 即对焊缝进行保温处理， 当焊缝再次焊接时需重新对焊缝 进行加热， 加热温度比焊前预热温度相应提高2 0 3 0 ℃。 3 冬季焊接焊后加热处理。对于厚板焊接或环境 温度低于零时， 填充缝焊接和面层焊接完毕， 在自检外观质 量符合要求后 ， 立即实施焊后后热过程。对于超厚钢板、 大 长焊缝焊接完成时， 尽管作业严格遵循工艺流程 ， 实施中间 再加热， 也不可避免因板厚过大、 始端终端焊缝过长、 面缝 过宽等原因造成的根部与面层、 始端与终端、 近缝区与远缝 区、 水平横向焊缝下部与上部、 H型钢柱边翼缘和翼中的温 差。对称作业的两名作业者由于焊接速度、 参数选择等不 能绝对相同也可能导致温度差。要最大程度地消除这些差 别 ， 只有通过 焊后加 热来 完成 。因而焊 后加热 是焊 接工艺 中相当重要的环节， 使用烤枪对焊缝区烘烤， 使后热温度达 到 1 5 0 ℃以上， 每2 5 mm板厚不小于 0 ． 5 h ， 且总保温时间不 小于 1 h ， 并 通过 红外 测温仪进行恒温和保温处理。 4 冬季焊接焊后保温。在寒冷劲风多发地区， 一切 焊前加热、 中问再加热、 后热等都围绕着消除骤冷骤热、 消 除胀缩不均、 延缓冷却收缩这个质保 目的， 但仅上述措施还 不能阻止温度热量快速散失， 特别是防止边沿区域冷却较 缝中部冷却过快的现象。最有效最直接的方法是加盖保温 性能好、 耐高温的保温棉， 在寒冷地区， 须加盖至少 4～8 c m 厚的保温棉， 在钢柱接头焊接部位密封围护棚阻止空气流 通， 使其缓慢冷却 ， 达常温后， 方可除去保温措施。 3 ． 5负温焊接 在冬季施工过 程 中， 将 密切关 注工地周 围气温 的变化 ， 如果一天的气温在 一1 5 ℃上下范围内变动， 将在高于 一1 5 ℃ 的时间段内选择焊接量较小的一些接头进行焊接， 尽量不使 焊接工作延续到气温降至 一1 5 C以下时。当气温持续在 一 1 5 “ C以下时， 在这个时间段内将考虑停止现场的焊接工作。 4结语 钢结构冬季施工的重点是要保证焊接质量， 要做到焊 前预热、 中间加热、 焊后再保温处理， 其 目的也就是消除骤 冷骤热、 消除胀缩不均、 延缓冷却收缩。我国冬季施工的工 作量大面广， 低温焊接技术的成熟， 解决了建筑钢结构冬季 施工的技术难题， 为施工单位赢得了宝贵的工期、 给业主带 来丰厚的收益。 参考文献 [ 1 ] G B 5 0 2 0 5 2 0 0 1 ， 钢结构工程施工质量验收规范[ s ] ． [ 2 ] J G J 8 1 2 0 0 2 ， 建筑钢结构焊接技术规程[ S ] ． [ 3 ] 王岩峰 ． 钢结构焊接冬季施工要点阐述[ J ] ． 新疆钢铁， 2 0 0 4 2 5 7 5 8 ． [ 收稿日期] 2 0 1 0 0 9 0 9 [ 作者简介 ] 蒋景武 1 9 7 8一 ， 男， 湖北武汉人 ， 工程师 ， 从事 施工管理工作。