北京體育館鋼結(jié)構(gòu)工程焊接應(yīng)力應(yīng)變控制技術(shù)

國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）鋼結(jié)構(gòu)工程焊接應(yīng)力應(yīng)變控制技術(shù)探討北京****鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司二00五年三月目錄TOC\o"1-3"\h\zHYPERLINK\l"_Toc98315899"一、工程概況2HYPERLINK\l"_Toc98315900"1.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重量3HYPERLINK\l"_Toc98315901"2.鋼材型號(hào)厚度3HYPERLINK\l"_Toc98315902"3.鋼材性能4HYPERLINK\l"_Toc98315903"二、工程特點(diǎn)4HYPERLINK\l"_Toc98315904"1.工程規(guī)模大，構(gòu)件噸位重4HYPERLINK\l"_Toc98315905"2.節(jié)點(diǎn)復(fù)雜5HYPERLINK\l"_Toc98315906"3.施工難度大5HYPERLINK\l"_Toc98315907"4.工期要求緊6HYPERLINK\l"_Toc98315908"三、施工方案簡(jiǎn)介6HYPERLINK\l"_Toc98315909"四、難點(diǎn)分析10HYPERLINK\l"_Toc98315910"五、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形及殘余應(yīng)力的分析與對(duì)策11HYPERLINK\l"_Toc98315911"1.焊接變形與殘余應(yīng)力的基礎(chǔ)分析11HYPERLINK\l"_Toc98315912"六、焊接工藝評(píng)定13HYPERLINK\l"_Toc98315913"1.國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）焊接技術(shù)歸類表（計(jì)劃1）13HYPERLINK\l"_Toc98315914"2.工藝評(píng)定（應(yīng)有的部份）13HYPERLINK\l"_Toc98315915"七、焊接坡口形式與尺寸15HYPERLINK\l"_Toc98315916"1、坡口形式與尺寸15HYPERLINK\l"_Toc98315917"2、焊材匹配與選用16HYPERLINK\l"_Toc98315918"八、焊接順序17HYPERLINK\l"_Toc98315919"1、焊接工程的總體思路17HYPERLINK\l"_Toc98315920"2、主結(jié)構(gòu)焊接的指導(dǎo)思想17HYPERLINK\l"_Toc98315921"九、超高強(qiáng)鋼特厚板焊接技術(shù)21HYPERLINK\l"_Toc98315922"十、層狀撕裂問(wèn)題分析23HYPERLINK\l"_Toc98315923"十一、鑄鋼件焊接技術(shù)24HYPERLINK\l"_Toc98315924"十二、科技創(chuàng)新及攻關(guān)24一、工程概況國(guó)家體育場(chǎng)看臺(tái)的放射狀混凝土框架結(jié)構(gòu)與環(huán)繞它們并形成主屋蓋的空間鋼結(jié)構(gòu)完全分離?？臻g鋼結(jié)構(gòu)由24榀門式桁架圍繞著體育場(chǎng)內(nèi)部碗狀看臺(tái)區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，其中22榀貫通或基本貫通。結(jié)構(gòu)組件相互支撐、形成網(wǎng)格狀構(gòu)架，組成體育場(chǎng)整體的“鳥(niǎo)巢”造型。所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成結(jié)構(gòu)及建筑外形。工程±0.000標(biāo)高相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高為43.500m，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋呈雙曲面馬鞍型，南北向結(jié)構(gòu)高度為40.746m，東西向結(jié)構(gòu)高度為67.122m。屋頂主結(jié)構(gòu)均為箱型截面，上弦桿截面基本為1000mm×1000mm，下弦桿截面基本為800mm×800mm，腹桿截面基本為600mm×600mm，腹桿與上下弦桿相貫，屋頂矢高12.000m。豎向由24根組合鋼結(jié)構(gòu)柱支撐，每根組合鋼結(jié)構(gòu)柱由兩根1200mm×1200mm箱型鋼柱和一根菱形鋼柱組成，荷載通過(guò)它傳遞至基礎(chǔ)。立面次結(jié)構(gòu)截面基本為1200mm×1000mm，頂面次結(jié)構(gòu)截面基本為1000mm×1000mm。1.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重量主桁架：12720噸組合柱：12548噸次結(jié)構(gòu)：11670噸樓梯：4137噸馬道：800噸合計(jì)：41875噸2.鋼材型號(hào)厚度鋼板的最大厚度100mm。當(dāng)鋼板厚度≤34mm時(shí)，采用Q345鋼材；當(dāng)鋼板厚度≥36mm時(shí)，采用Q345GJ鋼材；少量厚鋼板采用Q460、S460ML鋼材。局部采用鑄鋼件。厚度分布：·組合鋼柱除少量棱形柱底部和頂部為90~100mm，其余為50~80mm，另外兩根方形斜柱板厚絕大多數(shù)為30、25、20mm。·桁架上弦桿個(gè)別段為50mm外，其余均在40mm以下，大多數(shù)為30、25、20mm?！よ旒芟孪覘U個(gè)別段為50、42mm外，其余絕大多數(shù)為20mm。·腹桿為20、14、10mm，多數(shù)為10mm?！ご谓Y(jié)構(gòu)板厚最大36mm，絕大部分為20mm以下。3.鋼材性能沖擊性能要求鋼材牌號(hào)主結(jié)構(gòu)次結(jié)構(gòu)Q345、Q3445GJD級(jí)，-2000CC時(shí)AK≥34JC級(jí)，00C時(shí)AKK≥34JQ460、S4660MLE級(jí)，-4000CC時(shí)AK≥34JZ向性能要求鋼板厚度(mm))T＜4040≤t≤6060＜t≤80t＞80Z向要求--Z15Z25Z35二、工程主要特點(diǎn)1.工程規(guī)模大，構(gòu)件噸位重·馬鞍形鋼屋蓋長(zhǎng)軸約333m，短軸約280m；內(nèi)環(huán)長(zhǎng)軸約182m，短軸約124m；矢高12m。·組合鋼柱最大重量約重520t，每延米最重約10t；主桁架每延米最重約3t。2.節(jié)點(diǎn)復(fù)雜·主結(jié)構(gòu)均為大截面箱型構(gòu)件，節(jié)點(diǎn)在空間匯交多根桿件；次結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜多變、規(guī)律性少。組合鋼柱菱形柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)菱形柱頂節(jié)點(diǎn)主桁架典型K型節(jié)點(diǎn)三、施工方案簡(jiǎn)介根據(jù)調(diào)整后的初步設(shè)計(jì)圖紙等技術(shù)條件,確定的最終安裝方案為地面拼裝高空散裝的施工方法，即在場(chǎng)內(nèi)布置78根支撐體系，主體結(jié)構(gòu)分片或分塊地面拼裝成型后，通過(guò)800T及600T吊車吊裝到臨時(shí)支撐頂部，分四大區(qū)八個(gè)階段對(duì)稱完裝及焊接，主結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)及立面次結(jié)構(gòu)完成后對(duì)78根支撐體系進(jìn)行整體、同步卸載，最后安裝平面次結(jié)構(gòu)。四、層狀撕裂問(wèn)題分析層狀撕裂風(fēng)險(xiǎn)性分析：?jiǎn)⒘逊诸惓梢虼胧┑冖耦愐院父鸭y,焊趾趾裂紋為啟裂裂源,沿HAZ發(fā)展的層狀狀撕裂。影響冷裂的因素::Pcm、HD、RF；伸長(zhǎng)的MnS夾雜雜物；角變形引起的應(yīng)變變集中。1.同防止冷裂紋的措措施；2.降低鋼中的S的含含量；3.改變接頭及坡口形形式,防止角變形形及應(yīng)力集中中。第Ⅱ類以軋制夾層為啟裂裂源,沿HAZ發(fā)展的層狀狀撕裂。伸長(zhǎng)的MnS夾雜雜物及硅酸鹽鹽夾雜物；拘束度加大應(yīng)變時(shí)時(shí)效。減少拘束度；采用低氫焊材；改進(jìn)接頭和坡口形形式；堆焊隔離層。第Ⅲ類以軋制夾層為裂源源,沿遠(yuǎn)離HAZ的母材中心心發(fā)展的層狀狀撕裂。軋制的長(zhǎng)條MnSS夾雜物及硅硅酸鹽夾雜物物；拘束度增加；應(yīng)變時(shí)效。減小拘束度；改進(jìn)接頭或坡口形形式；堆焊隔離層；鋼板兩端機(jī)械加工工。由于焊接接頭的形成方式對(duì)鋼板板厚方向的拘束比較大，因此，從接頭方式角度來(lái)講存在一定的傾向性，根據(jù)層狀撕裂經(jīng)驗(yàn)公式：LTR=INF（A）+INF（B）+INF（C）+INF（D）+INF（E）；INF（A）為焊腳尺寸S的影響，S值越大，LTR越大。所以不應(yīng)采用過(guò)大的焊腳尺寸。INF（B）為接頭形成方式的影響。INF（C）為承受橫向拘束時(shí)板厚δ對(duì)LTR的影響，δ越大，LTR越大。INF（D）為拘束度的影響，拘束度Rf越大，層狀撕裂傾向越大。INF（E）為預(yù)熱條件的影響，采用預(yù)熱有利。根據(jù)所計(jì)算的LTR值知道，板厚大于40mm其層狀撕裂的危險(xiǎn)性很大，但產(chǎn)生層狀撕裂最主要是取決于鋼材的材質(zhì)，因此本工程所選用的鋼板其性能一定要滿足Z15～Z35的要求，同時(shí)在應(yīng)力應(yīng)變的控制上采用有力防止層狀撕裂現(xiàn)象的出現(xiàn)。四、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形及殘余應(yīng)力的分析與對(duì)策焊接變形與殘余應(yīng)力是鋼結(jié)構(gòu)工程中必須認(rèn)真對(duì)待的重大課題，必須有嚴(yán)密的工藝規(guī)程及對(duì)策，在工程的進(jìn)行過(guò)程中，還必須采用科學(xué)合理的管理，使之形成完整的系統(tǒng)管理工程，確保鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量。1.焊接變形與殘余應(yīng)力的基礎(chǔ)分析國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)場(chǎng)焊縫主要分為兩大類型：角焊縫及對(duì)接焊縫。一般來(lái)說(shuō)角焊縫的焊接變形不會(huì)太大，其殘余能量主要以焊接殘余應(yīng)力的形式存在于鋼結(jié)構(gòu)的焊縫和HAZ之中；角焊縫不是主要受力焊縫，控制焊接殘余應(yīng)力大小的關(guān)鍵是控制焊縫的最小焊腳尺寸。厚板對(duì)接焊縫的殘余能量以焊縫的收縮變形和焊接殘余應(yīng)力的形式存在于焊縫和HAZ之中；因此控制焊接變形及焊接殘余應(yīng)力必須綜合治理。實(shí)踐證明：焊接應(yīng)力及殘余應(yīng)力同時(shí)存在于同一焊件之中，既相輔相成又可以相互轉(zhuǎn)換，該結(jié)論的理論依據(jù)是能量守恒，見(jiàn)式（1），（2）。設(shè)焊縫焊接的總能量E總=1；E總=W有+W無(wú)+ε+σ=1（1）當(dāng)焊接結(jié)束后：ε+σ=E總-W有-W無(wú)=C＜1ε+σ=C＜1（2）式中：W有參加冶金反應(yīng)的有用能量；W無(wú)所有無(wú)用能量的總和，包括：傳導(dǎo)；輻射；對(duì)流所損失的能量；ε焊接變形所需的能量；σ焊接殘余應(yīng)力所需的能量；C焊接變形及殘余應(yīng)力所需的能量，是小于1的常數(shù)。根據(jù)式（2），焊接變形和焊接殘余應(yīng)力不僅存在于同一焊縫和HAZ，而且可以互相轉(zhuǎn)化，在無(wú)外加能量的前提下，減少一方必須增大另一方。焊接變形以尺寸的誤差明顯表示在鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)體上，焊接殘余應(yīng)力毫無(wú)外觀表示存在于構(gòu)件內(nèi)部之中：當(dāng)焊接殘余應(yīng)力σ殘≥σs（母材屈服強(qiáng)度）時(shí);鋼結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果。在國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程中，希望屋頂鋼結(jié)構(gòu)不要太大的變形而影響鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度和美觀，又不希望有較大的焊接應(yīng)力而影響結(jié)構(gòu)的安全；所以控制焊接變形和焊接殘余應(yīng)力是該工程成功的關(guān)鍵。在對(duì)接焊縫中：焊接變形為收縮變形，其收縮量的定量計(jì)算可按（3）式進(jìn)行。Fε=0.2Fn/δ(3)式中：Fε—焊接變形的收縮量；Fn—焊縫的橫截面積；δ—母材的板厚；該式在寶鋼及其他工程中發(fā)揮重要作用。來(lái)源曾樂(lè)《焊接工程學(xué)》。該式的具體意義是，當(dāng)焊接變形（收縮量）完全實(shí)現(xiàn)時(shí)，焊接殘余應(yīng)力是一個(gè)非常小的安全值；當(dāng)焊接變形因約束不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，對(duì)接焊縫的兩端會(huì)產(chǎn)生極大的拉應(yīng)力場(chǎng)；拉應(yīng)力場(chǎng)的大小完全取決于焊縫橫截面積的大小。因此：根據(jù)式（3）可以作出對(duì)接焊縫控制焊接變形和焊接殘余應(yīng)力相互轉(zhuǎn)化的工藝方法。國(guó)家體育場(chǎng)工程對(duì)接焊逢關(guān)鍵控制焊接殘余應(yīng)力。根據(jù)式（2）、（3），對(duì)接焊縫的焊接變形及應(yīng)力控制主要有以下兩種方法：A.用自由端自由收縮的方法來(lái)減少焊接殘余應(yīng)力。在對(duì)接鋼構(gòu)件時(shí)（多數(shù)為水平對(duì)接），在焊縫的另一端不加任何約束；以焊接變形（收縮變形）為代價(jià)減少焊接殘余應(yīng)力，見(jiàn)下圖。該方法適合任何對(duì)接構(gòu)件，采用該法前都應(yīng)用（3）式進(jìn)行計(jì)算，確定焊接變形的數(shù)值，必須在制作結(jié)構(gòu)中預(yù)留。（如變形小可不考慮預(yù)留）B.在固定焊縫的焊接時(shí)，用減少焊縫焊肉的截面積的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)減少焊接殘余應(yīng)力的目的。在固定焊縫的焊接中，用焊接變形（自由收縮）的焊接方法來(lái)減少焊接殘余應(yīng)力已不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闃?gòu)件兩端的剛性很大，產(chǎn)生變形必然形成兩端焊縫的強(qiáng)拉應(yīng)力場(chǎng)，對(duì)焊縫的安全不利，唯一的方法減少固定焊縫的焊肉截面積和采用能量密度相對(duì)較高的焊接方法（如熔化極氣體保護(hù)焊和藥芯焊絲自保護(hù)焊等），并采用較小的熱輸入（即小線能量E），這樣便可以達(dá)到控制焊接殘余應(yīng)力的目的，見(jiàn)下圖。六、焊接工藝評(píng)定1.國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）焊接技術(shù)歸類表（計(jì)劃1）序號(hào)焊接技術(shù)焊接位置使用部位備注1SAWFBOX梁柱制作（工工廠）2SAW－DFBOX梁柱制作（工工廠）雙絲高速埋弧焊是是用于δ=8㎜的BOX梁柱的制作作（科技攻關(guān)關(guān)項(xiàng)目）3ESW－MNVBOX梁柱制作（工工廠）截面小于600××600BOOX梁柱角板焊焊接4ESW－WEVBOX梁柱制作（工工廠）截面小于600××600BOOX梁柱角板焊焊接5CO2GMAWF、HBOX梁柱制作（工工廠）6CO2FCAW--GF、V、HBOX梁柱對(duì)接（工工地）主要用于合攏焊縫縫7EGWV1200×12000棱形柱（工工地）（科研項(xiàng)目）8SAW(橫焊)H工地橫焊縫（科研項(xiàng)目）9FCAW－SSF、H工地焊縫小角度高空坡口焊焊接10SMAWF、V、H工地焊縫鑄鋼同鋼的焊接用用于仰焊11SWF工廠2.工藝評(píng)定（應(yīng)有的部份）2.1國(guó)家體育場(chǎng)工程需進(jìn)行焊接工藝評(píng)定的鋼種組合有：（1）Q345＋Q345（2）Q345DGJ＋Q345DGJ（3）Q345CGJ＋Q345CGJ（4）Q460＋Q460（5）S460ML＋S460ML（6）GS16Mn5＋Q345CGJ（7）GS20Mn5＋Q345CGJ（8）Q460＋GS20Mn5（9）S460ml＋GS20Mn5（10）GS20Mn5＋Q345DGJ（11）GS16Mn5＋Q345DGJ（12）Q345＋MLO2.2焊接工藝項(xiàng)目評(píng)定表序號(hào)鋼種組合試件板厚SAWSAW－DESW－MNESW－WECO2GMAWCO2FCAWGGEGWSAW（H）FCAW－SSSMAWSW1（1）70，36，20331199111302（2）70，30，20331199111303（3）70，36，20331199111304（4）70，36220066000605（5）70，36220066000606（6）70，36000000000607（7）70，36000000000608（8）70，36000000000609（9）70，360000000006010（10）70，360000000006011（11）70，360000000006012（12）70，36，209合計(jì)1313333936333579∑=176七、焊接坡口形式與尺寸1、坡口形式與尺寸小角度V型坡口鑄鋼件與柱的對(duì)接焊縫坡口焊接坡口采用小角度V型坡口形式，如上圖。主要考慮在保證焊透的前提下采用小角度、窄間隙單面焊接坡口，可減少收縮量。柱與柱的現(xiàn)場(chǎng)吊裝對(duì)接坡口·焊接參數(shù)焊接方法焊接材料焊接工藝參數(shù)備注標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)規(guī)格(mm)電流(A)電壓(V)氣流量(L/miin)GMAW實(shí)心焊絲絲ER50-6,7ER55-6,7φ1.2260～32030～3450～80FCAW藥性焊絲絲E50E55φ1.2260～30030～3450～80SMAWE5015，E55515φ3.290～12022～26/φ4160～18024～26/φ5200～24026～28/2、焊材匹配與選用焊材的選用遵循“等強(qiáng)匹配”原則?！つ覆脑O(shè)計(jì)采用Q345D或Q345GJD結(jié)構(gòu)鋼(局部采用Q460、S460ML鋼)，其厚度方向性能須符合設(shè)計(jì)及GB5313-85中規(guī)定的Z向性能的要求。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，鑄鋼件建議使用GS－20Mn5V（DIN17182）。鑄鋼GS－20Mn5V的化學(xué)成分與Q345D相近，其碳當(dāng)量極限值為0.42，與Q345D鋼材的可焊性較好?！ず覆母鶕?jù)母材及焊縫性能，鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接主要采用半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊（GMAW），焊接位置困難之處如仰焊采用手工電弧焊（SMAW）。焊材選用見(jiàn)表一。表一：焊材選用序號(hào)母材焊接材料GMAW或FCAAW-GSMAW標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度保證值標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度保證值σsσbσsσb1Q345D72Q345GJD73GS－20Mn55V+Q345D、QQ345GJJD74SL7E551544054057八、焊接順序1、焊接工程的總體思路協(xié)同安裝，科學(xué)編程，六個(gè)統(tǒng)一，攻克難關(guān)；先主后次，先大后小，高能密度，較小輸入，分段跳焊，錘擊焊縫，應(yīng)變適當(dāng)，工程全優(yōu)。協(xié)同安裝：同安裝工藝共同決定每一根主結(jié)構(gòu)的安裝順序，確認(rèn)起始點(diǎn)和合攏點(diǎn)，合攏點(diǎn)嚴(yán)禁在構(gòu)件自重應(yīng)力的集中點(diǎn)?？茖W(xué)編程：以JGJ81-2002《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》為指導(dǎo)思想，以焊接應(yīng)力變形控制的理論為基礎(chǔ)，編制科學(xué)合理的焊接程序，有效的控制鋼結(jié)構(gòu)整體的應(yīng)力及變形，使焊接殘余應(yīng)力和變形相對(duì)合理的存在結(jié)構(gòu)之中，希望焊接應(yīng)力不至于過(guò)大而影響結(jié)構(gòu)安全（應(yīng)盡可能?。?，又不希望有過(guò)大形變而影響美觀，使國(guó)家體育場(chǎng)工程既安全又美觀。六個(gè)統(tǒng)一：即執(zhí)行焊接程序的組織保證：（1）施工各單位必須統(tǒng)一嚴(yán)格執(zhí)行焊接程序；（2）統(tǒng)一焊接程序、焊接方案交底；（3）統(tǒng)一焊接技術(shù)（焊接方法）；（4）統(tǒng)一工藝評(píng)定；（5）統(tǒng)一焊工培訓(xùn)；（6）統(tǒng)一質(zhì)量檢測(cè)。攻克難關(guān)：重點(diǎn)抓好三個(gè)工藝評(píng)定：（1）Q460鋼的焊接工藝評(píng)定;(2)厚板焊接工藝評(píng)定（分層）；（3）抓好鑄鋼同鋼、異種鋼的焊接工藝評(píng)定。尚應(yīng)注意重要的焊縫先焊，次要的后焊，收縮量大的先焊，收縮量小的后焊，盡量采用如渣氣聯(lián)合保護(hù)焊和減少應(yīng)力的焊接工藝。2、主結(jié)構(gòu)焊接的指導(dǎo)思想A.焊接順序根據(jù)主結(jié)構(gòu)“分區(qū)安裝，分步進(jìn)行，基本對(duì)稱，控制合攏”的思想，焊接程序應(yīng)當(dāng)是：第一步：以柱為點(diǎn)，弧線同步，內(nèi)外并進(jìn)，分頭進(jìn)行，監(jiān)測(cè)應(yīng)變，謹(jǐn)慎合攏。第二步：扇形分中，多點(diǎn)同步，分向進(jìn)行，異向合攏。主結(jié)構(gòu)總體焊接順序：第一階段：A，BA為內(nèi)圈節(jié)點(diǎn)，B為外圈節(jié)點(diǎn)；由內(nèi)向外的方向焊接標(biāo)志及順序?yàn)锳1、A2、A3、A4、A5；由外向內(nèi)的方向焊接標(biāo)志及順序?yàn)锽1、B2。第二階段：C，DC為內(nèi)圈節(jié)點(diǎn)，D為外圈節(jié)點(diǎn)；由內(nèi)向外的方向焊接標(biāo)志及順序?yàn)镃1、C2、C3、C4；由外向內(nèi)的方向焊接標(biāo)志及順序?yàn)镈1、D2、D3、D4。第三階段：E由內(nèi)向外的方向焊接標(biāo)志及順序?yàn)锳、C、E；由外向內(nèi)的方向焊接標(biāo)志及順序?yàn)镋1、E2。內(nèi)圈的焊接順序：由內(nèi)向外的方向焊焊接標(biāo)志及順順序?yàn)锳、C、E；由外向內(nèi)的方向焊焊接標(biāo)志及順順序?yàn)镋1、E2。在焊接方法上采用用氣體保護(hù)焊焊，渣氣聯(lián)合合保護(hù)，藥芯芯自保護(hù)等高高能密度的焊焊接方式和小小的焊接線能能量（即小的的E總），這樣樣可以獲得較較理想的焊接接變形和殘余余應(yīng)力狀態(tài)。在在具體消除應(yīng)應(yīng)力的措施上上，對(duì)長(zhǎng)焊縫縫采用分段跳跳焊和錘擊焊焊縫的方法（用用錘擊法消除除中間焊層應(yīng)應(yīng)力時(shí)，應(yīng)采采用圓頭小錘錘和小型震動(dòng)動(dòng)工具進(jìn)行，不不應(yīng)對(duì)根部焊焊縫，蓋面焊焊縫或焊縫坡坡口邊緣母材材進(jìn)行錘擊）?？煽梢赃_(dá)到減少少焊縫殘余應(yīng)應(yīng)力的目的。因因此，實(shí)現(xiàn)焊焊接順序的總總體思路肯定定可以獲得鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件屋屋頂尺寸的穩(wěn)穩(wěn)定和合理焊焊接殘余應(yīng)力力，從而保證證工程的安全全可靠。B．合攏段焊縫的變變形及應(yīng)力控控制措施在屋頂整體焊接順順序中，最后后兩組（條）焊焊縫是合攏段段焊縫，是整整個(gè)工程的關(guān)關(guān)鍵焊縫，關(guān)關(guān)系到工程的的成敗。從圖（4）中可知知，合攏段焊焊縫的焊接有有相當(dāng)難度，根根據(jù)我們的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，要想達(dá)達(dá)到理想的質(zhì)質(zhì)量目標(biāo)，必必須進(jìn)行以下下工作：節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化，在圖圖（1）中1－1、2－2截面中，要要求坡口為V型、X型；其位置為平焊和立立焊。并在安安裝過(guò)程中有有定位的約束束。在具體焊接順序上上必須遵守：：先焊1—1截面，再焊2－2截面。在同同一截面的焊焊接中，應(yīng)當(dāng)當(dāng)遵守由下而而上的焊接順順序。在焊接2－2截面面的過(guò)程中必必須做到：在保證焊透的前提提下，應(yīng)用小小的坡口；從從此來(lái)盡量減減少焊肉的截截面積（在制制作時(shí)加工完完成）；當(dāng)坡口間隙過(guò)大時(shí)時(shí)，應(yīng)在一側(cè)側(cè)先堆焊，后后磨光；X型坡口不留間隙、頂頂緊（立焊）、V型坡口盡量不留間隙；V型坡口不留間隙難難以焊透，因因此反面應(yīng)清清根，并焊退退火焊道，X型坡口清根根后焊另一面面。遵守焊接順序的總總思路，應(yīng)用用對(duì)稱施焊，分分段跳焊和錘錘擊焊縫的工工藝進(jìn)行（詳詳見(jiàn)作業(yè)計(jì)劃劃）。V型坡口經(jīng)堆焊間隙隙還大時(shí)；該該焊口為累積積收縮量的集集中體現(xiàn)，可可按圖（5）處理。說(shuō)明：圖中1———先焊；2——墊板δ＝10mm；當(dāng)間隙大于20mmm時(shí)，應(yīng)采取取堆焊工藝，應(yīng)應(yīng)用CO2氣體保護(hù)焊焊進(jìn)行。在各階段內(nèi)圈桁架架吊裝就位后后，按照先焊焊接內(nèi)圈后焊焊接桁架的焊焊接順序，其其余桁架接縫縫采取按區(qū)沿沿軸線方向的的焊接順序，由由外向內(nèi)逐一一擴(kuò)散同步焊焊接；各區(qū)之之間的連接采采用先封閉焊焊接內(nèi)圈，后后連接主桁架架的焊接順序序。立面次結(jié)構(gòu)的焊接接順序：按吊裝順序進(jìn)行,,原則上先焊焊橫桿件后焊焊豎桿件。柱間次結(jié)構(gòu)的焊接接先于主桁架架，根據(jù)分段段安裝順序采采取逐段由下下往上，先焊焊橫向桿件予予以定位，后后焊豎向桿件件的順序。并并按照三柱間間兩小區(qū)同時(shí)時(shí)對(duì)稱施焊的的原則。典型型立面次結(jié)構(gòu)構(gòu)焊接順序如如下圖所示：：典型立面次結(jié)構(gòu)焊焊接順序示意意圖頂面次結(jié)構(gòu)焊接順順序：以主桁架為主干對(duì)對(duì)稱焊接，每每一焊接單元元由外向內(nèi)，由由兩端向中間間焊接。典型型頂面次結(jié)構(gòu)構(gòu)焊接順序如如下圖所示：：局部焊接順序：箱型梁由2名焊工工同步對(duì)稱施施焊，采用多多層多道焊，如如下圖示。同同一榀桁架上上下弦同時(shí)施施焊；一榀主主桁架兩端接接縫不可同時(shí)時(shí)焊接，構(gòu)件件連接避免隨隨裝隨焊，以以免收縮變形形累積而引起起節(jié)點(diǎn)移位；；菱形柱在拼拼裝時(shí)，由4名焊工同步步對(duì)稱施焊，采采用多層多道道施焊，如下下圖示。九、超高強(qiáng)鋼特厚厚板焊接技術(shù)術(shù)高強(qiáng)鋼焊接性試驗(yàn)驗(yàn)及焊接工藝藝評(píng)定工作流流程圖為解決國(guó)內(nèi)建筑鋼鋼結(jié)構(gòu)未曾使使用過(guò)的Q460和S460MML鋼特厚板（100mm）封閉斷面面構(gòu)件焊接裂裂紋傾向大的的難題，擬采采取以下技術(shù)術(shù)措施：通過(guò)國(guó)際通用的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法法了解和評(píng)估估該鋼種的焊焊接性，以制制定適當(dāng)?shù)暮负附庸に噮?shù)數(shù)，然后以擬擬訂的參數(shù)按按相關(guān)規(guī)程要要求進(jìn)行接頭頭焊接工藝評(píng)評(píng)定；工藝評(píng)定合格后制制定專項(xiàng)施工工焊接工藝規(guī)規(guī)程并嚴(yán)格執(zhí)執(zhí)行；S460ML為熱熱機(jī)械軋制（TMCP）鋼材，焊焊接性應(yīng)比正正火鋼好，但但是因板厚達(dá)達(dá)100mmm，原則上擬擬采用稍高的的焊前預(yù)熱溫溫度防止裂紋紋，同時(shí)還要要控制熱輸入入量上限，以以防止近縫區(qū)區(qū)軟化；選用強(qiáng)度匹配適當(dāng)當(dāng)并且塑性比比較好的焊材材，如E55155-C1，ER55--6，7以應(yīng)對(duì)超高高強(qiáng)鋼塑性差差，焊接殘余余應(yīng)力高引起起的裂紋敏感感性。Q460與Q345鋼的焊接采采用E50及ER50型焊絲；板厚達(dá)100mmm的S460MML鋼，EN101113-3標(biāo)準(zhǔn)未限定定其碳當(dāng)量，沖沖擊韌性也未未達(dá)到設(shè)計(jì)要要求，擬尋求求同等級(jí)性能能更好的鋼材材，例如新日日鐵的BT-HTT440新一代抗震震結(jié)構(gòu)鋼，100mm厚板其當(dāng)量量不大于0.47，可改改善焊接性，適適當(dāng)簡(jiǎn)化焊接接工藝，確保保接頭性能。十、層狀撕裂問(wèn)題題分析層狀撕裂風(fēng)險(xiǎn)性分分析：?jiǎn)⒘逊诸惓梢虼胧┑冖耦愐院父鸭y,焊趾趾裂紋為啟裂裂源,沿HAZ發(fā)展的層狀狀撕裂。影響冷裂的因素::Pcm、HD、RF；伸長(zhǎng)的MnS夾雜雜物；角變形引起的應(yīng)變變集中。1.同防止冷裂紋的措措施；2.降低鋼中的S的含含量；3.改變接頭及坡口形形式,防止角變形形及應(yīng)力集中中。第Ⅱ類以軋制夾層為啟裂裂源,沿HAZ發(fā)展的層狀狀撕裂。伸長(zhǎng)的MnS夾雜雜物及硅酸鹽鹽夾雜物；拘束度加大應(yīng)變時(shí)時(shí)效。減少拘束度；采用低氫焊材；改進(jìn)接頭和坡口形形式；堆焊隔離層。第Ⅲ類以軋制夾層為裂源源,沿遠(yuǎn)離HAZ的母材中心心發(fā)展的層狀狀撕裂。軋制的長(zhǎng)條MnSS夾雜物及硅硅酸鹽夾雜物物；拘束度增加；應(yīng)變時(shí)效。減小拘束度；改進(jìn)接頭或坡口形形式；堆焊隔離層；