箱形建筑钢结构隔板的电渣焊技术优化

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：在建筑钢结构中大量使用箱形结构钢柱。箱形的钢柱由四块钢板组对焊接而成。当渣池翻滚较大出现明弧时，应及时添加焊剂，当渣池恢复平稳状态后则暂停添加，以少而慢为原则，要防止一次加入量太大，否则易造成焊缝熔合不良等缺陷。

在建筑钢结构中大量使用箱形结构钢柱。箱形的钢柱由四块钢板（称为壁板）组对焊接而成。为了提高箱形柱的刚度和抗扭能力，在箱形柱与梁连接的节点处以及上下两节点之间内置隔板，结构设计要求隔板与钢柱壁板间的四条焊缝采取全焊透焊缝。由于柱内空间小，用一般的焊接方法（焊条电弧焊和气体保护焊）只能完成其中三条焊缝的焊接，在封上第四块壁板形成封闭的箱形空间后，最后一道焊缝如何施焊则成为一个难题。采用熔嘴电渣焊的方法可以解决此类问题，由于电渣焊热输入大，单侧使用电渣焊会引起柱子的变形，因此实际应用中是在隔板两侧对称采用熔嘴电渣焊。

1.箱形的钢柱熔嘴电渣焊接头

隔板的侧壁根据电渣焊的要求预先加工，两侧焊好垫板，在箱形柱组装完成后，壁板、隔板和两块垫板之间构成了一个矩形孔道，这条矩形孔道形成熔嘴电渣焊的焊接区。

在引出板、引弧板与矩形孔道对应处分别钻出一圆孔，在引弧板圆孔处装上引弧器，在引出板圆孔处装上引出装置，通过引出装置和引出板圆孔从上至下在焊接区内安装熔嘴（管状熔嘴），焊丝由焊机经熔嘴连续供给，熔渣使焊丝、熔嘴和板壁的母材熔化从而完成电焊渣过程，箱形钢柱隔板熔嘴电渣焊如图4-3-5所示。

保证电渣焊焊缝金属的化学成分和力学性能，一般情况下焊丝根据母材的钢种选择，对于Q235钢可选用H08MnA；Q345钢可选用H10MnSi或H08MnMoA，对于15MnV可选用H08MnA或H08Mn2MoVA。采用HJ360、HJ431等焊剂。

管状熔嘴一般选用15钢或20钢冷拔无缝钢管，根据接头尺寸选用不同的规格，但焊丝直径要和管状焊条内径相匹配。对于管状焊条涂料要求具有一定的绝缘性，以防管极与工件发生电接触，并在溶入熔池后能保证稳定的电渣焊过程。此外为了细化晶粒，提高焊缝金属的综合力学性能，要在涂料中适当加入一些合金元素。熔嘴在坡口中的位置如图4-3-6所示。

图4-3-5 箱形钢柱隔板熔嘴电渣焊

图4-3-6 熔嘴在坡口中的位置

2.箱形钢柱熔嘴电渣焊焊接参数

针对不同尺寸厚度的壁板、垫板、隔板，箱形钢柱熔嘴电渣焊的焊接参数也不相同，见表4-3-1。

当焊接电流过小时，焊接热输入不足，母材不能熔化或不能充分熔化，会导致焊缝金属和母材熔合不良；当焊接电流过大时，熔嘴表面覆盖的药皮不能与熔嘴熔化速度一致，出现药皮熔化速度过快，造成熔嘴端部10～15min失去药皮保护，也失去熔嘴端部的绝缘性，在较大的振动和熔池电磁力的作用下，熔嘴容易与周边母材发生短路，一旦发生短路，熔嘴端部易出现异常的一侧熔断，并发生熔嘴与母材粘连，送丝受阻。

表4-3-1 箱形钢柱熔嘴电渣焊焊接参数

当焊接电压过低时，熔宽变小，容易在方形焊缝的四个角部产生未熔合现象；当电压过高时，熔度变大，一方面造成熔池内的熔化焊剂深度不足，产生明弧现象，破坏焊接过程的稳定性；另一方面，熔池变大，在垫板、壁板或垫板壁板尚未组焊的间隙处，以及最后组焊的垫板与隔板接触部位产生烧穿，熔化的焊剂和熔池金属迅速流失，造成焊接中断。

坡口间隙过大，造成需要的熔宽增大，相应的电流电压增大，容易造成距离熔嘴较近的垫板或侧板烧穿，同时，距离熔嘴最远的焊缝角落熔合不良，更重要的是焊接填充量急剧提高，焊接速度明显降低：坡口间隙过小，熔嘴位置的可调余量过小，当外界微小的振动或焊接机构发生微小的抖动时，熔化的熔嘴都会与四周母材发生碰撞，造成短接、粘连甚至停焊。

坡口清理过程包括：壁板下料后、组对隔板之前，要对坡口及其两侧一定范围进行打磨处理，并在以后各工序中保持清洁；隔板组在组对成一体前，要对待焊隔板侧端面、垫板侧面进行处理，以保证组对后电渣焊坡口干净，无杂质，并在以后各工序中保持整洁；立柱在钻孔后，电渣焊施焊前对坡口进行检查、清理和处理，对于其他工序残留的杂物、钻孔后的残屑等进行清理；对于钻孔后残留的水分、油污等，在钻孔后应立即烘烤处理干净，避免放置生锈。垫板与壁板应尽可能密贴，其间隙控制在0.5mm以下，并用耐火泥对间隙进行密封处理。

进入正常焊接之后，要注意不断地观察焊机工作情况、焊接参数的准确性、渣池状态等，并及时做出调整，确保焊接过程顺利进行。要特别注意检查熔池熔化是否充分，焊接过程中，时刻注意渣池深度的调整，可采用添加焊剂的方法，使渣池始终保持适当的深度。渣池太深，会导致熔宽减小，造成渣池温度下降，易使焊接边缘加热不足，而产生未熔合或熔合不良等缺陷；渣池太浅，即使焊接电流增大，电渣焊过程也不稳定，焊丝容易接触到工件金属发生短路，使飞溅加大，导致焊接中断。当渣池翻滚较大出现明弧时，应及时添加焊剂，当渣池恢复平稳状态后则暂停添加，以少而慢为原则，要防止一次加入量太大，否则易造成焊缝熔合不良等缺陷。

观察焊口外钢板接触面的颜色与宽窄也可判断内部熔合情况，熔合良好的外钢板呈樱红色，约800℃，颜色均匀，比焊口稍宽，且宽窄较均匀。当温度不足时，应适当调整焊接参数，适当增加渣池内的总热量。

焊缝收弧时应适当减小焊接电压，并断续送进焊丝，将焊缝引到引出板上收弧。当渣池上升到与引出板上口接近平齐时要注意观察，当焊缝高出熄弧铜帽时，按焊机上“停止”按钮停止工作，焊接完成，反抽焊丝，提起熔嘴，在渣池尚未完全凝固之前，拆除引出板。

若焊接过程中出现熔池泄漏，则需迅速逐步少量加入焊丝段及焊剂至泄漏停止，若仍泄漏则停止焊接并提升熔嘴，加入适量焊丝及焊剂，然后再引弧焊接，同时对起弧部位做出标记，作为焊后重点检查部位。

箱形建筑钢结构隔板的电渣焊技术优化

相关推荐