180m钢砼组合梁钢结构加工安装专项方案.docx

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180m钢砼组合梁钢结构加工安装专项方案

新建铁路西安至平凉线XPS-3标段

 

80m钢-混凝土组合桁梁钢结构拼装

专项施工方案

 

编制:

 

复核:

 

审核:

 

中铁一局西平铁路工程指挥部第七项目部

二〇一〇年六月甘肃·泾川

80m钢-混凝土组合桁梁钢结构加工、拼装

专项施工方案

第一章总体概述

1.1工程概括

新建铁路西安至平凉线后河村特大桥、马屋泾河特大桥为80米钢-混凝土组合梁,其结构为桁架式,上、下弦及端横撑采用混凝土结构,中横撑采用宽为350mm,高为590mm的工字钢;腹杆采用550mm×650mm的矩形钢箱,材质为Q345qE,壁厚为16mm、24mm、32mm、40mm四种规格。

组合桁架上弦长76米,下弦长82米,节间长度10m;桁架总高11米,中心高度9m;上弦总宽7.8米,下弦总宽9.4米。

a)后河村特大桥:

后河村特大桥跨银川—武汉高速公路,铁路位于半径为2000m的曲线上,与公路的斜角为48度,距长庆桥出口约2km。

b)马屋泾河特大桥:

马屋泾河特大桥跨银川—武汉高速公路,位于半径1600m的曲线上,线路中心与高速斜交角度为58度。

1.2制造、安装标准

GB/T714-2000《桥梁用结构钢》

TB10212-1998《铁路钢桥制造规范》

JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》

GB50205-2001《钢结构工程施工及验收规范》

TB/T1527-2004《铁路钢桥保护涂装》

TBJ214-90《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定》

JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》

JGJ82-1991《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》

TB/T1527《铁路钢桥保护涂装》

GB/T5210《漆膜附着力测定法》

GB4956《涂层干膜厚度测定法》

GB3190《铝及铝合金加工产品的化学成分》

GB9286《色漆和清漆漆膜的划格实验》

GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》

TB/T2772《铁路钢桥用防锈底漆供货技术条件》

TB/T2773《铁路钢桥用面漆、中间漆供货技术条件》

1.3主要生产及检测设备

主要生产及检测设备

序号

名称

规格

数量(台)

备注

1

剪板机

Q11-12.5×2000

1

2

液压闸式剪板机

QC11Y-16/4000

1

3

液压剪板机

QY-16×2000

1

4

平板机

8mm

1

5

CO2气体保护焊机

KR-500

10

6

交流电焊机

405FL4

10

7

埋弧焊机

HM1000

2

8

埋弧焊机

HM1250

1

9

数控火焰切割机

ZLQ-8

1

11

等离子切割机

YP-100PS

3

12

数控切割机

HBST2008LCD-1600*4400

1

13

液压联合冲剪机

Q35Y-16

1

14

铣边机

XB-6米

1

15

钢轨矫直机

HYT800

1

16

轨道输送抛丸机

PXG

1

17

压送式喷砂机

XPBS1560

1

18

龙门刨

6米BJ2020

1

20

立式铣床

X52K

2

21

普通车床

C630

2

22

钻床

z3050*16

3

23

全自动震动时效装置

HK2000K3

1

检测设备

1

刮板细度计

QXD0-25

1

2

附着力试验仪

QFH

1

3

柴氏粘度计

ZND-4

1

4

覆层测厚仪

HCC-18

1

5

布氏硬度计

HB-3000

1

6

洛氏硬度计

HR-150D

1

7

涂层测厚仪

HCC-18(0-2000μm)

1

8

内径千分尺

150-2000㎜

1

9

外径千分尺

400-500㎜

1

10

焊接检验尺

HJC40A

1

11

超声波探伤仪

PXUT320

1

12

X射线探伤仪

XXH2505

1

13

万能材料试验机

DLY-100

1

14

碳硫分析仪

HV-11B

1

第二章加工制作技术方案

2.1材料

材料采购及进货检验应执行QB/YJJG-ZG010-2009《供应商选择评价控制程序》、QB/YJJG-ZG011-2009《材料、零件控制程序》和QB/YJJG-ZG019-2009《原材料检验或验证和定期确认检验控制程序》企业标准

2.1.1原材料

2.1.1.1采购的原材料品种、规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求。

2.1.1.2钢材进厂时应进行验收。

质检人员除查验进厂钢材的炉批号,实物与原始质量证明书必须对应外,还应进行复验,复验合格后方能使用。

钢材进厂后,按同一厂家、同一材质、同一厚度、同一出厂状态每批抽一组试件,进行理化检验和力学性能试验,必须符合GB/T714-2008和GB/T700-2006标准要求,

节点板与腹杆钢料材质和力学性能

牌号

质量等级

化学成分/%

屈服点

抗拉强度

σb/MPa

伸长率

δ5/%

冲击功(纵向)Akv/J

-400

1800弯曲实验

d=弯心直径

a=试样厚度

C≤

Mn

Si≤

AI≥

厚度

16~35

钢材厚度

(直径)/mm

≤16

>16~100

Q345q

E

0.17

1.20~1.60

0.50

0.015

≥325

≥490

≥20

≥34

d=2a

d=3a

注:

其他钢板采用Q235钢材。

2.1.1.3钢材厚度用游标卡尺测量,每一品种、规格的钢板抽查5处。

应符合《桥梁用结构钢》(GB/T714-2008)和《碳素结构钢》(GB/T700-2006)规定。

型钢要求同钢材。

2.1.1.4当钢材表面有锈蚀、麻点、或划痕缺陷时,其深度不得大于该钢材厚度负允许偏差值的1/2;钢材表面的锈蚀等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923规定的C级及C级以上;钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷;钢板表面不得有气泡、结疤、拉裂、裂纹、折叠和压入的氧化铁皮。

2.1.1.5钢材储存

①严格按照质量保证体系要求进行材料标识、登记和编制材料信息。

②材料按照施工流程分区堆放,统一规划,摆放整齐,同时预留运输走道。

③材料放置时,要求每隔一米一个支撑点,支撑点离地面距离为40~50mm,以防止材料变形。

④材料防锈要求,若材料露天堆放,必须加盖防水布。

2.1.2焊材材料

2.1.2.1焊接材料的种类和型号根据焊接工艺评定试验结果确定。

焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求。

焊接材料名称

标准

标准号

手工电弧焊焊条

《碳钢焊条》

GB/T5117-1995

《低合金钢焊条》

GB/T5118-1995

埋弧焊丝

《熔化焊用钢丝》

GB/T14957-1994

气体保护焊丝

《气体保护焊用钢丝》

GB/T14958-1994

焊剂HJ413、HJ350、SJ101

《碳素钢埋弧焊用焊剂》

GB/T5293-1985

《低合金钢埋弧焊用焊剂》

GB/T12470-1990

2.1.2.2焊接材料进厂时应进行验收。

除必须有质量证明书外,还应进行复验,合格后方能使用。

质检部复验供方出具产品合格证书,核对产品外包装是否完好、出厂日期、标准号、型号、制造厂及商标是否一致。

2.1.2.3焊条外观不应有药皮脱落、焊芯生锈等缺陷;焊剂不应受潮结块。

(按量抽查1%,且应不少于10包)。

CO2气保焊焊丝牌号为ER50-6,直径φ1.2,焊接气体为CO2。

CO2气体纯度大于99.5%,且含水量小于0.005%。

埋弧焊焊丝牌号H08MnA,焊丝直径φ4.0,焊剂牌号JF-N。

2.1.3高强螺栓

2.1.3.1高强度螺栓的规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求。

2.1.3.2高强度螺栓进厂时应进行验收。

除必须有质量证明书外,还应进行复验。

质检部复验供方出具产品合格证书,核对产品外包装是否完好、出厂日期、标准号、型号、制造厂及商标是否一致。

2.1.3.3采用10.9级M30及M20高强螺栓,预拉力设计值分别为360KN和155KN,设计抗滑系数不小于0.45。

2.1.4涂装材料

2.1.4.1喷涂材料的型号、名称、颜色及有效期应与其质量证明文件相符。

2.1.4.2开启后,不应存在结皮、结块、凝胶等现象。

所购涂料应符合《铁路钢桥用防锈底漆供货技术条件》(TB/T2772)和《铁路钢桥用面漆、中间漆供货技术条件》(TB/T2773)规定。

2.1.4.3涂装前,工厂将涂装材料送交检测单位进行检测,检测合格后才能使用。

禁止使用过期产品以及不合格和未经试验的替用产品。

2.1.4.4没有设计单位书面认可,不得更改防腐方案体系及已经通过检测的涂装材料。

不同涂层应尽可能选用同一厂家的产品。

涂装材料进厂后,应按出厂的材料质量保证书验收,并做好复验检查记录备查。

2.2加工过程控制

制造厂对设计图进行工艺性审查,当需要修改时必须取得设计单位同意,并签署设计变更文件。

方案确定后由制造厂根据设计图绘制施工图并编制制造工艺。

钢混梁钢结构部分,在厂内根据施工图和制造工艺进行。

2.2.1工艺流程

2.2.1.1斜腹杆生产制作工艺流程

2.2.1.2节点板生产制作工艺流程

2.2.2作样、号料与切割

用于80米钢--混凝土组合桁架腹杆钢箱的盖板、腹板和隔板及节点板,材料下料前,必须编制排料图,排料图上必须对应注明所用钢材的炉批号及下料取用编号。

下料采用数控切割机和半自动切割机两种设备。

2.2.2.1作样和号料应根据施工图(排料图)和工艺文件进行,并按要求预留余量。

2.2.2.2作样和号料应保证钢材轧制方向与构件受力方向一致。

2.2.2.3划线精度应符合:

基准线≤0.5mm,零件外形尺寸≤1.0mm。

2.2.2.4号料时,应标明基准线、中心线和检验控制点。

2.2.2.5钢板上不应留下永久性的划线痕迹(永久基准线除外),少量的样冲标记其深度应不大于1mm。

2.2.2.6作样允许偏差如下表:

项目

允许偏差mm

两相邻孔中心线距离

±0.5

对角线、两极边孔中心距离

±1.0

孔中心与孔群中心线的横向距离

0.5

宽度和长度

+0.5,-1.0

曲线样板上任意点偏离

1.0

2.2.2.7钢料不平直、锈蚀、有油漆等污物影响号料或切割质量时,应矫正、清理后再号料,号料尺寸允许偏差为±1.0mm。

2.2.2.8剪切仅适用于次要零件或边缘进行机加工的零件,剪切尺寸允许偏差为±2.0mm。

2.2.2.9手工火焰切割仅适用与工艺特定的零件,其尺寸允许偏差为±2.0mm.2.2.2.10数控、半自动切割后边缘不进行机加工的零件应符合下列要求:

a)切割面符合下表规定:

项目

主要零件

次要零件

表面粗糙度

不大于25

不大于50

崩坑

不允许

1m长度内允许有一处1.0mm

塌角

圆角半径不大于0.5mm

切割面垂直度

≦0.05t,且不大于2.0mm

b)尺寸允许偏差:

盖板长度偏差+2.0-1.0,宽度偏差+2.0,0;

腹板长度偏差+2.0-1.0,宽度偏差必须按盖板厚度及焊接收缩量配置;

内隔板板边垂直度偏差不大于0.5mm;

节点板孔边距±0.3mm。

c)切割面的硬度不超过HV350。

d)主要杆件的外露边,应对焰切起始侧倒角,倒角半径为0.5~2.0mm。

2.2.2.11型钢切割线与边缘垂直度允许偏差应为2.0mm。

2.2.2.12坡口可采用机加工或精密切割,坡口尺寸及允许偏差根据焊接工艺而定。

2.2.2.13号料后,按质保体系相应程序文件的规定,做好材质标记的移植工作。

2.2.3零件矫正与弯曲

2.2.3.1零件矫正采用冷矫,矫正后的钢材表面不能有明显凹痕或损伤。

冷矫正时的环境温度不低于-12℃。

2.2.3.2采用热矫时,加热温度应控制在600~800℃;温度降至室温前,不得锤击钢材。

2.2.3.3零件矫正允许偏差应符合下表的规定。

零件矫正允许偏差

项目

允许偏差

钢板平面度

每米

1.0mm

钢板直线度

L≦8m

3.0mm

L>8m

4.0mm

型钢直线度

每米

0.5mm

2.2.3.4主要零件冷作弯曲时,环境温度不宜低于-5℃,内侧弯曲半径不得小于板厚的15倍;小于者必须热煨,热煨温度应控制在900~1000℃。

弯曲后的零件边缘不得产生裂纹。

2.2.4机加工与钻孔

2.2.4.1机加工

耳板下料完成后刨床加工其厚度变化区域,要求工装平整、固定牢固,边缘加工深度不得小于3mm,加工粗糙度≤12.5μm,斜面平面度允许偏差≤1mm。

加工后零件应磨去边缘的飞刺、挂渣,使断面光滑平顺。

坡口采用机加工或精密切割,坡口尺寸及允许偏差由焊接工艺而定。

2.2.4.2钻孔

a)高强螺栓孔应具有H12的精度,孔壁表面粗糙度Ra不应大于12.5μm。

螺栓孔径的允许偏差符合下表的要求。

级螺栓孔径的允许偏差(mm)

螺栓公称直径、螺栓孔直径

螺栓公称直径允许偏差

螺栓孔直径允许偏差

18~30

0,-0.21

+0.21,0

30~50

0,-0.25

+0.25,0

b)采用钻模钻制高强螺栓孔。

钻孔钻模,要求数控镗床加工,并镶钻套、淬火,以保证钻模精度,控制多次使用的变形量。

c)耳板的孔应与节点板孔配置,以保证良好的装配性。

d)螺栓孔孔距的允许偏差应符合下表要求。

螺栓孔孔距的允许偏差

螺栓孔孔距范围

≤500

501~1200

1201~3000

>3000

同一组内任意两孔间距离

±1.0

±1.5

-

-

相邻两组的端孔间距离

±1.0

±1.5

±2.5

±3.0

e)螺栓孔孔距的允许偏差超过表2-5规定的允许偏差时,应采用与母材材质相匹配的焊条补焊后重新制孔。

2.2.5耳板与盖板组焊

耳板与盖板之间带钝边的双边V形对接焊缝采用二保焊打底,埋弧焊焊接。

焊接时两面交替对称施焊,且焊前预留焊接反变形(具体参照焊接工艺)。

2.2.6腹杆钢箱组焊

2.2.6.1组装前所有构件必须进行防锈处理,并涂装底漆。

2.2.6.2组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物,使其表面显露出金属光泽。

2.2.6.3组立

a)制作一个2000×9000的腹杆点焊工作台,其平整度2mm;

b)将腹杆盖板平放于工作台上,点焊隔板,要求隔板垂直度不大于1mm;

c)点焊腹板于隔板和盖板上,应将盖板与腹板间采用液压千斤顶压实,再断焊箱内焊缝,形成一个U形槽;

d)(箱内涂装后)将另一盖板点焊于U形槽上,形成550x650的方箱结构。

e)校正腹杆,使550X650方口对角线误差不大于1.5mm,直线度误差不大于2mm。

2.2.6.4组装定位焊要求:

定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上,其长度为50~100mm;定位焊缝的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2,且定位焊缝不得有裂纹、夹杂、焊瘤等缺陷,对于开裂的定位焊缝,必须查明原因,然后清除开裂的焊缝,在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。

2.2.6.5采用埋弧焊焊接的焊缝,应在焊缝的端部连接引、熄弧板(引板);引板的材质、厚度、坡口应与所焊件相同。

2.2.6.6需做产品试板检验时,应在焊接端部连接试板,试板材质、厚度、轧制方向及坡口必须与所焊对接板材相同,其长度应大于400mm,宽度每侧不小于150mm。

2.2.7弦杆组焊

2.2.7.1组装前所有构件必须进行防锈处理,并漆装底漆。

2.2.7.2组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物,使其表面显露出金属光泽。

2.2.7.3组立。

采用组立机进行组立。

2.2.7.4组装定位焊要求:

定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上,其长度为50~100mm;定位焊缝的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2,且定位焊缝不得有裂纹、夹杂、焊瘤等缺陷,对于开裂的定位焊缝,必须查明原因,然后清除开裂的焊缝,在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。

2.2.7.5采用埋弧焊焊接的焊缝,应在焊缝的端部连接引、熄弧板(引板);引板的材质、厚度、坡口应与所焊件相同。

2.2.7.6需做产品试板检验时,应在焊接端部连接试板,试板材质、厚度、轧制方向及坡口必须与所焊对接板材相同,其长度应大于400mm,宽度每侧不小于150mm。

2.2.7.7矫正机进行校正。

2.2.8纵向连接槽钢

连接槽钢采用热切割,尺寸允许偏差为±2.0mm。

在厂内整体拼装时配钻孔。

2.2.9组焊

钢板接料必须在杆件组装之前完成,并应符合以下规定:

a)盖、腹板接料长度不宜小于1000mm,宽度不得小于200mm,横向接料焊缝轴线距孔中心线不宜小于100mm;

b)接料焊缝可为十字型或T字型,T字型交叉点间距不得小于200mm,腹板纵向接料焊缝宜布置在受压区;

c)杆件组装时应将相邻焊缝错开,错开的最小距离应符合下图规定。

1—盖板;2—腹板;3—板梁水平肋或箱形梁纵肋

4—板梁竖肋或箱形梁横肋;5—盖板对接焊缝。

d)采用埋弧焊、CO2气体保护焊及低氢型焊条手工焊方法焊接的焊头,组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物,使其表面显露出金属光泽。

e)组装前所有构件必须进行防锈处理,并漆装底漆。

f)杆件组装允许偏差应符合下表规定。

图例

项目

允许偏差

对接高低差

1.0

对接间隙b

1.0

盖板中心与腹板中心线偏移

1.0

梁腹板平面度

1.0

组合角钢肢高低差

0.5(接合处)

1.0(其他处)

盖板倾斜

0.5

组装间隙

0.5

桁架工形、箱形杆件高度h

+1.5,0

桁架箱形杆件对角线差

2.0

桁梁箱形杆件宽度b

±1.0

箱形梁隔板间距s

±2.0

箱形梁高度h

+2.0,0

箱形梁宽度b

±2.0

箱形梁横断面对角线差

3.0

箱形梁旁弯f

5.0

g)组装定位焊应符合焊接工艺要求。

h)采用埋弧焊焊接的焊缝,应在焊缝的端部连接引、熄弧板(引板);引板的材质、厚度、坡口应与所焊件相同。

i)需做产品试板检验时,应在焊接端部连接试板,试板材质、厚度、轧制方向及坡口必须与所焊对接板材相同,其长度应大于400mm,宽度每侧不小于150mm。

2.3杆件矫正

校正焊接变形一般有两种方法:

火焰校正法;机械校正法。

2.3.1采用火焰校正时,加热温度应控制在600~800℃,应不断地移动焊炬以防止局部过热,不能采用液体或冷风进行激冷;不宜在同一部位多次重复加热。

2.3.2冷矫正是应缓慢加力,室温不宜低于5℃,冷矫总变形量不得大于2%。

矫正后构件表面不得有凹痕和其他损伤。

2.3.3钢箱焊接完毕经校正后再进行振动时效消除焊接残余应力处理。

2.3.4允许偏差如下表。

杆件矫正允许偏差(mm)

图例

项目

允许偏差

箱形梁对角线差

≦2.0

腹杆梁的垂直度

≦3.0

箱形梁隔板间距s

±2.0

截面高度h

1.5

中心偏移e

1.0

翼缘板垂直度△

b/100且不大于3.0

腹板局部平面度f

1.0

2.4焊接工艺

腹杆钢箱是钢混梁的重要受力构件之一,为保证其焊接性能要求,满足尺寸精度和力学性能要求,制定本焊接工艺作为作业指导。

2.4.1基本要求

a)腹杆钢箱制作标准及精度应满足《铁路钢桥制造规范》(TB10212-2009):

钢箱组装允许偏差(mm)

项目

允许偏差

钢箱高度

0~+1.5

钢箱宽度

2.0

对角线中心距离

±1

b)装配过程中点固焊焊条使用E5016,禁止使用J422焊条。

c)CO2气保焊焊丝牌号为ER50-6,焊丝直径φ1.2,焊接气体为CO2(纯度99.5%)。

埋弧焊焊丝牌号H08MnA,焊丝直径φ4.0,焊剂牌号JF-N。

d)焊高严格按图纸的技术要求及焊剂标注要求焊接,未标注的焊缝不得低于最小母材厚度。

e)所有焊缝均采用平焊。

焊缝100%进行超声波探伤,10%射线探伤。

2.4.2焊接人员的管理及要求

a)所有焊接人员必须取得特种作业操作资格证方可上岗作业,必须按《安全操作规程》作业;主要受力构件的焊接缝附近必须打上焊工钢印。

b)焊前必须认真领会图纸设计结构及焊接要求,对焊高、焊缝长度、焊缝数量、施焊部位、施焊顺序、施焊参数必须严格按设计图纸及相关技术要求进行焊接。

c)所有焊接人员必须服从指挥,严格按照制作程序作业。

2.4.3焊接前的准备工作

a)下料时,预留焊接收缩余量;组对时,预留焊接反变形。

b)采用等离子切割机加工坡口,后用角磨机对坡口表面碳化层进行打磨,深度不小于1.5mm。

c)焊前必须去除施焊部位及其附近30~50mm范围内的杂质至铮亮金属光泽(杂质包括:

氧化皮、渣皮、水分、油污、铁锈及毛刺等),待检验合格后方可施焊。

d)制作尺寸规格为100×75mm的引弧板和引出板,其材质、厚度及坡口应与所焊件相同,并与工件牢固焊接,以防横向应力拉裂。

2.4.4焊接过程及变形控制

a)钢箱成形、组焊均在2000X9000mm的专用对焊平台上进行。

待检验合格后定位焊。

b)隔板采用三面角焊缝一面不焊,隔板至焊缝起始处采用密封胶封堵。

c)外侧纵向四条焊缝则采用CO2气体保护焊打底,自动埋弧焊机焊接。

焊前要求小车在轨道上试走,以便焊嘴与待焊纵向焊道一致吻合,不致跑偏。

对于T≧25板子,焊前采用烤枪按工艺卡要求进行预热。

预热的加热区域应在焊接破口两侧,宽度各为焊件施焊处厚度的1.5倍以上,且不小于100mm;距焊缝30~50mm范围内测温;δ16、24的板子不预热。

d)所有焊缝连续施焊,一次完成。

如有断弧则必须将停弧处刨成1:

5斜坡,并搭接50mm再引弧施焊,焊后搭接处应修磨匀顺。

焊完每一道焊缝后及时清理,发现缺陷应采用碳弧气刨清楚,清除时要刨出利于返修焊的破口,并用砂轮磨掉破口的氧化皮,露出金属光泽;焊接裂纹的清除长度由裂纹端各外延50mm;用埋弧焊返修焊缝时,必须将焊缝清除部位的两端刨成1:

5的斜坡;返修焊缝应按原焊缝质量要求检验;同一部位的返修焊不能超过两次。

e)待箱体成为U型时,将盖板用定位销辅装于U型箱体之上,先用ER50-6电焊条进行点固,然后采用与(3)相同的方式焊接。

为保证钢箱的几何尺寸,断面对角线控制采取工艺拉筋,待对角误差达到要求后,方可进行焊接。

f)焊缝检验

①所有焊缝必须在全长范围内进行外观检查,不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满弧坑和焊瘤等缺陷,并符合下表:

焊缝外观质量标准(mm)

项目

质量标准

角焊缝焊波

≤2.0(任意25mm范围高低差)

余高(对接焊缝)

≤3.0(焊缝宽b≤12)、≤

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