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第2节加工制作工序工艺与技术
13.2.1加工制作工序
主要阶段构件分类主要工序、设备、工艺
H型类构件
H型钢构件
发货
数控火焰切割机
数控带锯机
数控锁口机
料
H型钢制作流水线
H型钢加工流水线
CO2气体保护焊接
埋弧自动焊焊接
焊
外观打磨
喷砂或抛丸处理
无气喷漆
装
首先介绍钢构加工的通用工艺，其主要包括前准备、中间加工制作和后期表面处理三个阶段。
13.2.2加工准备工艺与技术要求
1.钢材矫正
1）对要进行加工的钢材，应在加工前检查其有无对制作有害的变形（如局部下绕，弯曲等）。
如存在此类变形，根据实际情况采用机械冷矫正或用加热（线加热，点加热）矫正当采用机械矫正时，采用七辊校平机进行矫正，矫平机由泰安华鲁锻压机床有限公司制造，设备型号为WC43-80*2200，最大校平尺寸为80*2200mm，根据钢板宽度的不同，板厚可矫正到100mm，校平精度为平面度可达1.5mm以内。
当采用热矫正时，应注意其热校正加热温度不超过820℃，矫正过程中严禁用水冷却。
矫平机图片如下：
2）碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时不应进行冷矫正。
3）矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度负允许偏差的1/2。
4）钢材矫正后的允许偏差下表规定：
钢材矫正后的允许偏差（mm）
项目
允许偏差
图例
钢板的局
部平面度
t≤14
1.5
T＞14
1.0
13.2.3放样
1）放样、切割、制作、验收所用的钢卷尺，经纬仪等测量工具必须经市、部级以上计量单位检验合格。
测量应以一把经检验合格的钢卷尺（100m）为基准，并附有勘误尺寸，以便与监理及安装单位核对。
2）所有构件应按照细化设计图纸及制造工艺的要求，进行计算机放样，核定构件及构件相互连接的几何尺寸和连接有否不当。
如发现施工图有遗漏或错误，以及其他原因需要更改施工图时，必须取得原设计单位签发的设计更改通知单，不得擅自修改；
放样工作完成后，对所放大样和样杆样板（或下料图）进行自检，无误后报专职检验人员检验，放样检验合格后，按工艺要求制作必要的角度、槽口、制作样板和胎架样板。
3）划线公差要求：
项目
基准线，孔距位置
≤0.5mm
零件外形尺寸
4）线后应标明基准线、中心线和检验控制点。
作记号时不得使用凿子一类的工具，少量的样冲标记其深度应不大于0.5mm，钢板上不应留下任何永久性的划线痕迹。
13.2.4号料
1）号料前应先确认材质和熟悉工艺要求，然后根据排版图、下料加工单、配料卡和零件草图进行号料。
2）号料的母材必须平直无损伤及其他缺陷，否则应先校正或剔除。
3）号料的允许偏差见下表
允许偏差（mm）
±
孔距
0.5
边缘机加工线至第一孔的距离
4）号料后应标明基准线、中心线和检验控制点。
5）号料质量控制
编号
质量控制
1
号料前，号料人员应熟悉下料图所注的各种符号及标记等要求，核对材料牌号及规格、炉批号。
当供料或有关部门未作出材料配割（排料）计划时，号料人员应作出材料切割计划，合理排料，节约钢材。
2
号料时，针对工程的使用材料特点，复核所使用材料的规格，检查材料外观质量，制订测量表格加以记录。
凡发现材料规格不符合要求或材质外观不符合要求者，须及时报质管、技术部门处理；
遇有材料弯曲或不平度影响号料质量者，须经矫正后号料，对于超标的材料退回生产厂家。
3
根据锯、割等不同切割要求和对刨、铣加工的零件，预放不同的切割及加工余量和焊接收缩量。
4
因原材料长度或宽度不足需焊接拼接时，必须在拼接件上注出相互拼接编号和焊接坡口形状。
如拼接件有眼孔，应待拼接件焊接、矫正后加工眼孔。
5
号料时应在零、部件上标注验收批号、构件号、零件号、数量及加工方法等。
6
下料完成后，检查所下零件的规格、数量等是否有误，并作出下料记录。
13.2.5原材料的对接
对接
对接各项要求
板材
对接焊缝等级：
一级，对接坡口形式如下图所示：
坡口加工采用半自动火焰切割加工，并打磨露出良好金属光泽，所有切割缺陷应修整合格后方允许进行组装焊接；
组装对接错边不应大于t/10且≤2mm；
。
对接焊缝焊后24小时进行100%UT检测，焊接质量等级一级。
型钢的对接
需要焊透，并进行探伤。
接长段大于≥500mm，且错开附近的节点板及孔群100mm。
焊缝视安装情况而定是否磨平。
板制钢梁原则上由整块板下料。
若允许对接，则在梁的上下翼板在梁端1/3范围内避免对接。
上、下翼板与腹板三者的对接焊缝不设在同一截面上，应相互错开200mm以上，与加劲板的孔群应错开100mm以上，且分别对接后才能组装成型。
13.2.6切割和刨削加工
1）切割工具的选用
工具
NC火焰
切割机
半自动火焰切割机
剪板机
圆盘锯，
冷锯角钢冲剪机
t＞9mm的零件板
√
－
t≤9mm的零件板
型钢、角钢、
2）切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气；
切割后气割表面应光滑无裂纹，熔渣和飞溅物应除去，剪切边应打磨。
3）气割的公差要求：
零件的长度
长度±
1.0mm
零件的宽度
板制H钢的翼、腹板：
宽度±
1.0mm零件板：
切割面不垂直度e
t≤20mm，e≤1mm；
t≥20，e≤t/20且≤2mm
割纹缺口深度
0.2mm
局部缺口深度
对≤2mm打磨且圆滑过渡；
对≥2mm电焊补后打磨形成圆滑过渡
4）切割后应去除切割熔渣，对于组装后无法精整的表面，如弧形锁口内表面，应在组装前进行处理。
图纸中的直角切口应以15mm的圆弧过渡（如翼腹板切口）。
H型钢的对接若采用焊接，在翼腹板的交汇处应开R=15mm的圆弧，以使翼板焊透。
5）火焰切割后须自检零件尺寸，然后标上零件所属的工作令号、构件号、零件号，再由质检员专检各项指标，合格后才能流入下一道工序。
6）需进行铣削部位，每一铣削边需放5mm加工余量；
7）刨削加工的允许偏差
零件宽度、长度
加工边直线度
L/3000且不大于2.0
相邻两边夹角角度
6°
加工面垂直度
≤0.025t且≤0.5
加工面粗糙度
Ra＜0.015
8）端部铣平和半自动气割的允许偏差
半自动气割
铣削
检查内容
加工后构件两端长度
根据附图公差
2.0
加工平面平面度
--
两端铣平时零件长度
0.8
加工平面轴线的垂直度
1.5H/1000
≤1/1500且≤0.50
表面粗糙度
0.2
0.015
9）放样切割流程：
如后图。
13.2.7坡口加工
1）构件的坡口加工，采用半自动割刀或铣边机加工（厚板坡口尽量采用机械加工）。
坡口形式应符合焊接标准图要求。
2）机械加工
机械加工
钢板滚扎边和构件端部不需进行机加工，除非要求它们与相邻件精确装配在一起。
包括底板在内的对接构件，在使用磨床、铣床或能够在一个底座上处理整个截面的设计机床制作完后，其对接面应进行机加工，火焰切割的边缘宜用磨床将表面磨光。
拼接受压构件的端部、柱帽后底板，应符合所有现行相关法规和规范要求。
用于重加劲肋的角钢或平板切割、打磨、以保证边缘和翼缘紧密装配
3）坡口面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷。
坡口加工后，坡口面的割渣、毛刺等应清除干净，并应除锈露出良好金属光泽。
除锈可采用砂轮打磨及抛丸进行处理。
4）坡口加工的允许偏差应符合下表的规定：
坡口角度
5°
坡口钝边
坡口面割纹深度
0.3mm
13.2.8制孔
1）高强度螺栓孔、普通螺栓孔的加工采用数孔钻床加工；
2）地脚锚栓孔采用划线后摇臂钻床加工，划线孔位偏差控制在0.5mm以内，孔心用样冲标识，并应标明孔径大小，划线后必须对划线进行检查确认合格后方允许加工。
3）钻孔后应清理孔周围的毛刺、飞边。
4）零件钻孔并检查后方允许转入下道工序（装配）。
5）钻孔检验项目及允许偏差应符合GB50250-2001，如下表
钻孔检验标准
孔壁表面粗糙度Ra
Ⅰ类孔
≤12.5μm
Ⅱ类孔
≤25μm
Ⅰ类孔孔径允许偏差
φ10~18
0~+0.18
φ18~30
0~+0.21
φ30~50
0~+0.25
Ⅱ类孔允许偏差
直径
0~+1.0
圆度
垂直度
0.03t且≤2.0
同组螺栓孔孔距允许偏差
≤500
501~1200
相临两组的端孔间距允许偏差
1201~3000
2.5
＞3000
3.0
说明：
1、在节点中连接板与一根杆件相连的所有螺栓孔为一组；
2、对接接头在拼接板一侧的螺栓孔为一组；
3、在两相邻节点或接头间的螺栓孔为一组，但不包括上述两款所规定的螺栓孔；
4、受弯杆件翼缘上的连接螺栓孔，每米长度范围内的螺栓孔为一组。
13.2.9焊接与矫正
1）组装前先检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度等是否符合图纸和工艺要求，确认后才能进行装配。
2）组装用的平台和胎架应符合构件装配的精度要求，并具有足够的强度和刚度，经验收后才能使用。
3）构件组装要按照工艺流程进行，板制BH型钢四条纵焊缝处30mm范围以内的铁锈、油污等应清理干净。
劲板的装配处应将松散的氧化皮清理干净。
4）对于在组装后无法进行涂装的隐蔽面，应事先清理表面并刷上油漆。
5）构件组装完毕后应进行自检和互检，准确无误后再提交专检人员验收，若在检验中发现问题，应及时向上反映，待处理方法确定后进行修理和矫正。
拼装平台和拼装胎架形式如下图：
拼焊平台及胎架组立
6）构件组装精度
项次
简图
T形接头的间隙e
e≤1.5
搭接接头的间隙e长度△L
L：
5.0
对接接头的错位e
e≤T/10且≤3.0
对接接头的间隙e
（无衬垫板时）
-1.0≤e≤1.0
根部开口间隙△α（背部加衬垫板）
埋弧焊：
-2.0≤△α≤2.0
手工焊、
半自动气保焊：
-2.0≤△α
隔板与梁翼缘的错位e
Bt≥Ct时：
Bt≤20e≤Ct/2
Bt＞20e≤4.0
Bt＜Ct时：
Bt≤20e≤Bt/4
Bt＞20e≤5.0
7
焊接组装件端部偏差α
-2.0≤α≤+2.0
8
型钢错位
△≤1.0（连接处）
△≤2.0（其他处）
9
组合BH的外形
-2.0≤△b≤+2.0
-2.0≤△h≤+2.0
10
BH钢腹板偏移e
e≤2mm
11
BH钢翼板的角变形
连接处
e≤b/100且≤1mm
非连接处
e≤2b/100且≤2mm
12
腹板的弯曲
e1≤H/150且e1≤4mm
e2≤B/150且e2≤4mm
箱型双丝埋弧焊机双丝双弧气保焊打底机
三弧三丝埋弧焊机电渣焊机
采用特种设备和特种工艺，有效保证加工的质量和构件加工的效率。
7）矫正
矫正方法
矫正措施
机械矫正
一般应在常温下用机械设备进行，如钢板的不平度可采用七辊矫平机校平，H梁的焊后角变形矫正可采用翼缘矫正机，但矫正后的钢材，表面上不应有严重的凹陷凹痕及其他损伤。
火焰矫正
火焰矫正是材料的被加热温度约为850℃（Q345材料），冷却时不可用水激冷。
热加工时在赤热状态（900—1000℃）下进行，温度下降到800℃之前结束加工，避开蓝脆区（200—400℃）。
热矫正时应注意不能损伤母材。
13.2.10钉焊
1）焊接环境：
焊接作业区域的相对湿度不得大于90％。
焊接作业环境温度低于0℃时，应将构件焊接区域内大于或等于三倍钢板厚度且不小于100㎜范围内的母材加热到50℃以上。
2）焊前准备：
栓钉焊接时，应配备具有与其焊接难度相当的焊接持证人员，严禁无证人员上岗。
栓钉焊接前，应有针对性的进行焊接程序试验试验。
焊接前由栓钉焊工对栓钉进行检查，保证无锈蚀、氧化皮、油脂、受潮及其他会对焊接质量造成影响的缺陷。
在栓钉施焊处的母材附近不应有氧化皮、锈、油漆或潮湿等影响焊接质量的有害物质，且母材表面施焊处不得有水分，如有水分必须用气焊烤干燥。
焊接用的陶瓷护圈应保持干燥，陶瓷护圈在使用前进行烘干，烘干温度为120℃，保温2小时。
施焊前应对焊枪的性能进行检查。
焊机距离墙体及其他障碍物应不低于30mm，焊机周围要保持气体流通，要利于散热。
3）焊接技术参数的选择：
焊接方法：
SW（栓钉焊）；
焊接电流选择如下：
在正式施焊前，应选用与实际工程要求相同规格的焊钉、瓷环及相同批号、规格的母材（母材厚度不应小于16mm，且不大于30mm），采用相同的焊接方式与位置进行工艺参数的评定试验，以确定在相同条件下施焊的焊接电流、焊接时间之间的最佳匹配关系。
螺
柱
直
径mm
焊接能量Ws
螺柱直径与焊接能量关系
焊接时间s
电流强度A
电流强度与焊接时间的关系
提升高度
伸出长度
~200mm/s
~100mm/s
螺柱下送速度
0.7
0.9
1.2
0.1
200
600
1000
1400
1800
2400
螺柱直径
0.3
电流强度A
-10%
+10%
平焊位置栓钉焊接规范参考值
栓钉规格
（mm）
电流（A）
时间（s）
伸出长度（mm）
非穿透焊
穿透焊
φ13
950
900
3-4
φ16
1250
1200
4-5
φ19
1500
1450
φ22
4-6
13.2.11端面加工
在端铣机有效加工范围内，及时安排采用端面铣床对箱体两端面进行机加工，保证构件的几何长度尺寸，从而提供钻孔基准面，有效地保证钻孔精度，如下图所示：
端面铣床
13.2.12牛腿等构件组焊
牛腿等的组焊在拼焊平台上进行，按其部件在钢柱上的位置进行划线组立。
如下图：
尺寸控制方法：
在进行各附件装配时，其控制基准及主要的控制尺寸应注意以下几点：
（1）牛腿在长度方向上的定位应以牛腿中心线来确定，而不应是牛腿翼缘的上表面，如控制尺寸L1。
（2）对牛腿长度的定位时应注意控制牛腿腹板中心螺栓孔到钢柱中心轴线的距离，在牛腿装配前必须测量牛腿装配位置线所在的箱型柱的截面尺寸，然后根据该尺寸确定牛腿腹板中心螺栓孔中心到箱型柱表面的距离尺寸，如控制尺寸L5。
13.2.13表面处理工艺
1.表面处理
表面处理
部位
处理措施
磨光顶紧部
需磨光顶紧的部位，在数控端面铣上铣平，确保顶紧面光洁，无毛刺，以求得紧密结合。
涂装前
基底面
涂装前，必须保证构件已经过抛丸或喷沙处理，构件表面清洁度达到Sa2.57EA7，构件表面不得有油污或其他污染。
2.高强度螺栓连接板摩擦面的加工
序号
摩擦面加工
加工机械及参数选择
小型喷砂机；
丸料采用1~1.5mm的高硬度矿砂；
用于喷砂的空气压缩机的容量为6-20立方米/分，喷射力在0.5MPA以上。
加工过程
喷射操作时：
喷射角为90°
45°
，喷射距离100-300为宜，行进速度不宜过快，应注意构件反面死角部位的除绣。
抗滑移摩擦系数需达到0.45（Q235）、0.50（Q345）以上
对采用的磨料必须在包装袋上贴标签加以区分，防止磨料混杂或用错。
加工处理后的摩擦面，应采用塑料薄膜包裹，以防止油污和损伤。
检验
摩擦面处理之后，在高强螺栓连接的钢结构施工前，应对钢结构表面的抗滑移系数进行复验，保证高强度螺栓的施工质量，每2000t为一批，少于2000t按一批计，在工厂处理的摩擦面试件为三组，作为自检，构件出厂时摩擦面试件要有三组，作为工地复验，抗滑移系数试验的最小值应大于或等于设计规定。
抗滑移系数试验用的试件，应与所代表的钢结构为同一材质、同一摩擦面处理方法、同批制造、相同运输条件、相同条件存放，同一性能等级的高强度螺栓。
第3节具体节点和构件加工方案
焊接H型构件的制作根据截面大小，分别采用H钢制作流水线（截面高度≤1500mm）和胎架组立形式（截面高度＞1500mm）进行制作。
其制作工艺如下：
13.3.1H型钢制作工艺流程：
焊接H型构件制作工艺流程
1、零件下料、拼板
钢板下料前采用钢板矫平机进行矫平，防止钢板不平影响切割质量和下料精度。
规则零件采用直条切割机、非规则零件采用数控火焰切割机精切下料，坡口采用半自动切割机精切。
拼接焊缝余高需磨平。
13.3.2焊接H型钢主体制作工艺
1、下料、拼接
2、组装H型构件
截面高度≤1500mm时，在H型钢自动组立机上组装H型构件；
截面高度＞1500mm时，在胎架上进行组立；
腹板和翼板的对接缝应错开200mm以上。
3、组装H型构件
在H型钢生产流水线上的门型埋弧自动焊机上采用船位焊接，焊接按照工艺要求的焊接顺序施焊，控制焊接变形。
3、H型构件焊接
4、H型构件矫正
在专用H型钢矫正机上进行变形矫正，矫正后进行端面铣加工，保证构件的长度且提供制孔的基准面。
3、H型构件矫正
13.3.3加工工艺流程
13.3.4H型构件加工的关键工艺、设备
1.下料
H型钢截面高度在1m以下的规则断面时，采用H型钢加工流水线上的数控锁口机或数控带锯机下料；
H型钢截面高度在1m以上的规则断面时采用半自动切割机进行下料；
H型钢的断面为不规则断面时可采用手工下料；
主要设备如下：
数控锁口机数控带锯机
2.钻孔
翼板宽度≤450mm，截面高度≤1000mm的H型钢可利用流水线上数控九轴三维钻进行孔加工；
截面高度＞1000mm的H型钢，孔的加工方式采用摇臂钻与磁座钻进行加工；
数控九轴三维钻摇臂钻
3.装配、焊接外部零件
长度方向以型钢顶面锯切面为装配基准，宽度方向以型钢截面中心线为装配基准，根据此原则，对各零件的装配位置进行划线，在H型钢长度及宽度方向上划出牛腿、节点板、安装耳板定位线，牛腿以牛腿中心线为定位基准，节点板、安装耳板以上端孔中心线为定位准，如下示意图所示，装配合格采用气保焊接外部零件：
第4节加工厂预拼装工艺
13.4.1预拼装内容及拼装流程
拼装流程：
13.4.2工厂预拼装场地准备
钢构预拼装选用40m×
70m的露天场地，分为预拼装场地和构件堆场。
构件在堆场上按拼装顺序依次排放，避免吊装时起重机转向和二次倒运，影响效率和损坏构件。
预拼装场地示意
预拼装场地采用混凝土地面，并埋有按一定间距布置的预埋件，用于固定拼装胎架；
构件堆场采用碎石面层，压实平整，并铺设垫木。
13.4.3钢结构预拼装胎架准备
工厂预拼装胎架由H300×
200×
8×
12焊接H型钢制成，在支承处设置调节机构，以保证构件在预拼时的精度。
胎架底座与预拼装场地预埋件连接，使整个胎架形成一个刚性体。
预拼装胎架及调节机构示意如下：
第5节涂装工艺
13.5.1涂装工具
KQ3256C无气喷漆机
设备简介：
型号：
制造厂商
：
重庆长江涂装机械厂
功能：
主要适用于构件的表面喷漆。
技术指标：
压力比：
32：
空载稳态工作排量：
56L/min
空气消耗量：
50~1200L/min
高压无气喷漆室
喷漆室内配2台德国瓦格纳尔高压无气喷漆机
压力比:
33:
最高压力:
264Pa
13.5.2涂装
1.涂装前检查
1）领料检查：
核对所领材料是否为待施工部位油漆配套中规定的材料，双组份油漆看基料和固化剂是否一致。
检查油漆桶密封是否完好，若有破损、渗漏、涨桶现象，应在征得油漆供应商许可的情况下才能使用。
2）开桶检查：
若发现有凝胶、结块、变色等现象，则基本断定涂料已变质，应当废弃。
但轻微的沉淀结块经充分搅拌均匀后仍可使用。
3）开桶：
用风动搅拌机把基料、固化剂分别搅拌均匀，按照产品说明书中的混合比例把固化剂加入到基料中，搅拌均匀。
如有需要，再按产品说明书中的要求加入适量配套稀释剂，搅拌均匀。
4）喷涂施工前对待焊接的焊缝、不需涂漆的构件及设备进行保护。
5）涂装工作应尽可能在清洁和干燥的室内进行，相对湿度不大于80%，构件表面温度高于露点5度。
若在室外作业，当环境温度低于5度或高于35度，或遇雨、雪、霜和大风天气均应停止作业。
检验指标为涂装作业的环境因素。
2.涂装
1）施工人员必须在掌握一定的涂装工艺、安全防护和消防知识后才允许进行涂装操作。
2）采用KQ3256C
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