钢管柱加工方案.docx
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钢管柱加工方案
1.编制依据
1）《宾馆西路站地下站土体围护结构施工图设计》
2）施工图设计交底
3）《建筑桩基础技术规范》（JGJ94—2008）
4）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
5）《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:
2012）
6）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2013）
7）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）
8）《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046—2008）
9）《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB/T8923）
以及相应的施工验收规范编制。
2.工程概况
2.1项目基本概况
天津地铁5、6号线工程文化中心部分第2合同段宾馆西路站（天津宾馆站）是地铁5、6号线的一个同台换乘站，为地下三层三跨岛式车站。
车站位于天津市河西区宾水道与宾馆西路交口，沿宾水道东西向布置，场地范围内地势平坦。
车站主体结构长276m，标准段基坑宽23.3m，深26.12m，盾构井段基坑宽27.1m，深27.72m，主体结构采用盖挖逆筑法施工工艺，围护结构采用地下连续墙形式（深55米，共106幅）。
如图2.1-1项目位置图所示：
图2.1-1项目位置图
2.2钢管柱概况
钢管柱采用直径800mm壁厚25mm以及直径1000mm壁厚25mm的钢管，数量分别为54根和2根，共有8种形式，钢管柱的具体形式见下表所示。
钢板及环板材料采用Q345b钢，且屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85，钢材应有明显的屈服强度，且伸长率不应小于20%，钢材应具有懒汉的焊接性和合格的冲击韧性。
表2.2-1钢管柱形式及数量统计
序号
形式
所在位置
数量
长度（m）
1
Z1
13轴-20轴
16
23.97
2
Z2
12轴，21轴，28轴
6
23.97
3
Z3
4轴-11轴，25轴-27轴
22
25.17
4
Z4
3轴
2
26.07
5
Z5
2轴
2
26.07
6
Z6
29轴
2
27.07
7
Z7
22轴，24轴
4
26.17
8
Z8
23轴
2
26.17
3.材料及设备计划
3.1材料供应计划
材料供应计划见下表所示。
表3.1-1材料供应计划表
材料类型
厚度（mm）
重量（t）
备注
Q345b
20
30.59
环形板
Q345b
25
680.19
钢管柱柱体
Q345b
30
82.18
环形板
合计
钢板
792.96
栓钉
69632
3.2生产设备配置
主要检验测量设备见下表所示
表3.2-1生产设备配置
序号
仪器名称
型号
数量
状态
使用及保管人
1
单臂刨床
B1016A
1台
完好
下料工序负责人
2
自动切割机
6台
完好
下料工序负责人
3
便携式数控切割机
1台
完好
下料工序负责人
4
卷板机
30×3000
20×2000
25×2000
40×2500
2台
1台
1台
1台
完好
卷管工序负责人
5
埋弧自动焊机
DC-1000
MZ-1250
MZ（D）-1250
ZX5-1000
Z1250A
3台
4台
2台
3台
1台
完好
焊接工序负责人
6
防腐工作台
2台
完好
防腐工序负责人
7
防腐机
非标
1台
完好
防腐工序负责人
8
无气喷涂
N13-500k
2台
完好
防腐工序负责人
9
内孔喷涂器
GPQ6C
1台
完好
防腐工序负责人
10
平焊台
4台
完好
平焊负责人
11
环焊台
4台
完好
环焊负责人
12
起重设备
8台
完好
13
干燥箱
1台
完好
焊接工序负责人
14
电焊机
BX3-500-2
ZX-400A
ZX5-500
25台
2台
1台
完好
焊接工序负责人
15
CO2焊机
7台
完好
焊接工序负责人
16
对管台
1台
完好
对管负责人
3.2检验测量设备
主要检验测量设备见下表所示
表3.2-1主要检验测量设备
序号
仪器及设备
型号
数量
状态
使用及保管人
1
焊缝检测尺
3个
有效
下料工序负责人
专职质检员
2
测厚仪
F6
S10
1台
1台
有效
专职质检员
3
钢卷尺
10m
4把
有效
下料、环焊负责人
库房及检验人员
20m
2把
4
针孔探测仪
ZT--4
1台
有效
专职质检员
5
卡尺
0-150
1把
有效
生产技术部
6
X射线探伤机
XXQ-2505
1台
有效
专职质检员
7
超声波探测仪
MUT600B
1台
有效
专职质检员
4.加工工艺要求及控制
钢管柱施工采用选择具有相应资质等级的加工单位进行招标，根据招标办法选择信誉优良实力雄厚的加工单位中标。
钢管柱加工流程图如下图所示。
图4-1钢管柱加工流程图
4.1下料
我们所需的钢板为2000×25×2435mm，2000×20×3063mm双定尺板。
钢板几何尺寸精度是直接影响钢管柱直径、筒节端面与轴线垂直度的关键，关系到整个柱体的直度以及纵焊缝与管柱母线的平行度，影响环口的错边量和柱体长度等尺寸精度，
1）根据柱体的直径和柱体总长度及厂内加工部分的长度及坡口形式确定下料长度，宽度和坡口形式。
2）用单臂刨床加工钢板两边以及环向焊接工艺坡口到设计尺寸。
3）用氧、乙炔半自动切割机切割长短及纵向焊接工艺坡口到设计尺寸。
坡口：
埋弧自动焊纵焊口为“I”型；环焊口为“V”型坡口，坡口角度：
600±50，顿边为0～1mm，坡口间隙0。
见下图所示
图4.1-1环焊口坡口图
4）板的几何尺寸偏差：
长度偏差±2mm。
宽度偏差±1mm。
板边平行度1mm。
对角线差小于3mm。
4.2筒体卷制
1）先压边后在进行筒体卷制，筒体卷制过程不应少于三次，达到自然合口。
目的是消除在卷制过程中产生的应力。
2）合口：
板边错边量控制在1mm以内，管端面错边量控制在0.5mm以内。
点焊在外面，（这样在焊完内口后外面用碳弧气刨清根时把焊点打去，不致影响焊接质量）。
3）椭圆度控制在3mm以内，超标的应回圆。
4.3筒体焊接
纵焊缝用埋弧自动焊，双面焊，直流，反接。
环焊缝用CO2气体保护焊打底,埋弧焊罩面，单面焊，直流，反接。
埋弧焊焊丝：
H10MnA,φ5；焊剂HJ431（焊剂应按说明书要求进行烘焙，烘焙温度250℃，时间2小时）；CO2气体保护焊焊丝：
THQ-50C，φ1.2，保护气体CO2气体（CO2气体纯度≥99.5%，含水量≤0.005%）。
1）氧乙炔预热：
预热的加热区域应在焊接坡口的两侧，宽度应各为焊件施焊处厚度的1.5倍，且不小于100mm,预热温度应在焊件反面测量，测温点应在离电弧经过前的焊接点个方向不小于75mm处,正面测温应在加热停止后进行。
预热温度应>60℃，当环境温度低于0℃，应提高预热温度15～25℃。
2）纵焊缝内口焊接：
焊接参考参数：
电流750～800A，电压36～39V，速度0.3～0.45m/min（可根据实际情况做适当调整）。
引、灭弧长度不小于80mm。
3）外口焊接：
内口焊完后，用碳弧气刨进行清根，并用砂轮磨光，去掉渗碳层。
这是保证焊接质量的关键。
焊接参考参数：
电流850A，电压36～39V，速度0.3～0.45m/min（可根据实际情况做适当调整）。
引、灭弧长度不小于80mm。
4）环口焊接：
坡口形式见图4.1-1：
环焊口坡口图，用CO2气体保护焊打底，埋弧焊照面。
CO2气体保护焊打底焊接参考参数：
电流300A,电压30V，速度60cm/min,保护气体流量15～25L/min。
埋弧焊照面焊接参考参数：
电流750～800A，电压36～39V，速度0.2～0.3m/min（可根据实际情况做适当调整）。
引、灭弧长度不小于80mm。
4.4筒节组对
1）用氧乙炔割下引弧灭弧板，用砂轮打磨平整。
2）根据图纸要求排列筒节。
每个筒节的纵焊道相错900，见下图所示。
图4.4-1筒节排列要求
3）对口不得留间隙，这是保证柱体直度的关键。
4）对口错边量控制在2mm以内。
焊点在外面，其目的和纵口一样。
4.5环板的加工制作
环板即钢管柱上各层的节点板，是整个主体重要组成部分，根据进度要求采用在钢板上直接割圆或用钢板条卷圆（注：
宽度80mm,时间允许的条件下），如下图所示：
图4.5-1钢板条圈圆
1）环板下料
根据图纸制作样板，其样板比图纸要求大5mm，为精加工留有余量。
卷制时对接焊口焊接坡口为X型，顿边为0～1mm。
如下图所示
图4.5-2X型焊坡口
2）焊前预热：
（1）采用氧乙炔预热，预热的加热区域应在焊接坡口的两侧，宽度应各为焊件施焊处厚度的1.5倍，且不小于100mm,预热温度应在焊件反面测量，测温点应在离电弧经过前的焊接点个方向不小于75mm处,正面测温应在加热停止后进行。
（2）预热温度应>60℃，当环境温度低于0℃，应提高预热温度15～25℃,CO2气体保护焊道间温度150±15℃。
3）环板的焊接：
放在平板之上，用CO2气保焊打底焊。
四道口焊完后翻面，用砂轮清根，用CO2气保焊打底焊，用CO2气保焊填充，气保焊丝为THQ-50C，用E5016或E5015（焊条应按说明书要求进行烘焙，烘焙温度300～350℃，时间1小时）φ4焊条手弧焊盖面焊。
4）采用分面分层多道焊，如下图所示。
图4.5-3分层多道焊
焊接过程中电流、速度应保持一致，中间不能停顿。
其目的是防止焊接变形。
5）冷却后，用砂轮磨平焊道，检测环板的不平度，不应超过3mm，否则用压力机调平。
6）内圆切割焊接坡口，如下图所示。
图4.5-4X型焊坡口
7）环板拼焊经检验合格后，根据图纸要求划线，用钻床打孔。
4.6环板、肋板与主题的拼装焊接
1）根据图纸在柱体上划线，划出环、肋板的位置，并在柱体上
焊环板止档块，确保环板位置准确，如下图所示。
图4.6-1环板、肋板定位图
2）环板装到位后，调整环板与柱体间隙。
用CO2气保焊点焊,用CO2气体保护焊打底焊,用CO2气体保护焊填充。
3）焊前预热：
采用氧乙炔预热，预热的加热区域应在焊接坡口的两侧，宽度应各为焊件施焊处厚度的1.5倍，且不小于100mm,预热温度应在焊件反面测量，测温点应在离电弧经过前的焊接点个方向不小于75mm处,正面测温应在加热停止后进行。
2）预热温度应>85℃，当环境温度低于0℃，应提高预热温度15～25℃，CO2气体保护焊道间温度150±15℃。
3）肋板焊接用CO2气保焊打底焊，用CO2气保焊填充，气保焊丝为THQ-50C，用E5016或E5015（焊条应按说明书要求进行烘焙，烘焙温度300～350℃，时间1小时）φ4焊条手弧焊盖面焊。
采用分面分层多道焊，焊接过程中电流、速度应保持一致，中间不能停顿。
防止焊接变形。
肋板焊接坡口如下图所示：
图4.6-2肋板焊接坡口
4.7筒体组拼
1）拼接前准备
制作胎架：
因柱体整根长度18米左右，分段长度6米，胎架长度为16米，见下图所示。
图4.7-1拼接胎架示意图
胎架的调整：
现场的场地进行平整，胎架进行调整，严格控制胎架的直线度（直线度的偏差直接影响到整根立柱的弯曲度）。
胎架要求平直，用水准仪进行调整，调整后焊接固定在钢板上。
2）环境要求：
焊接施工在露天实施时应满足下面环境要求：
（1）境温度不低于0℃（低于零度应按预热要求提高预热温度）；
（2）风速小于8m/s；
（3）相对湿度小于90%；
（4）无雨、雪、雾天气。
3）组对拼接：
（1）组对前根据图纸确定柱体的上、中、下三部分。
对接口管端的两侧（包括端面）25mm范围内的铁锈、毛刺、油污等赃物必须清楚干净。
打磨光洁，并将影响焊接质量的凹凸不平处修磨平整。
（2）将柱体上下两部分放在胎架上，使两纵口相错90O，调整两口间隙在1～2mm,接口错边量不大于2mm。
用钢卷尺复核柱体总长度。
要求：
对圆度不一，有误差的对接口，错边量调整时应均匀，决不允许集中在某一局部范围内。
（3）定位要求：
在装配时不准许用加热强力装配的方法，只允许用轻轻打击或卡马牵引的方法将部件进行调整，对装时定位焊用CO2气保焊，定位焊的高度一般不宜超过设计焊缝的2/3，定位焊的长度为20～30mm，定位焊的距离为200～300mm。
4）环缝焊接：
（1）现场的钢管柱对接焊口为环形焊道，60O±5OV型坡口。
焊接方法采用CO2气保焊打底焊或用埋弧自动焊罩面，由于现场对接是在露天进行，因此焊接环境应符合焊接施工在露天实施时的环境要求。
（2）焊接工艺：
采用手弧焊焊接，每焊一层清除焊渣，检查有无夹渣、气孔、裂纹。
并根据焊接位置随时调整焊接电流。
直至焊缝成形；
焊接时采用两人同时相对位置焊接，焊速基本相同。
以保证不产焊接变形。
对焊缝外观进行检查,并用砂轮机清除焊道周围飞溅物，使焊道周围光滑平整，以利下一步做超探检查
5）焊缝返修
当焊缝达不到技术要求时，应进行返修焊。
（1）刨除缺陷前，返修焊工根据探伤报告，返修单，以判断缺陷的深度位置。
（2）采用碳弧气刨或砂轮磨削。
（3）返修预热要求同制作要求。
（4）对缺陷的清除要彻底，直至找到缺陷。
（5）返修焊一般用手工电弧焊和CO2气保焊返修。
（6）当刨槽宽度大于15mm时，宜采用多层多道，各层、各道焊缝的起弧与收弧应相互错开，一次焊层、焊道的厚度应不大于的使用的焊条直径。
（7）对易引起钢管变形部位的返修，在返修前应考虑加支撑。
（8）在返修焊过程中，除焊缝底层盖面焊缝道外，可采用锤击法释放应力。
（9）焊缝返修经修磨后应与基本金属圆滑过渡并和原焊缝外形尺寸基本相同。
（10）焊接接头返修后，应按原焊缝的质量要求进行外观检查和无损检验。
4.8栓钉焊接
1）栓钉应采用螺柱焊机牢固地焊于钢构件上。
为保证焊接质量，焊接时应在所焊母材上设置B1型焊接瓷环。
2）栓钉施工前应先进行试焊，以选取合适的焊接方法和设备。
试焊应采用与实际安装时相同的材料和程序进行，每次至少试焊十个栓钉。
制作期间，每次换班，每个焊工至少试焊两个栓钉。
3）栓钉施工完毕后，应对栓钉进行冲力弯曲试验，试验数量为1%且每根钢构件不少于一个。
4.9防腐处理及进场要求
4.9.1防腐处理：
钢管防锈和防腐采用的涂料、钢材附件表面的除锈等级及防腐蚀对钢结构的构造要求，应符合《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046—2008）和《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB/T8923）的规定。
钢管除锈等级不得低于Sa2，防腐蚀涂料可选用环氧类涂料，涂料厚度不低于220um。
同时，钢管及其附件尚须满足防火等级要求，防火等级为一级，防火涂层厚度依据所选材料确定。
4.9.2进场要求
按设计施工图要求由加工厂提供的钢管应有的出厂合格证、实验报告及焊缝检验报告。
运输及装卸的要求：
钢管柱长度均为24m左右，使用龙门吊，采用两点吊装，吊装使用Φ21.5mm钢丝绳，吊装时将钢丝绳绕过柱身，吊点均位于柱身总长的1/3处，首次起吊高度0.5m，确保钢管柱平稳后再继续起吊并装车，严禁斜拉歪吊。
因柱身法兰高度大于栓钉，故不再为栓钉架设垫木。
运输时应使用钢丝绳固定钢管柱，防止运输过程发生滚落。
5.钢管制作检验
每道工序完成后须经三级检验，即操作工自检，工段（班组）检，厂检。
5.1钢管柱制作检验标准
钢管加工检验标准：
钢管表面不得有划痕、麻点、锈蚀等现象，钢管壁厚的负偏差不应超过设计壁厚的3%，钢管制作应满足《钢结构工程施工质量验收规范》、《钢管混凝土施工验收规范》和下表的要求：
表5.1-1钢管制作标准
重点对每根钢管柱进行零部件、组装、焊接、栓钉、涂装工序的数据统计，填写相应的工程检验批质量验收记录表。
焊缝检验标准
焊缝质量应满足《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）一级质量标准的要求。
使用超声波无损检测按图纸要求进行。
5.2钢管柱制作缺陷修复
1）无损检测应在柱体、环板、环肋板、柱体组焊，分工序随时进行，发现缺陷及时修复。
2）无损检测有缺陷的地方用碳弧气刨打开，砂轮磨光，根据缺陷的位置可以用埋弧自动焊、CO2气保焊、手弧焊修复。
6.安全管理及文明施工措施
1）开工前应对参加施工的人员进行技术交底，各班组施工前，生产技术负责人应根据施工实际情况进行安全技术交底，必要时应做好交底记录并请有关人员签字确认，对关键工序，重点岗位进行监督检查。
检验人员实行跟班制，随时检查质量和工艺纪律的执行，以保证产品质量。
2）特殊工种作业人员必须持有效上岗证上岗。
3）班组安全员每天施工前和施工后对施工区域进行安全检查；钢管焊接时，必须设专人进行监护。
4）用电设施和电动工具应周期性进行检测和维护，并做好每天班前的例行检查和保养工作。
使用时，必须戴绝缘手套，穿绝缘鞋。
5）起重机械设备上的钢索、制动、限位装置、电动机械以及地面稳定度由专人定期进行检测。
6）危险品等易燃物品存放、保管和领用必须做好防火措施。
7）施工人员在工作完毕或暂时离开施工地点时，应切断电器具电源、关闭气阀和水阀等，并应做好落水手清工作，带走所有工器具、废铁等施工废弃物，全员做到工完、料尽、场地清。
8）结构柱制作、焊接危险源分析与措施见下表所示：
阶段
危险源
项目
危险源分析
预防措施
准备
吊物
伤人、坠落
吊机吊物时，钢丝绳超重、钢丝绳角度过大造成断钢丝绳，吊机故障等原因吊物坠落、伤人。
1）挂牌标明最大起重量，检测合格，制动、限位、连锁等保护装置齐全有效；
2）起重人员持证上岗，严格遵守各项操作规程；
3）操作工做好每天例行检查、保养、维护工作，吊机严禁带病使用，发生故障及时修复。
下料
火警
采用氧乙炔气割时，钢板下搁置物选用易燃物或距易燃物保持距离不足，引起火警。
1）明火作业区与易燃物按规定保持距离；
2）钢板搁置物严禁采用易燃物（木块）；
3）按规定设置消防设备。
制作
机械
伤人
卷扳机等机械操作不当、机械故障引起伤人。
砂轮打磨机使用不当，砂轮破碎飞出伤人。
1）大型机械操作人员持证上岗；
2）机械做好每天例行检查、保养、维护工作，严禁带病使用，发生故障及时修复；
3）正确使用各种砂轮机，并做好防护措施。
焊接
火警、伤人
焊接区域未清理易燃物，或与易燃物保持距离不足。
焊接区域与其他作业无分隔，引起其他作业人员弧光刺眼等。
1）焊接区域应清除易燃物，与易燃物按规定保持距离；
2）焊接区域无法与其他作业人员分开时，应采取遮光板隔离。
焊接、照明
用电
电源接线不符合安全规程，配电箱无漏电保护，导线绝缘破损造成人员触电。
1）电气设备由专职电工接线、维修；
2）配电箱设漏电保护装置，并定期检查，保持保护完好；3）电源导线保持完好，破损应采用绝缘带及时包扎，严禁将破损的焊接导线带入钢管内。
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