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摘要：结合我国现行的钢结构标准阐述焊接H型钢的制作技术工艺。
关键词：钢结构， 下料 ，组队， 焊接， 校正
Abstract: combining the current standard of steel structure this H steel welding production technology.
Keywords: steel structure, material, team-up, welding, calibration
中圖分类号： TU391 文献标识码：A 文章编号：
目前我国的钢结构生产已经成为结构制造业的主力，钢结构中焊接H型钢占相当大的比重，如何进行H型钢生产工艺的合理安排是每一个钢结构生产工厂不可回避的问题。本文就H型钢的排版、拼接、下料、组队、焊接和校正等生产工序进行了详尽的阐述。
排版
1.1H型钢在下料前应先由技术部进行排版，排版员在排版之前应看清图纸，并对图纸进行相应转化后再进行排版。排版时应将同材质、同厚度的用料，按宽度、长度、数量汇总，然后根据每张板的实际宽度进行下料规格排列，作出排板图。也可几个工号按上述方法排料。套裁切割后要用油漆写明图号即标标识。几个工号同时切割时要以油漆颜色区分，防止混乱。
1.2在腹板和翼板套料的同时，要利用套料剩余料边与腹板或翼板同步将筋板等小料排出。这样可以提高材料的利用率，排版材料的利用率要在96%以上。
1.3设计长度超出实际长度时，在下料前要先进行排版。一般不准许单条拼接，也就是不准1.4允将所需的翼板或腹板按宽度裁条后再拼接。
1.5需拼接的板材，其接口与端边距离应大于500mm。
1.6每根一般不准许接两处，特长者（10m以上）除外。
1.7拼接口位置严禁在接后总长中心线左右1000mm范围内。
1.8焊接H型钢上、下翼缘与腹板组立后，接口位置应错开200mm以上，一般交错500mm最佳。
板材拼接
2.1板材的拼接采用埋弧自动焊机.
2.2板材的拼接焊缝为等强焊缝，焊缝质量等级为二级，需进行超声波检验。无特列要求，执行GB11345，探伤比例为20%。
2.3操作者在拼板前首先要确定钢板材质与图纸相符，并对钢板厚度，表面质量等进行复查，如果钢板表面有锈蚀、麻点、有深度超过钢材厚度偏差值的1/2的划痕，钢板或断口处有分层、夹渣等缺陷时，应通报质量部及相关部门处理。然后才能拼接。钢板厚度允许偏差见表1。
2.4焊接接头组装的允许偏差，对口错边量△为t/10(t为板厚)且不应大于3.0mm。间隙a为±1.0mm。坡口形式见表6
2.5焊接材料，低碳钢（如Q235-A，B，C，D）的焊接采用的焊丝与焊剂为H08A-HJ431，16Mn材质的钢板的拼接采用H10Mn2-HJ431。焊剂焊前需进行烘焙，HJ431烘焙温为250℃，烘焙时间为2小时。
2.6对接接头焊接时必需采用引弧板，其材质应和被焊母材相同，坡口形式与被焊焊缝相同，禁止使用其它材质的材料充当引弧板，手工焊和气保焊的焊缝引出长度应大于25mm，引弧板的宽度应大于50mm，长度为板厚的1.5倍，且不小于30mm，但不小于6mm，埋弧焊焊缝引出长度应大于80mm。其引弧板宽度应大于80mm，长度宜为板厚的2倍且不小于100mm，厚度应不小于10mm。焊接完后，应用火焰去除引弧板，并修磨平整，不得使用大锤击落引弧板。
2.7焊接变型的控制，焊前可以采用反变型法，如图所示
焊后采用锤击或局部火焰较正。
表1钢板厚度允许偏差（GB709-88）
钢 板下料
3.1钢板下料采用多头数控裁条机。
3.1.1四海数控裁条机的设计规格为4*18m，切割有效长度可达16m左右。
3.1.2小池数控设计规格为5.5*18m，切割有效长度为16m。
3.1.3下料时应注意腹板与翼板的配套性，即下一部分腹板后，应配套再下一部分翼板，以保证组对H型钢组对的正常进行。
3.2切割前应将钢材表面距切割边缘50mm范围内的铁锈、油污清除干净。切割面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。并应清除边缘上的熔瘤和飞溅物。自动和半自动气割的工艺参数如表2、3所示，对成批下料的腹板、翼板，下第一条料后要按表5检验相应尺寸，合格后再开始大规模下料。下料后要对所下部件进行复尺，测量尺寸偏差如表5所示，测量工具采用钢卷尺及弹簧秤。
3.3切割变形的控制
3.3.1自动切割机在一次多条切割时，钢板最边上有一条应有一个切割工艺边，这个边宽视被切割钢板厚度而定。一般厚度小于10mm时，留10mm为佳；厚度大于10mm时留有15mm 左右。
3.3.2宽度小于180mm的翼板下料时除采用第一种切割工艺措施外，还应采取端部留30mm连体，长度每隔5m留一连体，总长度切割完后，用手工气割将连体切开。
H型钢组对
4.1组对前的准备工作
4.1.1对组对的工艺条件进行复核（包括设备、各种工具的完好状况和工艺环境等）
4.1.2对上道工序转来的半成品板材进行相关质量复核，不符合组对条件的严禁进入组对生产线。
4.1.3对上道工序转来的半成品板材查验生产编号标记，进行分类堆放，并对明显疑点进行复核。
4.1.4对有对接缝的半成品板材，按图号、工厂编号，将接口位置分类交错摆放，保组对时翼板与腹板接口错开。
4.1.5对半成品板材严禁水平吊装。
4.1.6料场每隔2.5m放置一道垫木，而且表面应平整，高度无明显差异，严禁用铁料作垫。
4.1.7气割后的熔渣应彻底清除，尤其腹板切割时的缺陷应在组对前用角磨机磨平后方能组对，以保证H型钢几何尺寸的准确性。
4.1.8对生锈以及钢材表面氧化严重的翼缘板在组对前应在宽度中心处用角磨机打磨，宽度50~60mm，保证组对后，两行焊道无锈和氧化皮等，以确保焊接质量。
4.1.9全熔透焊接要求的焊缝，对大于等于10mm厚的腹板要开坡口，如图中有要求，则按图中要求开坡口，如图中没有要求按表6中的要求执行。
表6 埋弧焊焊接接头基本形式与尺寸（mm）
4.2H型钢的组对
4.2.1对半成品表面曲度超差的板材应进行矫正后再进行组对，严禁超应力组对。
4.2.2组对时应注意对接的翼缘板和腹板的焊缝的相互位置，其翼缘板和腹板的对接焊缝相距应大于300mm；翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300mm，长度不应小于600mm。不允许有沿着腹板方向的拼接焊缝。如图纸有特殊规定，按设计图纸规定执行。
4.2.3待组对的翼缘板与定位夹辊应接触均匀，压力适宜。
4.2.4组对时，应首先摆正组对件的位置，与纵向组对移动轨迹相平行，前后偏置不超过100mm。
4.2.5认真调整各导向工定位夹辊，使工件正确定位，并能纵向移动自由，无阴碍，其组对尺寸和形位公差应符合工艺规范的要求。
4.2.6定位前的导向辊不得任意拆除，其导向高度应大于H型钢高度的2/3。
4.2.7进行T组对时，上辊应有相应的沟槽，进行H型组对时上压辊为平辊，严禁使用带槽的压辊。
4.3定位焊要求
4.3.1定位焊的高度不得超过焊缝高度2/3；设计有坡口的，组对点焊，其点时高度不应超过坡口尺寸。
4.3.2定位焊间距以200mm为宜，偏差不超过20mm，而且两端面必须点焊。
4.3.3严禁在焊缝区外的母材上引弧，在坡口内引弧局部面积不得留下弧坑。
4.3.4定位焊缝应熔焊牢固，表面光滑，无气孔和夹渣现象出现。
4.3.5在每根H型钢组对之的同时，在两端部必须设引弧板和收弧板，尺寸及规格见第2条。
5、H 型钢的焊接
5.1采用单臂焊接机或埋弧自动焊机。
5.1.1首先应对上道工序的半成品进行复核，H型钢的允许偏差如表11、12所示：
5.1.2焊前详细阅读钢结构总说明，并严格按总说明中的要求执行。如焊角高度，焊接质量等级等。
5.1.3焊前应确定H型钢合理的焊接工艺，防止焊后变形过大。
5.1.4对双面非对称坡口焊接，宜采用先焊深坡口侧部分焊缝、后焊浅坡口侧、最后焊完深坡口侧焊缝隙的顺序；
5.1.5对于双面对称坡口的焊接，非二级焊缝的，宜采用双面对称焊接，即一侧先焊一遍后，再焊另一侧，直至最后焊后。
5.1.6对于双面对称坡口的焊接，二级焊缝的，焊完一侧后，由反面采用碳弧气刨进行清根，清根时如发现“夹碳”应在夹碳边缘5~10mm处重新起刨，所刨深度应以夹碳处深2~3mm；发生“粘渣”时可用砂轮打磨。Q420、Q460Q及调质钢在碳弧气刨时后，不论有无“夹碳”或“粘渣“，均应用砂轮打磨刨槽表面，去除淬硬层后方可进行焊接。
5.1.7对于角焊接，也宜采用双面对称焊接，即一侧先焊一遍后，再焊另一侧，直至最后焊后。
5.1.8H型钢单面焊设计时，应采用反变形法，防止H型钢的翼缘板下垂。具体做法是在组立机上压辊一侧加3mm厚20mm宽钢板卷制成圈，点焊在上辊上，下压时，使翼板一边下垂，完成反变形。如表7所示。
5.1.9多层焊接时，宜采用连续施焊，第一层焊道焊完后应及时清理并检查，如发现影响焊接质量的缺陷，应清除后再施焊。焊道层间接头应平缓并错开。焊缝坡口和间隙超差时，不得采用填加金属块或焊条的方法处理。焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，订出修补工艺，方可处理。焊接表面缺陷见表8、9。二、三级表面质量见表10
H型钢矫正
6.1H型钢的矫正按其矫正的方法一般可分为机械矫正、手工矫正、火焰矫正
6.1.1机械矫正一船采用H型钢矯正机，矫正后的H型钢的允许偏差见表11、12。当翼缘厚度超过25mm时，通常需要往返矫正多次，才能达到标准要求。
6.1.2手工矫正法，手工矫正常见的是使用大锤或手锤，锤击工件的特殊部位，以使该处较紧的金属延伸扩展，纤维伸长趋于一致，达到矫正的目的。薄板中部凸起俗话称“鼓包”是由于板材四周紧、中间松造成的。矫正时，由凸起处的边缘开始向周边呈放射形锤击，越向外锤击密度越大，锤击力加大，以使由里向外各部分金属得到不同程度的延伸，凸起变形在锤击过程中逐渐消失。若钢板中间有几处相邻的凸起，则应在交界处轻轻锤击，使数处凸起合并成一个，然后再锤击四周使之展平。如果薄板四周呈波浪形，则表示板材四周松、中间紧。矫正时，由外向内锤击，锤击的密度和力度逐渐增加，板材中部的较大延展使四周波浪变形得到矫正。
6.1.3火焰矫正：按火焰加热区的形状，分为点状加热、线状加热和三角形加热三种方式。
6.1.3.1点状加热是用火焰在工件上作圆环状游动，均匀地加热成圆（俗称火圈），根据需要可加热一点或多点。
6.1.3.2线状加热是火焰沿一定方向直线移动并同时作横向摆动，以形成有一定宽度的条状加热区。线装加热时，横向收缩大于纵向收缩。
6.1.3.3三角形加热是将火焰摆动使加热区呈三角形，三角形的底边在被矫正钢板或型钢的边缘，角顶向内。三角形法的加热面积大，收缩量也大，而且沿三角表高度方向的加热宽度不相等，越靠近板加收，收缩越大。所以，三角形加热法常用于矫正厚度和刚度较大的构件变形。
参考文献：
[1]国家技术监督局. 焊接质量保证，钢熔化焊接头的要求和缺陷分级. GB/T12469.1990年1月
[2]湖北省计划委员会编. 钢结构工程施工及验收规范.GB/T50205-2001.2002年1月
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：钢结构， 下料 ，组队， 焊接， 校正
Abstract: combining the current standard of steel structure this H steel welding production technology.
Keywords: steel structure, material, team-up, welding, calibration
中圖分类号： TU391 文献标识码：A 文章编号：
目前我国的钢结构生产已经成为结构制造业的主力，钢结构中焊接H型钢占相当大的比重，如何进行H型钢生产工艺的合理安排是每一个钢结构生产工厂不可回避的问题。本文就H型钢的排版、拼接、下料、组队、焊接和校正等生产工序进行了详尽的阐述。
排版
1.1H型钢在下料前应先由技术部进行排版，排版员在排版之前应看清图纸，并对图纸进行相应转化后再进行排版。排版时应将同材质、同厚度的用料，按宽度、长度、数量汇总，然后根据每张板的实际宽度进行下料规格排列，作出排板图。也可几个工号按上述方法排料。套裁切割后要用油漆写明图号即标标识。几个工号同时切割时要以油漆颜色区分，防止混乱。
1.2在腹板和翼板套料的同时，要利用套料剩余料边与腹板或翼板同步将筋板等小料排出。这样可以提高材料的利用率，排版材料的利用率要在96%以上。
1.3设计长度超出实际长度时，在下料前要先进行排版。一般不准许单条拼接，也就是不准1.4允将所需的翼板或腹板按宽度裁条后再拼接。
1.5需拼接的板材，其接口与端边距离应大于500mm。
1.6每根一般不准许接两处，特长者（10m以上）除外。
1.7拼接口位置严禁在接后总长中心线左右1000mm范围内。
1.8焊接H型钢上、下翼缘与腹板组立后，接口位置应错开200mm以上，一般交错500mm最佳。
板材拼接
2.1板材的拼接采用埋弧自动焊机.
2.2板材的拼接焊缝为等强焊缝，焊缝质量等级为二级，需进行超声波检验。无特列要求，执行GB11345，探伤比例为20%。
2.3操作者在拼板前首先要确定钢板材质与图纸相符，并对钢板厚度，表面质量等进行复查，如果钢板表面有锈蚀、麻点、有深度超过钢材厚度偏差值的1/2的划痕，钢板或断口处有分层、夹渣等缺陷时，应通报质量部及相关部门处理。然后才能拼接。钢板厚度允许偏差见表1。
2.4焊接接头组装的允许偏差，对口错边量△为t/10(t为板厚)且不应大于3.0mm。间隙a为±1.0mm。坡口形式见表6
2.5焊接材料，低碳钢（如Q235-A，B，C，D）的焊接采用的焊丝与焊剂为H08A-HJ431，16Mn材质的钢板的拼接采用H10Mn2-HJ431。焊剂焊前需进行烘焙，HJ431烘焙温为250℃，烘焙时间为2小时。
2.6对接接头焊接时必需采用引弧板，其材质应和被焊母材相同，坡口形式与被焊焊缝相同，禁止使用其它材质的材料充当引弧板，手工焊和气保焊的焊缝引出长度应大于25mm，引弧板的宽度应大于50mm，长度为板厚的1.5倍，且不小于30mm，但不小于6mm，埋弧焊焊缝引出长度应大于80mm。其引弧板宽度应大于80mm，长度宜为板厚的2倍且不小于100mm，厚度应不小于10mm。焊接完后，应用火焰去除引弧板，并修磨平整，不得使用大锤击落引弧板。
2.7焊接变型的控制，焊前可以采用反变型法，如图所示
焊后采用锤击或局部火焰较正。
表1钢板厚度允许偏差（GB709-88）
钢 板下料
3.1钢板下料采用多头数控裁条机。
3.1.1四海数控裁条机的设计规格为4*18m，切割有效长度可达16m左右。
3.1.2小池数控设计规格为5.5*18m，切割有效长度为16m。
3.1.3下料时应注意腹板与翼板的配套性，即下一部分腹板后，应配套再下一部分翼板，以保证组对H型钢组对的正常进行。
3.2切割前应将钢材表面距切割边缘50mm范围内的铁锈、油污清除干净。切割面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。并应清除边缘上的熔瘤和飞溅物。自动和半自动气割的工艺参数如表2、3所示，对成批下料的腹板、翼板，下第一条料后要按表5检验相应尺寸，合格后再开始大规模下料。下料后要对所下部件进行复尺，测量尺寸偏差如表5所示，测量工具采用钢卷尺及弹簧秤。
3.3切割变形的控制
3.3.1自动切割机在一次多条切割时，钢板最边上有一条应有一个切割工艺边，这个边宽视被切割钢板厚度而定。一般厚度小于10mm时，留10mm为佳；厚度大于10mm时留有15mm 左右。
3.3.2宽度小于180mm的翼板下料时除采用第一种切割工艺措施外，还应采取端部留30mm连体，长度每隔5m留一连体，总长度切割完后，用手工气割将连体切开。
H型钢组对
4.1组对前的准备工作
4.1.1对组对的工艺条件进行复核（包括设备、各种工具的完好状况和工艺环境等）
4.1.2对上道工序转来的半成品板材进行相关质量复核，不符合组对条件的严禁进入组对生产线。
4.1.3对上道工序转来的半成品板材查验生产编号标记，进行分类堆放，并对明显疑点进行复核。
4.1.4对有对接缝的半成品板材，按图号、工厂编号，将接口位置分类交错摆放，保组对时翼板与腹板接口错开。
4.1.5对半成品板材严禁水平吊装。
4.1.6料场每隔2.5m放置一道垫木，而且表面应平整，高度无明显差异，严禁用铁料作垫。
4.1.7气割后的熔渣应彻底清除，尤其腹板切割时的缺陷应在组对前用角磨机磨平后方能组对，以保证H型钢几何尺寸的准确性。
4.1.8对生锈以及钢材表面氧化严重的翼缘板在组对前应在宽度中心处用角磨机打磨，宽度50~60mm，保证组对后，两行焊道无锈和氧化皮等，以确保焊接质量。
4.1.9全熔透焊接要求的焊缝，对大于等于10mm厚的腹板要开坡口，如图中有要求，则按图中要求开坡口，如图中没有要求按表6中的要求执行。
表6 埋弧焊焊接接头基本形式与尺寸（mm）
4.2H型钢的组对
4.2.1对半成品表面曲度超差的板材应进行矫正后再进行组对，严禁超应力组对。
4.2.2组对时应注意对接的翼缘板和腹板的焊缝的相互位置，其翼缘板和腹板的对接焊缝相距应大于300mm；翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300mm，长度不应小于600mm。不允许有沿着腹板方向的拼接焊缝。如图纸有特殊规定，按设计图纸规定执行。
4.2.3待组对的翼缘板与定位夹辊应接触均匀，压力适宜。
4.2.4组对时，应首先摆正组对件的位置，与纵向组对移动轨迹相平行，前后偏置不超过100mm。
4.2.5认真调整各导向工定位夹辊，使工件正确定位，并能纵向移动自由，无阴碍，其组对尺寸和形位公差应符合工艺规范的要求。
4.2.6定位前的导向辊不得任意拆除，其导向高度应大于H型钢高度的2/3。
4.2.7进行T组对时，上辊应有相应的沟槽，进行H型组对时上压辊为平辊，严禁使用带槽的压辊。
4.3定位焊要求
4.3.1定位焊的高度不得超过焊缝高度2/3；设计有坡口的，组对点焊，其点时高度不应超过坡口尺寸。
4.3.2定位焊间距以200mm为宜，偏差不超过20mm，而且两端面必须点焊。
4.3.3严禁在焊缝区外的母材上引弧，在坡口内引弧局部面积不得留下弧坑。
4.3.4定位焊缝应熔焊牢固，表面光滑，无气孔和夹渣现象出现。
4.3.5在每根H型钢组对之的同时，在两端部必须设引弧板和收弧板，尺寸及规格见第2条。
5、H 型钢的焊接
5.1采用单臂焊接机或埋弧自动焊机。
5.1.1首先应对上道工序的半成品进行复核，H型钢的允许偏差如表11、12所示：
5.1.2焊前详细阅读钢结构总说明，并严格按总说明中的要求执行。如焊角高度，焊接质量等级等。
5.1.3焊前应确定H型钢合理的焊接工艺，防止焊后变形过大。
5.1.4对双面非对称坡口焊接，宜采用先焊深坡口侧部分焊缝、后焊浅坡口侧、最后焊完深坡口侧焊缝隙的顺序；
5.1.5对于双面对称坡口的焊接，非二级焊缝的，宜采用双面对称焊接，即一侧先焊一遍后，再焊另一侧，直至最后焊后。
5.1.6对于双面对称坡口的焊接，二级焊缝的，焊完一侧后，由反面采用碳弧气刨进行清根，清根时如发现“夹碳”应在夹碳边缘5~10mm处重新起刨，所刨深度应以夹碳处深2~3mm；发生“粘渣”时可用砂轮打磨。Q420、Q460Q及调质钢在碳弧气刨时后，不论有无“夹碳”或“粘渣“，均应用砂轮打磨刨槽表面，去除淬硬层后方可进行焊接。
5.1.7对于角焊接，也宜采用双面对称焊接，即一侧先焊一遍后，再焊另一侧，直至最后焊后。
5.1.8H型钢单面焊设计时，应采用反变形法，防止H型钢的翼缘板下垂。具体做法是在组立机上压辊一侧加3mm厚20mm宽钢板卷制成圈，点焊在上辊上，下压时，使翼板一边下垂，完成反变形。如表7所示。
5.1.9多层焊接时，宜采用连续施焊，第一层焊道焊完后应及时清理并检查，如发现影响焊接质量的缺陷，应清除后再施焊。焊道层间接头应平缓并错开。焊缝坡口和间隙超差时，不得采用填加金属块或焊条的方法处理。焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，订出修补工艺，方可处理。焊接表面缺陷见表8、9。二、三级表面质量见表10
H型钢矫正
6.1H型钢的矫正按其矫正的方法一般可分为机械矫正、手工矫正、火焰矫正
6.1.1机械矫正一船采用H型钢矯正机，矫正后的H型钢的允许偏差见表11、12。当翼缘厚度超过25mm时，通常需要往返矫正多次，才能达到标准要求。
6.1.2手工矫正法，手工矫正常见的是使用大锤或手锤，锤击工件的特殊部位，以使该处较紧的金属延伸扩展，纤维伸长趋于一致，达到矫正的目的。薄板中部凸起俗话称“鼓包”是由于板材四周紧、中间松造成的。矫正时，由凸起处的边缘开始向周边呈放射形锤击，越向外锤击密度越大，锤击力加大，以使由里向外各部分金属得到不同程度的延伸，凸起变形在锤击过程中逐渐消失。若钢板中间有几处相邻的凸起，则应在交界处轻轻锤击，使数处凸起合并成一个，然后再锤击四周使之展平。如果薄板四周呈波浪形，则表示板材四周松、中间紧。矫正时，由外向内锤击，锤击的密度和力度逐渐增加，板材中部的较大延展使四周波浪变形得到矫正。
6.1.3火焰矫正：按火焰加热区的形状，分为点状加热、线状加热和三角形加热三种方式。
6.1.3.1点状加热是用火焰在工件上作圆环状游动，均匀地加热成圆（俗称火圈），根据需要可加热一点或多点。
6.1.3.2线状加热是火焰沿一定方向直线移动并同时作横向摆动，以形成有一定宽度的条状加热区。线装加热时，横向收缩大于纵向收缩。
6.1.3.3三角形加热是将火焰摆动使加热区呈三角形，三角形的底边在被矫正钢板或型钢的边缘，角顶向内。三角形法的加热面积大，收缩量也大，而且沿三角表高度方向的加热宽度不相等，越靠近板加收，收缩越大。所以，三角形加热法常用于矫正厚度和刚度较大的构件变形。
参考文献：
[1]国家技术监督局. 焊接质量保证，钢熔化焊接头的要求和缺陷分级. GB/T12469.1990年1月
[2]湖北省计划委员会编. 钢结构工程施工及验收规范.GB/T50205-2001.2002年1月
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。