一种钢结构TKY节点的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种钢结构TKY节点的焊接方法，包括以下步骤：步骤1：进行1:1实例相贯线切割模拟实验；步骤2：相贯线切割；步骤3：组对和定位；步骤4：画出所述TKY节点的焊缝边缘终止线；步骤5：进行打底焊形成打底层；步骤6：填充焊形成填充层；步骤7：盖面焊形成盖面层，将焊接设备的电流降至100～130A范围内，在焊接距所述坡口边缘线0.3mm‑2mm时停止焊接，接着从所述焊缝边缘终止线开始依次向支管坡口边过渡拍道布焊，使得所述盖面层焊缝与母材圆滑过渡。本发明专利技术的焊接方法，保证TKY节点的疲劳强度等机械性能达标，一次焊接成型，不易造成根部缺陷，减少焊缝打磨，降低工人劳动强度和生产成本，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种钢结构TKY节点的焊接方法
本专利技术涉及焊接
，尤其涉及一种钢结构TKY节点的焊接方法。
技术介绍
钢结构由于其具有强度高、韧性好、刚度大、占地空间少、外观优美等优点，在建筑行业、矿山机械、军事工程和海洋工程等领域得到了广泛应用。在一些钢结构建筑物上，经常利用管状节点，尤其是TKY形式的管状节点。如深海石油的开采，需要建立大量的海上平台，海上平台是海上油气资源开采中应用最为普遍的一种结构形式，而作为此种平台形式基础的导管架是由钢管相贯焊接而成的空间桁架结构，大型管相交节点(TKY节点)是其最主要的焊接结构，其管节点根据结构形态的不同，可分为T、K、Y三种，统称为TKY节点，其焊接质量直接决定了固定式平台的安全性和使用性。而作为海洋工程中主要受力承载结构的TKY节点，除了要承受结构和设备等自身的重量，还要承受风载、波浪、地震、飓风和设备震动等极端载荷，主管和支管连接处有很高的应力集中，此外，焊接残余应力将造成金属的局部塑性变形，在交变载荷、地温和海水腐蚀等作用下，极易产生疲劳破坏。因此，管节点的安全性、可靠性对海洋平台的安全性及使用寿命的影响至关重要。而以船舶、海洋结构物、桥梁等焊接结构物的大型化和与之相伴的轻质化、安全性为目的，近年来，逐渐开始使用抗拉强度从以往的500MPa提高到1000MPa的高强度钢及超高强度钢。钢结构基础的节点设计都采用焊接连接，因此不可避免会产生焊接缺陷、焊接残余应力等影响，导致连接节点处抗疲劳性能大大降低，焊缝的疲劳寿命往往成为钢结构基础设计的控制条件。以母材的疲劳寿命或疲劳限度为代表的疲劳强度也与高强度化成比例地提高，如果不提高焊接部即钢结构TKY节点处的疲劳强度，则无法充分地发挥通过使用上述高强度钢及超高强度钢而带来的轻质化、安全性的优点。钢结构基础的节点设计大多采用焊接连接，因此不可避免会产生焊接缺陷、焊接残余应力等影响，导致连接节点处抗疲劳性能大大降低，焊缝的疲劳寿命往往成为钢结构风机基础设计的控制条件。目前TKY节点焊接现状为：焊接完成后主要通过打磨焊缝的方式来获得符合要求的节点疲劳强度，从而改善焊缝的焊接缺陷、减小焊接残余应力、减小应力集中，以此来提高焊缝的疲劳寿命，该类方法费工费时，造成严重的人工、物料的浪费，而且表面处理的质量很难保证；且焊接的打底操作过程中很容易造成根部缺陷。因此，有必要提供一种钢结构TKY节点的焊接方法，便于操作并保证TKY节点的疲劳强度等机械性能达标，一次焊接成型，避免多次打磨焊缝以获得符合要求的节点疲劳强度，且不易造成根部缺陷，有效减少焊缝打磨，降低工人劳动强度，降低生产成本，提高生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种钢结构TKY节点的焊接方法，本专利技术的焊接方法，便于操作并能够保证TKY节点的疲劳强度等机械性能达标，一次焊接成型，避免多次打磨焊缝以获得符合要求的节点疲劳强度，且不易造成根部缺陷，有效减少焊缝打磨，降低工人劳动强度和生产成本，提高生产效率。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种钢结构TKY节点的焊接方法，包括以下步骤：步骤S100：根据待焊接的支管和主管的厚度和材质，进行1:1实例相贯线切割过程的模拟实验；步骤S200：对所述支管进行相贯线切割，切割出相贯线及坡口；步骤S300：将所述支管和所述主管进行组对和定位；步骤S400：画出所述TKY节点的焊缝边缘终止线；步骤S500：对所述坡口根部进行打底焊，形成打底层；步骤S600：对所述打底层进行填充焊，形成填充层；步骤S700：对所述填充层进行盖面焊，形成盖面层；在焊接距所述坡口边缘线0.3mm-2mm时停止焊接，并做好层间清理工作，将焊接设备的电流降至100～130A范围内，接着从所述焊缝边缘终止线开始依次向支管坡口边过渡拍道布焊，使得所述盖面层焊缝与母材圆滑过渡。采用上述方法，所述步骤S100中，根据待焊接的支管和主管的厚度和材质，进行1:1实例相贯线切割过程的模拟实验，以确定切割参数及切割余量；母材在相贯线切割之前要按照规范要求进行预热，预热伸缩量会直接影响相贯线切口的形状及精度，故正式切割前先进行1:1实例模拟实验，保证切割效果的一致性，提高切割质量和切割效率，并减小所述支管的切割形变，减轻操作者地劳动强度；其中，所述切割参数包括切割温度、切割功率和切割速度等。具体地，上述步骤S200包括以下具体步骤：步骤S201：在待焊接的所述支管表面和所述主管表面使用无应力钢印标注出0°和180°检验线，便于组对时标记对中检验，保证组对效果；；步骤S202：按照焊接预热要求预热所述支管，通过数控切管机对所述支管进行相贯线切割，切割出相贯线和坡口，接着对切割后的所述支管进行缓慢冷却操作；防止切割后的所述支管急速冷却，消除钢材中的白点和避免再冷却过程中热应力与组织应力造成的裂纹，保证切割后的所述支管切口区域的力学性能等同于切割前的所述支管的力学性能；步骤S203：预装所述支管和所述主管，并对所述支管和所述主管的相贯孔进行修口操作，确保所述支管和所述主管组对后满足相关尺寸要求。优选地，所述修口操作采用常温打磨的方法，使得所述坡口表面光滑、清洁。具体地，所述坡口为V型，所述楔块的形状为梯形，所述楔块的腰与所述坡口的V形内壁相贴合。优选地，经过所述步骤S203后，在所述坡口处涂防锈漆，避免所述坡口生锈、损伤。具体地，所述步骤S300中，按图纸要求将所述支管和所述主管进行组对，所述支管和所述主管表面均标注有检验线，使所述支管的检验线与所述主管的检验线对齐重合，并在所述坡口处放入多个楔块，通过焊接所述楔块实现所述支管和所述主管之间的连接和定位；定位焊不允许直接定位在坡口内，采用所述楔块定位，保证坡口根部的焊接质量。进一步地，所述步骤S400中，使用直尺相切于所述支管的外表面并向所述主管延长画出所述TKY节点的焊缝边缘终止线，作为所述TKY节点的焊缝边缘参照；便于焊工操作过程中将每层焊缝平铺到所述焊缝边缘终止线，形成焊缝边缘参照。优选地，所述步骤S500中，对所述坡口根部进行打底焊，形成打底层；以所述相贯线为参照物，所述打底焊的起弧点为所述坡口根部的5点半位置至6点半位置之间，收弧点为12点位置，进行所述打底焊时由两名焊工对称施焊，从而形成一道完整焊缝的焊接，焊完一道后焊枪枪头或焊条及时转向，防止所述打底焊焊缝中心填充量过大形成凸起，所述打底焊焊缝应为下凹状态，减小应力集中。优选地，所述打底焊中的焊接接头处打磨成羽毛状，避免造成焊道根部缺陷。进一步地，所述打底焊的起弧点位置为6点偏15分钟位置，焊接电流为95-105A，焊接速度为60-75mm/min。具体地，所述步骤S500中，所述打底焊焊至距所述楔块的一端50mm时，停止焊接，并在距所述楔块的另一端50mm处继续进行焊接，完成一道焊缝的焊接后，去除所述楔块，接着继续进行焊接至形成完整的所述打底层。优选地，所述楔块的去除方法为打磨去除法或切割去除法。进一步地，所述步骤S600中，对所述打底层进行填充焊，形成填充层；焊接电流为115-130A，焊接速度为95-110mm/min，焊接时以焊缝剖面中线作为焊工持枪转换枪头或焊条的分水岭，焊枪枪头或焊条随所述坡口表面转换角度，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢结构TKY节点的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：根据待焊接的支管和主管的厚度和材质，进行1:1实例相贯线切割过程的模拟实验；步骤S200：对所述支管进行相贯线切割，切割出相贯线及坡口；步骤S300：将所述支管和所述主管进行组对和定位；步骤S400：画出所述TKY节点的焊缝边缘终止线；步骤S500：对所述坡口根部进行打底焊，形成打底层；步骤S600：对所述打底层进行填充焊，形成填充层；步骤S700：对所述填充层进行盖面焊，形成盖面层；在焊接距所述坡口边缘线0.3mm‑2mm时停止焊接，并做好层间清理工作，将焊接设备的电流降至100～130A范围内，接着从所述焊缝边缘终止线开始依次向支管坡口边过渡拍道布焊，使得所述盖面层焊缝与母材圆滑过渡。

【技术特征摘要】
1.一种钢结构TKY节点的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：根据待焊接的支管和主管的厚度和材质，进行1:1实例相贯线切割过程的模拟实验；步骤S200：对所述支管进行相贯线切割，切割出相贯线及坡口；步骤S300：将所述支管和所述主管进行组对和定位；步骤S400：画出所述TKY节点的焊缝边缘终止线；步骤S500：对所述坡口根部进行打底焊，形成打底层；步骤S600：对所述打底层进行填充焊，形成填充层；步骤S700：对所述填充层进行盖面焊，形成盖面层；在焊接距所述坡口边缘线0.3mm-2mm时停止焊接，并做好层间清理工作，将焊接设备的电流降至100～130A范围内，接着从所述焊缝边缘终止线开始依次向支管坡口边过渡拍道布焊，使得所述盖面层焊缝与母材圆滑过渡。2.根据权利要求1所述的钢结构TKY节点的焊接方法，其特征在于，所述步骤S200包括以下具体步骤：步骤S201：在待焊接的所述支管表面和所述主管表面使用无应力钢印标注出0°和180°检验线；步骤S202：按照焊接预热要求预热所述支管，通过数控切管机对所述支管进行相贯线切割，切割出相贯线和坡口，接着对切割后的所述支管进行缓慢冷却操作；步骤S203：预装所述支管和所述主管，并对所述支管和所述主管的相贯孔进行修口操作。3.根据权利要求1所述的钢结构TKY节点的焊接方法，其特征在于，所述步骤S300中，按图纸要求将所述支管和所述主管进行组对，所述支管和所述主管表面均标注有检验线，使所述支管的检验线与所述主管的检验线对齐重合，并在所述坡口处放入多个楔块，通过焊接所述楔块实现所述支管和所述主管之间的连接和定位。4.根据权利要求1所述的钢结构TKY节点的焊接方法，其特征在于，所述步骤S500中，对所述坡口根部进行打底焊，形成打底层；以所述相贯线为参照物，所述打底焊的起弧点为所述坡口根部的5点半位置至6点半位置之间，收...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宪磊，朱海洋，
申请(专利权)人：上海拓直汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31