采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点制造技术

采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点。本发明专利技术解决了铸造钢与热轧钢两种不同材质的钢构件之间的焊接性不理想，存在异种钢焊接的施工工艺复杂以及现场安装焊接施工时易产生焊接接头质量隐患问题。铸钢本体构件接头与结构主体延伸构件的数量相等设置，铸钢本体构件接头的自由端与对应的结构主体延伸构件焊接为一体，铸钢本体构件接头的自由端与对应的结构主体延伸构件横截面外轮廓尺寸相同设置，结构主体延伸构件与结构主体构件的材质相同设置。本发明专利技术将现场钢结构安装施工中铸钢节点本体构件与结构主体构件之间的异种钢焊接连接工序，转换为结构主体构件与结构主体延伸构件之间的同种材质结构钢构件对接焊接。

【技术实现步骤摘要】
采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点
本专利技术涉及一种建筑钢结构铸钢节点，具体涉及采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点，属于建筑钢结构

技术介绍
钢结构具有强度高、韧性好、抗震性能好、施工速度快等优点，非常适合现代工程结构向高耸、大跨度和重载发展的需求，工程应用日益增多。在空间结构的发展过程中，钢结构的“连接节点”应用日趋宽泛。随之铸造技术的提高，其中的铸钢节点在我国也日益得到广泛的应用。铸钢节点一般由整体浇铸而成，节点形式灵活，工作性能安全可靠。相对于传统的焊接节点形式(如：钢管相贯节点等)，铸钢节点避免了焊接节点的多条焊缝在节点处的汇集，同时焊缝可布置在离节点核心区较远的位置，减小了焊缝的受力，因而提高了结构的受力性能。同时，铸钢节点本体构件与结构主体构件的连接方法及其工艺技术，也必然备受关注。钢结构的铸钢节点与主体构件相连接的方法，以焊接连接最为常见。通常钢结构的现场安装施工中，其铸钢节点本体与主体构件的对接端口特征，主要为圆形、矩形或异形结构等几何形状，即不外乎实际都是“管对接”或“板对接”等焊接接头形式。钢结构的铸钢节点材质常见G20Mn5、ZG275-485H等焊接结构用铸钢系列。其碳当量相对偏高(主要计算元素碳含量0.17-0.25％)，供货状态为铸造+热处。钢结构的主体构件材质常用Q345、Q390、Q420、Q460等低合金结构钢系列，其碳当量相对较低(主要计算元素碳含量一般≤0.20％)，供货状态为轧制或轧制+热处理，因此两种材料显微组织不同，晶粒大小不同，焊接性也不同，铸造钢焊接性相对比较差，轧制钢焊接性相对比较好。在钢结构的铸钢节点与主体构件之间的组对焊接施工中，由于铸造钢与轧制钢两种材质的钢构件，其间的碳当量及其金属显微组织差异较大，相互之间的焊接性也不够理想，作为“异种钢焊接”的施工工艺相对复杂，并易于产生焊接接头的质量隐患。尤其是在现场安装焊接施工的条件下，建筑钢结构铸钢节点本体构件与结构主体构件的异种材料的组对焊接，其对接接头的整体强度、刚度、韧塑性及疲劳性能等技术指标，更易受到焊接材料、焊接位置、现场环境和热处理手段等诸多因素的限制和影响，最终的结果不仅加剧了焊接施工难度，也提高了其建筑施工的综合工艺成本。综上，铸钢节点本体构件与结构主体构件组对的异种钢焊接的综合工艺技术水平，以及如何保证高品质的“异种钢”焊接接头性能，实际上已成为影响空间结构迅猛发展的技术瓶颈之一。
技术实现思路
本专利技术为解决铸造钢与热轧钢两种材质的钢构件之间的焊接性不够理想，存在异种钢焊接的施工工艺复杂以及现场安装焊接施工时易于产生焊接接头质量隐患的问题，进而提供一种采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：本专利技术的铸焊构造的建筑钢结构复合节点包括多个铸钢本体构件接头1‐1和多个结构主体延伸构件1‐2，铸钢本体构件接头1‐1与结构主体延伸构件1‐2的数量相等设置，每个铸钢本体构件接头1‐1的自由端与对应的结构主体延伸构件1‐2焊接为一体，每个铸钢本体构件接头1‐1的自由端与对应的结构主体延伸构件1‐2的横截面外轮廓尺寸相同设置，结构主体延伸构件1‐2与相对应的结构主体构件的材质相同设置。进一步地，结构主体延伸构件1‐2的长度范围L为250～500mm。进一步地，每个铸钢本体构件接头1‐1的自由端设置有焊接坡口。进一步地，结构主体延伸构件1-2为圆形钢管构件、矩形钢管构件、横截面为H形构件、横截面为工字形构件或端板连接构件。进一步地，所述建筑钢结构复合节点还包括接头衬垫2-2，铸钢本体构件接头1‐1与结构主体延伸构件1‐2的连接处内嵌有接头衬垫2-2。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术的铸焊构造的建筑钢结构复合节点是将与结构主体构件相同材质的结构主体延伸构件预先焊制在铸钢本体构件上，即将“异种钢焊接”的工序消化在铸钢节点制造的工厂化条件阶段，可有利于提高异种钢焊接接头的质量可靠性；本专利技术将原用的普通结构钢焊材优化为CrNiMn高合金焊材的专用焊丝,与现有的焊接工艺材料相比，其焊接熔敷金属具有更为优良的强度、塑性和韧性储备，可在支持钢结构强度设计原则的具备更佳承载力的前提条件下，使焊接接头具有优良的综合力学性能和焊接结构的整体刚性及其稳定性，有利于保证建筑钢结构的长期服役性能，尤其是保证了桥梁结构等动荷载条件下的抗疲劳破坏能力；本专利技术将原有的现场钢结构安装施工中铸钢节点本体构件与结构主体构件之间的异种钢焊接连接工序，转换为结构主体延伸构件与结构主体构件之间的同种材质结构钢构件的对接焊接；本专利技术既方便了建筑钢结构现场安装与降低施工成本，又最大限度地减少了异种钢焊接接头的质量隐患，更为安全、优质和高效；同时也提高了铸钢节点产品本身的性价比。附图说明图1是本专利技术铸焊构造的建筑钢结构复合节点示意图(焊接前)；图2是本专利技术铸焊构造的建筑钢结构复合节点示意图(焊接后)；图3是本专利技术具体实施方式四中铸钢构件本体1‐1和主体延伸构件1-2对接焊的剖面示意图(案例之一)。具体实施方式具体实施方式一：如图1～3所示，本实施方式的铸焊构造的建筑钢结构复合节点包括多个铸钢本体构件接头1‐1和多个结构主体延伸构件1‐2，铸钢本体构件接头1‐1与结构主体延伸构件1‐2的数量相等设置，每个铸钢本体构件接头1‐1的自由端与对应的结构主体延伸构件1‐2对接焊为一体，允许每个铸钢本体构件接头1‐1的自由端与对应的结构主体延伸构件1‐2不等厚，但通常要求每个铸钢本体构件接头1‐1的自由端与对应的结构主体延伸构件1‐2对接接头的横截面外轮廓尺寸相同设置，结构主体延伸构件1‐2与相对应的结构主体构件的材质、几何形状与尺寸相同设置。为了简化焊接施工的工艺，每个铸钢本体构件接头1-1的自由端与对应的结构主体延伸构件1-2的横截面形状相同，外轮廓尺寸设置相同或者相近设置；板件厚度相同或相近设置。以往根据铸钢件和结构件材质的技术条件，传统上选配的焊接材料常见为普通的E5015手工焊焊条或ER50-6气体保护焊焊丝等低合金结构钢焊接材料，以满足铸钢节点与结构件(如管件等)组对的“等强设计”的焊接强度要求；由于铸造钢与轧制钢两种不同母材材质的钢构件，其间的碳当量及其金属显微组织差异较大，可焊性也不够理想，依照“异种钢焊接”相应的焊接热处理工艺及措施要求，必须给予保证，以避免出现焊接裂纹，从而获得较好的接头力学性能。本专利技术选用的铸钢本体构件接头1-1与结构主体延伸构件1-2之间的异种钢焊接材料，优化为更适用于铸造钢与轧制钢之间的异种钢焊接的CrNiMn主合金系统的奥氏体不锈钢专用焊丝，专用焊丝的牌号为：H08Cr20Ni10Mn7Si-ZG，以更好地取代于原用的普通结构钢焊接材料(即GB/T8110中ER50-6)。两者相比较，其专用焊丝焊接熔敷金属具有更为优良的强度、塑性和韧性储备：焊接熔敷金属的力学性能为抗拉强度Rm≥600N/mm2、断后伸长率A≥30％、-40℃条件下平均冲击吸收能量达到90J左右，可在支持钢结构强度设计原则的具备更佳承载力的前提条件下，使焊接接头具有优良的综合力学性能和焊接结构的整体刚性及其稳定性，有利于保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点，其特征在于：所述建筑钢结构复合节点包括多个铸钢本体构件接头(1‑1)和多个结构主体延伸构件(1‑2)，铸钢本体构件接头(1‑1)与结构主体延伸构件(1‑2)的数量相等设置，每个铸钢本体构件接头(1‑1)的自由端与对应的结构主体延伸构件(1‑2)焊接为一体，每个铸钢本体构件接头(1‑1)的自由端与对应的结构主体延伸构件(1‑2)的横截面外轮廓尺寸相同设置，结构主体延伸构件(1‑2)与相对应的结构主体构件的材质相同设置。

【技术特征摘要】
1.一种采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点，其特征在于：所述建筑钢结构复合节点包括多个铸钢本体构件接头(1-1)和多个结构主体延伸构件(1-2)，铸钢本体构件接头(1-1)与结构主体延伸构件(1-2)的数量相等设置，每个铸钢本体构件接头(1-1)的自由端与对应的结构主体延伸构件(1-2)焊接为一体，每个铸钢本体构件接头(1-1)的自由端与对应的结构主体延伸构件(1-2)的横截面外轮廓尺寸相同设置，结构主体延伸构件(1-2)与相对应的结构主体构件的材质相同设置。2.根据权利要求1所述的铸焊构造的建筑钢结构复合节点，其特征在于：结构主体...

【专利技术属性】
技术研发人员：章亚红，王玉银，戴立先，贾玉力，钟彬，陈波，查晓雄，鲍爱莲，赵刚，杜淼，苗若愚，王湛，方洪渊，马千里，钟雪霏，周琦，张海峰，王晓楠，黄垒，
申请(专利权)人：北京京城环保股份有限公司，哈尔滨工业大学，中建钢构有限公司，哈尔滨威尔焊接有限责任公司，哈尔滨中正焊接技术开发有限公司，哈尔滨焊接研究院有限公司，哈尔滨工业大学深圳，常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11