珠海十字門喜來登酒店鋼結構工程安裝焊接技術

汪曉梅

1. 工程概況

珠海十字門中央商務區會展商務組團一期工程包括國際會議中心、國際展覽中心、標志性塔樓、喜來登五星級酒店、公寓式酒店、城市綢帶等六個單體，總計用鋼量約5萬t。其中喜來登酒店結構用鋼量約5 000t，其主體結構體系為框架剪力墻結構體系，鋼結構主要為地下室至轉換層頂部的勁性柱、核心筒內鋼框架、中庭轉換桁架、兩端懸挑桁架及部分懸挑結構。

喜來登酒店鋼結構材質主要為Q390B、Q390GJC、Q345B、Q345GJB等。鋼結構件類型包括圓管柱、H型柱/梁、十字柱、箱型梁等，主要板（管）厚度為6~80mm。中庭轉換鋼桁架結構形式為箱型，鋼桁架高度為7.9m，＞40mm的材料全部采用Q390GJC，單榀桁架最重約為330t，單根最重吊裝桁架梁為65t。

本工程在安裝過程中，以中庭轉換桁架為分界段，遵循“先下后上、先主后次、流水作業”的思路。現場安裝焊縫主要涉及柱、桁架梁、支撐等對接，其中轉換桁架的焊接列為關鍵工作。

2. 焊接特點與難點

（1）構件形式多、尺寸大，焊接質量要求高 構件截面有圓鋼管、H型、十字型和箱型等多種形式，鋼柱尺寸最大為φ1 600mm×50mm，箱型的最大截面尺寸為 1 000mm×1 200mm×80mm×80mm。現場所有的對接焊縫均為全熔透焊縫，焊縫質量等級為一級。

（2）材料強度高 喜來登酒店轉換桁架板厚規格為40~80mm的材料全部為Q390GJC，我公司首次使用厚度達80mm的Q390GJC，且該鋼種發展歷程較短，在建筑鋼結構中應用典例較少，其鋼板性能可能存在不穩定性，焊接的可靠性還有待摸索。在工程施焊前，需要進行大量的焊接工藝研究工作，以確保現場施焊工藝安全可靠。

（3）焊接量大，焊接變形控制困難，焊接疊加應力較大 本工程結構構件密集、節點數量多、體積大、重量重、壁厚、強度高、剛性大、構造復雜，焊接時易產生較大的應力，控制不當易產生裂紋。

（4）高空作業多，焊接位置復雜，對焊工技術水平要求高 受結構形式、結構大小、重量的影響及運輸條件的限制，現場拼接、高空作業多，高空焊接量大。高空焊接位置包括平焊、橫焊、立焊、仰焊等全位置。尤其是箱型梁下翼緣板的焊接全部為仰焊，高質量的焊縫質量要求對于焊接操作人員體能、技能等都是巨大的挑戰。

（5）施焊環境復雜，對焊接質量影響大 本項目所在地屬于亞熱帶海洋氣候，施焊環境濕度大、雨水多，受臺風影響大，對現場焊接很不利，焊前的防風雨、防潮濕技術措施難度加大。

3. 焊接準備工作

焊接準備工作主要圍繞人員、材料、機械設備、工藝方法、環境等方面進行，這里針對本工程項目，重點介紹如下準備工作。

（1）現場焊接質量管理體系準備 本工程以項目部為核心，質量技術管理部門為導向，現場配備相應的焊接工程師、焊接技師和專業質檢人員，建立了科學、高效、嚴密的焊接質量管理體系，從管理層到作業層，明確相關工程師、技師和作業人員的具體責任。

（2）技術準備 第一，選擇合適的焊接方法，保證質量和進度的同時，減少焊接殘余應力和變形。

根據本工程所用母材的性能、現場結構形式、技術要求及本公司的裝備條件，現場施焊擬定以實芯焊絲氣體保護焊（GMAW）、藥芯焊絲氣體保護焊（FCAW）為主要焊接方法，以提高施焊效率，減少焊接變形和焊接殘余應力。因施焊空間有限時，故予以焊條電弧焊（SMAW）為輔助焊接方法。GMAW、FCAW、SMAW的焊接材料分別為ER50—6、E501T—1、E5015。

第二，焊接工藝評定試驗，驗證擬定的焊接工藝可行性。評定合格的焊接工藝是正式施焊工藝質量的保證，其主要流程為：擬定焊接工藝項目→編制焊接工藝指導書→焊接試板→無損檢測→力學試驗→試驗結果評價→編制報告等。其中，確定焊接工藝評定項目和擬定焊接工藝指導書是重點。

首先，確定焊接工藝評定項目的要求。根據工程施焊材料、板厚規格、焊接位置、接頭形式等，結合公司已有評定合格的焊接工藝，擬定本工程與Q390GJB、Q390GJC有關的評定項目要求如表1所示。

表1 珠海十字門項目焊接工藝評定項目擬定要求

其次，確定焊接工藝的要求。

本工程涉及到的工藝要求如下：

坡口要求：綜合考慮設計節點處的焊接接頭的可達到性、可施焊性，盡可能減少坡口的填充金屬等，設計的對接坡口、T形對接與角接組合焊縫坡口分別如圖1、圖2所示。

圖1 對接焊縫坡口

圖2 T形對接與角接組合焊縫坡口

焊接參數：具體焊接參數如表2所示。

預熱溫度與范圍：Q390GJC的40mm、80mm厚板焊接時需電預熱。擬定40mm板預熱溫度為100℃，80mm預熱溫度為120℃，預熱范圍為坡口兩側各兩倍板厚內，且≥100mm。

技術措施：在評定試板施焊前，清理油污、油銹等，并在施焊中多層多道焊，立焊從下往上焊。

第三，焊接專項方案。鑒于本工程焊接的復雜性，不僅對單體工程編制了專項焊接方案，而且針對喜來登酒店轉換桁架的焊接，編制了關鍵項目專項焊接方案。在專項方案中，從總體焊接順序的安排，到節點的施焊都提出了更為詳細的要求。做到施焊過程中，每一步都有據可依，有章可循。

（3）焊接材料防潮防濕準備 本工程施工現場環境的特殊，面臨雨水多、濕度大等環境特點，現場用施焊材料，如藥芯焊絲、堿性焊條等必須采取相應的措施防潮防濕。除了一般的焊接材料存放、使用制度外，在本工程中重點強調了藥芯焊絲的限制領用制度。嚴格要求藥芯焊絲當天領用當天用完，避免藥芯焊絲受潮，影響焊縫的質量。

（4）焊接作業人員準備 本工程從工程之初就開始對作業人員進行摸底、培訓、考核，所有上場焊工通過培訓考試合格，并現場模擬考試合格后方可正式上場作業。

第一，焊工培訓、取證與現場模擬考試。本工程要求所有上場的焊接人員必須持雙證（“金屬焊接切割特種作業人員操作證”和“焊工合格證”）上崗。針對現今用工狀況，現場焊接作業人員操作技術水平參差不齊，公司專門派出技術人員針對上場焊接作業人員進行了焊接技術工藝、焊接技術安全理論培訓和實踐操作培訓。

對于現場經驗較少的焊接作業者而言，雖然通過了《建筑鋼結構焊接技術規程》相關施焊項目的技術考核，但是在現場有必要進行焊前模擬試驗，以檢驗焊接作業者在現場施焊環境中對施焊要求的處理能力。

第二，焊工技術交底、安全交底。針對本工程的作業特點，由現場焊接技術人員按照工藝方案對質量檢驗人員、焊接作業人員等進行技術交底，每一個技術工藝細節都要強調到位。另外，現場安全管理人員針對焊接這一特種作業結合現場焊接操作空間狀況，對焊接作業人員進行安全交底。

在本工程施工過程中，焊接作業人員可能會出現調動等現象，現場焊接管理人員隨時追蹤這些信息，隨時根據具體情況可進行多次焊接技術交底。

（5）施焊環境準備 針對該工程高空作業多，施焊環境濕度大，受臺風影響大，所以在工程焊接前，要對施焊期間的天氣情況充分了解，并及時采取相應的措施，如焊前有效除濕、搭設防風雨棚等，充分做好施焊前準備，以保證焊接質量。

（6）經濟獎懲措施 項目部制定了人性化的獎罰制度，對焊縫檢測一次合格的焊接作業者進行嘉獎，對合格率較低的則進行處罰，甚至取消焊接資格。

表2 不同焊接方法的焊接參數

4. 現場施焊工藝

這里重點介紹該工程的典型焊接坡口、焊接位置狀況、焊接順序、除濕、預熱及消氫等要求。

（1）典型接頭坡口 鋼柱現場焊接與箱型梁現場焊接接頭坡口如圖3、圖4所示。

（2）焊接位置 橫焊、平焊、立焊、仰焊等全位置。

（3）除濕、預熱與消氫 對于不需要預熱的焊接構件表面，在施焊前采用火焰烤干，充分除濕、保持焊接區域干燥后，方可進行正式焊接。

對于＞20mm的Q390GJ鋼，焊接前要進行預熱。采用鎧裝電加熱片伴隨預熱，由溫控儀通過熱電偶自動控溫。熱電偶設在其控制的2片加熱片的中間，距焊縫坡口邊緣50mm處，根據不同的板厚（20~80mm），預熱溫度為60~120℃。焊接過程中，層間溫度不低于預熱溫度。

根據結構的拘束狀況，本工程中要求≥40mm的板厚焊接完畢后立即進行消氫處理。焊后利用預熱裝備立即升溫到250 ℃，保溫時間應根據工件板厚按每25mm板厚≥0.5h，且總保溫時間≥1h確定，然后緩冷至常溫。

（4）合理安排焊接順序 本工程中的施焊順序，我們從大局和細節兩方面入手考慮。大局上即考慮整體結構的施焊順序，細節上即考慮單個節點、單條焊縫的焊接順序。

第一，整體焊接順序。①以吊裝思路為導向，先下部結構后上部結構；同一層面施工中，則先柱后梁，桿件與節點的焊接應采用多點同時對稱施焊的順序，避免同時集中一個區域。②對于復雜的轉換桁架，先主弦桿，后次弦桿；先下弦桿，后上弦桿，最后焊上下弦之間的腹桿。腹桿先焊桿件截面較大、桿件鋼板較厚、變形較大的對接焊縫。③同一桿件梁端的焊縫焊完一條待其冷卻后再焊另一條，同一桿件的兩條焊縫不得同時焊接。

第二，節點焊接順序。如圖5所示。圖示順序為①→②→③→④。若同一圖中，同一個順序編號，可以由多名焊工同時施焊。

第三，焊縫焊接順序。單條焊縫較長時，采用分段、退步焊；每條焊縫采用多層多道焊。

（5）其他焊接工藝要求 ①現場的焊接參數依據焊接工藝評定合格的參數。②引弧應在焊道處進行，嚴禁在焊道區以外的母材上起弧。③施焊中，應特別注意接頭和收弧的質量，收弧時應將熔池填滿。④多層多道焊時，接頭錯開30~50mm，并連續施焊。⑤焊接宜連續施焊，每層焊道焊完后應及時清理檢查，清除缺陷后再焊。

圖3 各種截面形式的鋼柱對接坡口

圖4 箱型梁對接坡口

圖5 典型柱、梁節點的焊接順序

5. 結語

喜來登酒店鋼結構現場一級對接焊縫總長約2 100m，其中板厚≥40mm的一級焊縫共約1 700條，長度約900m。所有的焊接結構件的整體安裝焊接變形控制良好，幾何尺寸、焊縫外觀、焊縫內部質量均符合設計圖樣和規范要求。焊縫質量由珠海市建筑工程質量監督檢測站進行無損探傷檢測，其中一次探傷合格率達98.4%，一次返修后探傷合格率為100%。本工程榮獲了2013年度全國優秀焊接工程一等獎。