钢结构工程质量通病分析与预防培训.pptx
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1、目目 录录第一章第一章 钢结构工程简述钢结构工程简述第二章第二章 施工主要质量通病分析及预防施工主要质量通病分析及预防 第一节第一节 组装施工质量通病组装施工质量通病 第二节第二节 焊接施工质量通病焊接施工质量通病 第三节第三节 安装及涂装施工质量通病安装及涂装施工质量通病第三章第三章 钢结构工程实例介绍钢结构工程实例介绍钢结构工程质量通病分析与预防培训第1页第一章钢结构工程简述第一章钢结构工程简述 一、当前钢结构发展情况一、当前钢结构发展情况 二、钢结构特点二、钢结构特点 1.1.优点优点 材料强度高,塑性、韧性好材料强度高,塑性、韧性好材质均匀,和力学计算假定比较符合材质均匀,和力学计算假
2、定比较符合整体性好,抗震能力强整体性好,抗震能力强工程材料总量小,节约原材料工程材料总量小,节约原材料结构本身荷载小,结构有效面积大结构本身荷载小,结构有效面积大施工进度快(能够工厂预制,现场拼装)施工进度快(能够工厂预制,现场拼装)钢结构工程质量通病分析与预防培训第2页 2.弱点弱点防火性能差,耐热但不耐火,必须采取防火办法)防火性能差,耐热但不耐火,必须采取防火办法)防腐蚀性能差,所以维护费用比较高防腐蚀性能差,所以维护费用比较高施工技术水平要求高,尤其是焊接技术要求施工技术水平要求高,尤其是焊接技术要求高,高,质量控制难度大。质量控制难度大。三、钢结构应用范围三、钢结构应用范围大跨度结构
3、(桥梁、大跨度网架结构)大跨度结构(桥梁、大跨度网架结构)工业厂房结构工业厂房结构高耸结构(桅塔结构)高耸结构(桅塔结构)高层建筑高层建筑受动力荷载影响结构受动力荷载影响结构石油化工设备管道工程石油化工设备管道工程可拆卸结构可拆卸结构钢结构工程质量通病分析与预防培训第3页第二章第二章主要施工质量通病分析及预防主要施工质量通病分析及预防第一节第一节组装质量通病组装质量通病(一)部件连接组装方式随意(一)部件连接组装方式随意1.通病表现通病表现:随意设计构件中连结部件形状随意设计构件中连结部件形状2.危害性:造成应力集中或加大焊后内应力危害性:造成应力集中或加大焊后内应力3.原因分析原因分析4.预
4、防办法预防办法薄板厚度(mm)2-55-99-1212允许厚度差(mm)1234钢结构工程质量通病分析与预防培训第4页第一节第一节组装质量通病组装质量通病(二)屋架组装杆件形心不汇交(二)屋架组装杆件形心不汇交1.通病表现通病表现屋架上下弦节点处,腹杆与弦杆形心不汇交屋架上下弦节点处,腹杆与弦杆形心不汇交2.危害性危害性使节点处产生弯矩使节点处产生弯矩3.原因分析原因分析4.预防办法预防办法对于等肢角钢还能够经过计算得到形心轴位置:对于等肢角钢还能够经过计算得到形心轴位置:ZoZo0.3450.345b/4b/4Zo-Zo-形心位置形心位置-角钢边厚度角钢边厚度b-b-角钢肢面宽角钢肢面宽钢结
5、构工程质量通病分析与预防培训第5页第一节第一节组装质量通病组装质量通病(三)节点结构不符合要求(三)节点结构不符合要求1.通病表现通病表现节点处弦杆(角钢)间距离不合理节点处弦杆(角钢)间距离不合理上下弦节点板未按要求做伸或缩处理上下弦节点板未按要求做伸或缩处理2.危害性危害性连结连结板件板件轻轻易形成易形成应应力集中力集中轻轻易易产产生生焊焊接接变变形形影响安装要求影响安装要求影响影响结结构构强强度度3.原因分析原因分析4.预防办法预防办法钢结构工程质量通病分析与预防培训第6页第一节第一节组装质量通病组装质量通病(四)承重构件对接接头方式不合理(四)承重构件对接接头方式不合理1.通病表现通病
6、表现钢结构中承重构件对接接头方式和接头位置与实钢结构中承重构件对接接头方式和接头位置与实际受力方向不一致。会造成结构强度降低,轻易际受力方向不一致。会造成结构强度降低,轻易在接头处失稳。在接头处失稳。2.危害性危害性造成结构强度降低,轻易在接头处失稳造成结构强度降低,轻易在接头处失稳3.原因分析原因分析4.预防办法预防办法了解图纸要求,做好技术交底了解图纸要求,做好技术交底掌握承重构件拼接技术要求掌握承重构件拼接技术要求钢结构工程质量通病分析与预防培训第7页第一节第一节组装质量通病组装质量通病(五)屋架起拱不符合要求要求(五)屋架起拱不符合要求要求1.通病表现通病表现起拱过大或过小起拱过大或过
7、小拱度曲率不均匀拱度曲率不均匀2.危害性危害性影响影响结结构受力构受力影响影响结结构安全构安全3.原因分析原因分析4.预防办法预防办法钢结构工程质量通病分析与预防培训第8页第二节焊接质量通病第二节焊接质量通病一、主要质量通病说明一、主要质量通病说明(一)焊接裂纹(一)焊接裂纹(二)脆性断裂(二)脆性断裂(三)焊接变形(三)焊接变形(四)其它通病(四)其它通病1.外部缺点外部缺点-焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑等。弧坑等。2.内部缺点内部缺点-气孔、夹渣、未融合、未焊透等。气孔、夹渣、未融合、未焊透等。钢结构工程质量通病分析与预防培训第9页第二节焊接质量通病
8、第二节焊接质量通病二、焊接裂纹焊接裂纹(一)焊接裂纹概述焊接裂纹概述1.关于裂纹关于裂纹在焊缝或近缝区,材料原子结合遭到破坏,形成在焊缝或近缝区,材料原子结合遭到破坏,形成新界面而产生缝隙。新界面而产生缝隙。2.危害性危害性(1)组成了严重应力集中)组成了严重应力集中(2)造成泄漏()造成泄漏(压力容器、管道压力容器、管道)(3)留下隐患,使结构变得不可靠。)留下隐患,使结构变得不可靠。3.裂纹种类裂纹种类按其产生部位可分为:根部裂纹、熔合区裂纹、热影响按其产生部位可分为:根部裂纹、熔合区裂纹、热影响区裂纹;区裂纹;按其产生温度和时间分为:按其产生温度和时间分为:热裂纹、冷裂纹、再热裂纹钢结构
9、工程质量通病分析与预防培训第10页第二节焊接质量通病第二节焊接质量通病(二)热裂纹(二)热裂纹1.热裂纹表现热裂纹表现热裂纹普通产生在焊缝结晶过程中,全部又称为热裂纹普通产生在焊缝结晶过程中,全部又称为高温裂纹高温裂纹或或结晶裂纹结晶裂纹。热裂纹纵向裂纹普通发生在焊道中心,横向裂纹热裂纹纵向裂纹普通发生在焊道中心,横向裂纹普通沿柱状晶界发生,与母材晶粒界相连,与焊普通沿柱状晶界发生,与母材晶粒界相连,与焊缝长度方向相垂直。缝长度方向相垂直。2.原因分析原因分析钢结构工程质量通病分析与预防培训第11页第二节焊接质量通病第二节焊接质量通病3.预防办法预防办法合理地选择钢材,控制钢材含硫量及含碳量,
10、合理地选择钢材,控制钢材含硫量及含碳量,提升锰含量提升锰含量合理地选择焊接材料合理地选择焊接材料采取多层多道焊方法采取多层多道焊方法采取降低焊接应力工艺办法采取降低焊接应力工艺办法钢结构工程质量通病分析与预防培训第12页第二节焊接质量通病第二节焊接质量通病(三)再热裂纹(三)再热裂纹再热裂纹是指在一些含铬、钼、钒高强再热裂纹是指在一些含铬、钼、钒高强钢焊接后,在进行消除应力退火过程中产钢焊接后,在进行消除应力退火过程中产生裂纹,所以又称为焊后热处理裂纹或应生裂纹,所以又称为焊后热处理裂纹或应力消除回火裂纹,它普通产生在高强度低力消除回火裂纹,它普通产生在高强度低合金钢热影响区中。合金钢热影响区
11、中。钢结构工程质量通病分析与预防培训第13页第二节焊接质量通病第二节焊接质量通病(四)冷裂纹(延迟裂纹)(四)冷裂纹(延迟裂纹)冷裂纹普通在焊接低合金高强钢、中碳钢、合金钢等易冷裂纹普通在焊接低合金高强钢、中碳钢、合金钢等易淬火钢发生淬火钢发生1.关于冷裂纹最主要形态关于冷裂纹最主要形态-延迟裂纹延迟裂纹延迟裂纹延迟裂纹含义含义:延迟裂纹延迟裂纹是焊接冷裂纹一个比较普遍形态是焊接冷裂纹一个比较普遍形态.它主要特点它主要特点是焊后不马上出现是焊后不马上出现,而是有一段孕育期而是有一段孕育期,伴随时间推移伴随时间推移,而逐步发展形成为危害性裂纹而逐步发展形成为危害性裂纹.因其裂纹产生延迟现象因其裂
12、纹产生延迟现象,故称其为延迟裂纹。故称其为延迟裂纹。钢结构工程质量通病分析与预防培训第14页第二节焊接质量通病第二节焊接质量通病2.近年来发生焊接延迟裂纹事故案例近年来发生焊接延迟裂纹事故案例(1)压力容器焊接事故)压力容器焊接事故(2)钢结构工程事故)钢结构工程事故3.延迟裂纹产生机理(原因分析)延迟裂纹产生机理(原因分析)延迟裂纹产生与扩展取决于三大原因,即:延迟裂纹产生与扩展取决于三大原因,即:焊焊接母材淬硬性倾向、焊接接头内应力状态以及接母材淬硬性倾向、焊接接头内应力状态以及焊缝金属扩散氢含量等三个方面及其它们相互焊缝金属扩散氢含量等三个方面及其它们相互作用程度。作用程度。钢结构工程质
13、量通病分析与预防培训第15页第二节焊接质量通病第二节焊接质量通病(1)钢种脆硬性钢种脆硬性钢种脆硬性越大,越轻易出现冷裂纹钢种脆硬性越大,越轻易出现冷裂纹。(2)焊接接头拘束应力焊接接头拘束应力产生和影响拘束应力主要原因:产生和影响拘束应力主要原因:焊缝和热影响区在不均匀加热和冷却过程中焊缝和热影响区在不均匀加热和冷却过程中热应力;热应力;金属相变时,因为体积改变而引发组织应力金属相变时,因为体积改变而引发组织应力结构在拘束条件下产生应力,其主要反应在:结构在拘束条件下产生应力,其主要反应在:结构形式、焊接位置、焊接次序等。结构形式、焊接位置、焊接次序等。钢结构工程质量通病分析与预防培训第16
14、页 (3)焊缝金属扩散氢焊缝金属扩散氢 焊缝熔敷金属扩散氢是产生延迟裂纹主要原因之一,焊缝熔敷金属扩散氢是产生延迟裂纹主要原因之一,而且含有延迟特征。通常把由氢引发延迟裂纹称为而且含有延迟特征。通常把由氢引发延迟裂纹称为“氢氢致裂纹致裂纹”。氢所引发裂纹,从潜伏、萌生、扩展、聚集、产生应氢所引发裂纹,从潜伏、萌生、扩展、聚集、产生应力,以至于开裂是需要一段时间,即含有延迟特征力,以至于开裂是需要一段时间,即含有延迟特征,所,所以称为延迟裂纹。以称为延迟裂纹。钢结构工程质量通病分析与预防培训第17页 (4)焊接工艺对延迟裂纹影响焊接工艺对延迟裂纹影响 焊接入热量影响焊接入热量影响入热量,又称线能
15、量,它是单位长度焊接接头所接入热量,又称线能量,它是单位长度焊接接头所接收热量。收热量。其计算式为:其计算式为:=60IU/V,单位是,单位是J/cm(I-电流,电流,U-电压,电压,V-焊接速度(焊接速度(cm/min)预热温度影响预热温度影响采取预热方法能够预防冷裂纹。预热目标就是减缓采取预热方法能够预防冷裂纹。预热目标就是减缓焊缝区冷却速度,从而降低或防止淬火组织,也有利焊缝区冷却速度,从而降低或防止淬火组织,也有利于氢逸出。于氢逸出。焊后后热焊后后热多层焊多层焊多层焊后一层焊接,既是对前一层焊接消氢,又能多层焊后一层焊接,既是对前一层焊接消氢,又能改进前层焊道脆硬组织。改进前层焊道脆硬
16、组织。钢结构工程质量通病分析与预防培训第18页第二节焊接质量通病第二节焊接质量通病4.延迟裂纹危害性延迟裂纹危害性因为裂纹产生与开展延迟性因为裂纹产生与开展延迟性,使得人们使得人们无法在工件焊接完后无损检测和试验中被无法在工件焊接完后无损检测和试验中被及时发觉和认识及时发觉和认识,所以往往在使用过程中所以往往在使用过程中裂纹萌发、扩展而造成结构破坏裂纹萌发、扩展而造成结构破坏,甚至酿甚至酿成灾难性事故成灾难性事故.。钢结构工程质量通病分析与预防培训第19页5.预防延迟裂纹预防办法(技术办法)预防延迟裂纹预防办法(技术办法)对于钢结构制造或安装单位来说,主要控制是:对于钢结构制造或安装单位来说,
17、主要控制是:控制母材化学成份;最大幅度地降低氢起源和影控制母材化学成份;最大幅度地降低氢起源和影响;制订并严格实施焊接工艺办法。响;制订并严格实施焊接工艺办法。(1)控制母材化学成份控制母材化学成份(2)严格控制氢起源严格控制氢起源采取低氢或超低氢焊接材料采取低氢或超低氢焊接材料严格焊材烘干严格焊材烘干严严格格焊焊条使用管理条使用管理工件表面要洁净工件表面要洁净焊接环境控制焊接环境控制钢结构工程质量通病分析与预防培训第20页 (3)制订并严格实施工艺办法制订并严格实施工艺办法经过焊接工艺评定确定最正确焊接工艺经过焊接工艺评定确定最正确焊接工艺确定适当预热、后热温度或热处理办法确定适当预热、后热
18、温度或热处理办法合理设计焊接次序合理设计焊接次序其它工艺办法其它工艺办法控制层间温度控制层间温度选择低匹配焊条选择低匹配焊条选取奥氏体焊条选取奥氏体焊条采取多层焊采取多层焊钢结构工程质量通病分析与预防培训第21页三、脆性断裂(突发性脆性断裂)三、脆性断裂(突发性脆性断裂)(一)关于脆性断裂(一)关于脆性断裂大大型型结结构构、设设备备吊吊装装施施工工中中经经常常发发生生,在在焊焊接接接接头头热热影影响响区区于于低低应应力力状状态态下下所所发发生生几几乎乎无无显显著著塑塑性性变变形形断断裂裂。这这种种断断裂裂,几几乎乎没没有有裂裂纹纹扩扩展展时时间间,其其特特点点是是突突然发生然发生,断口呈整齐切
19、割面状。断口呈整齐切割面状。(二)脆断事故例(二)脆断事故例钢结构工程质量通病分析与预防培训第22页三、脆性断裂三、脆性断裂(三)脆性断裂机理(原因分析)(三)脆性断裂机理(原因分析)当焊接电流增大或焊接速度降低当焊接电流增大或焊接速度降低,均使焊接线能均使焊接线能量增大量增大,其结果造成热影响区其结果造成热影响区(过热区过热区)晶粒变得晶粒变得粗大,形成过热组织。过热组织经淬火或冷却粗大,形成过热组织。过热组织经淬火或冷却速度过快,将形成针状马氏体组织,使焊接接速度过快,将形成针状马氏体组织,使焊接接头机械强度降低,尤其是冲击韧性显著降低。头机械强度降低,尤其是冲击韧性显著降低。钢结构工程质
20、量通病分析与预防培训第23页 (四)施工生产实际中原因分析(四)施工生产实际中原因分析:从从国国内内近近几几年年发发生生大大型型设设备备吊吊装装事事故故造造成成重重大大安安全全事事故故实实际际来来看看,其其脆脆断断部部位位均均是是在在焊焊接吊耳热影响区位置。接吊耳热影响区位置。发生这类问题原因分析发生这类问题原因分析:(1)短短焊焊缝缝连连续续焊焊接接,致致使使热热影影响响区区温温度度过过高高(2)伴伴随随普普通通低低合合金金钢钢级级别别提提升升,热热影影响响区区脆硬性倾向也伴随增大。脆硬性倾向也伴随增大。钢结构工程质量通病分析与预防培训第24页(五)预防脆断预防办法预防脆断预防办法-技术办法
21、技术办法(1 1)尽可能不采取焊接吊耳尽可能不采取焊接吊耳 尽可能采取卡环尽可能采取卡环(2 2)不能采取强度等级高螺纹钢做吊耳材料不能采取强度等级高螺纹钢做吊耳材料(3 3)焊接时控制焊接线能量焊接时控制焊接线能量(4 4)控制层间温度控制层间温度(5 5)采取后热缓冷办法采取后热缓冷办法钢结构工程质量通病分析与预防培训第25页四、钢结构焊接质量控制四、钢结构焊接质量控制(焊接裂纹及脆性断裂预防办法(焊接裂纹及脆性断裂预防办法-管理办法)管理办法)在在ISO9001标标准准中中,将将钢钢结结构构焊焊接接这这类类过过程程视视为为须须确确认过程(特殊过程)。认过程(特殊过程)。(一)关于须确认过
22、程(特殊过程)概念(一)关于须确认过程(特殊过程)概念这类过程包含在以下两种情况:这类过程包含在以下两种情况:生生产产和和服服务务提提供供过过程程输输出出不不能能由由后后续续监监视视或或测测量量加以验证过程;加以验证过程;在产品使用或服务已交付之后问题才显现过程。在产品使用或服务已交付之后问题才显现过程。钢结构工程质量通病分析与预防培训第26页(二)对钢结构焊接特殊过程控制二)对钢结构焊接特殊过程控制在在1994版版ISO9001标标准准中中对对特特殊殊过过程程控控制制提提出出了了两两个个方方面面要要求求:过过程程能能力力预预先先判判定定和和过过程程参参数数连连续续监监控控;在在版版该该标标准
23、准中中做做出出了了比比较较抽抽象象要要求求,即过程确实认和再确认即过程确实认和再确认.1.过程能力预先判定过程能力预先判定(确认确认)过过程程能能力力预预先先判判定定对对象象是是4M1E,即即:人人、机机、料料、法法、环环。这这里里所所言言“预预先先”,即即是是指指特特殊殊过过程程正正式施工之前应做好工作式施工之前应做好工作.钢结构工程质量通病分析与预防培训第27页“人人”“人人”即是指操作者及检验、试验者即是指操作者及检验、试验者.“机机”“机机”是是指指施施工工及及检检测测设设备备.对对于于焊焊接接工工程程“机机”主主要是指焊接设备、烘干设备和无损检测设备要是指焊接设备、烘干设备和无损检测
24、设备.“料料”“料料”是是指指材材料料.焊焊接接工工程程材材料料主主要要是是:焊焊接接母母材材、焊接材料焊接材料(焊条、焊丝、焊药焊条、焊丝、焊药).“法法”“法法”是指焊接工艺及操作方法是指焊接工艺及操作方法.钢结构工程质量通病分析与预防培训第28页焊焊接接工工艺艺包包含含了了两两部部分分内内容容:焊焊接接工工艺艺评评定定和和焊焊接施工技术方案(办法)接施工技术方案(办法)(1)焊接工艺评定焊接工艺评定 在构件制作和结构安装前进行焊接工艺评定试验。在构件制作和结构安装前进行焊接工艺评定试验。焊焊接接工工艺艺评评定定是是按按照照所所确确定定等等工工艺艺(标标准准上上是是依依据据母母材材可可焊焊
25、性性试试验验结结果果),依依据据对对应应标标准准,所所做做焊焊接接试试件件、并并对对其其进进行行检检验验、测测试试,以以判判定定焊焊接接头头是是否否含含有有要要求求性性能能全全部部工工作作。它它是是制制订订现现场场焊焊接接施施工工技技术术方方案案依据。依据。钢结构工程质量通病分析与预防培训第29页在在“建筑钢结构焊接技术规程建筑钢结构焊接技术规程”(JGJ81-JGJ81-)及及GB50205-”钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范“中中均对焊接工艺评定工作做出要求:均对焊接工艺评定工作做出要求:施施工工单单位位对对其其首首次次采采取取钢钢材材、焊焊接接材材料料、焊焊接接方方法
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