钢管柱加工方案

1. 编制依据 ............................................................................................................................................................ 1 2. 工程概况 ............................................................................................................................................................ 2

2.1 项目基本概况 ....................................................................................................................................... 2 2.2 钢管柱概况 ............................................................................................................................................ 2 3. 材料及设备计划 ............................................................................................................................................. 4

3.1 材料供应计划 ....................................................................................................................................... 4 3.2 生产设备配置 ....................................................................................................................................... 4 3.2 检验测量设备 ....................................................................................................................................... 5 4. 加工工艺要求及控制 .................................................................................................................................... 6

4.1 下料 .......................................................................................................................................................... 7 4.2 筒体卷制 ................................................................................................................................................. 8 4.3 筒体焊接 ................................................................................................................................................. 8 4.4 筒节组对 ................................................................................................................................................. 9 4.5 环板的加工制作 .................................................................................................................................. 10 4.6 环板、肋板与主题的拼装焊接 ..................................................................................................... 12 4.7 筒体组拼 ................................................................................................................................................. 13 4.8 栓钉焊接 ................................................................................................................................................. 15 4.9 防腐处理及进场要求 ........................................................................................................................ 16 5. 钢管制作检验 .................................................................................................................................................. 17

5.1 钢管柱制作检验标准 ........................................................................................................................ 17 5.2 钢管柱制作缺陷修复 ........................................................................................................................ 18 6. 安全管理及文明施工措施 .......................................................................................................................... 18

钢管柱加工方案

1. 编制依据

1）《宾馆西路站地下站土体围护结构施工图设计》 2）施工图设计交底 3）《建筑桩基础技术规范》 4）《钢结构工程施工质量验收规范》 5）《钢管混凝土结构设计与施工规程》 6）《建筑工程施工质量验收统一标准》 7）《钢筋焊接及验收规程》 8）《工业建筑防腐蚀设计规范》

9）《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》以及相应的施工验收规范编制。

1

JGJ94 — 2008 ) GB50205-2001 ) CECS28:2012 ) GB50300-2013 ) JGJ18-2012) GB 50046 —2008 )

GB/T23 )

钢管柱加工方案

2. 工程概况

2.1 项目基本概况

天津地铁 5、6 号线工程文化中心部分第 2 合同段宾馆西路站（天津宾馆站）是 地铁 5、 6 号线的一个同台换乘站，为地下三层三跨岛式车站。车站位于天津市河西 区宾水道与宾馆西路交口，沿宾水道东西向布置，场地范围内地势平坦。

车站主体结构长 276m ，标准段基坑宽 23.3m ，深 26.12m ，盾构井段基坑宽

27.1m ， 深 27.72m ，主体结构采用盖挖逆筑法施工工艺，围护结构采用地下连续

墙形式（深 55 米，共 106 幅）。如图 2.1-1 项目位置图所示：

2.2 钢管柱概况

钢管柱采用直径 800mm 壁厚 25mm 以及直径 1000mm 壁厚 25mm 的钢管， 数 量分别为 根和 2 根，共有 8 种形式，钢管柱的具体形式见下表所示。

钢板及环板材料采用 Q 345b 钢，且屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不 应大于 0.85 ，钢材应有明显的屈服强度，且伸长率不应小于 20% ，钢材应具有懒汉 的焊接性和合格的冲击韧性。

表 2.2-1 钢管柱形式及数量统计

2

钢管柱加工方案

序号 形式 所在位置 数量 长度（ m）3

钢管柱加工方案 1 2 3 4 5 6 7 8 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 13 轴-20 轴 12 轴，21 轴，28 轴 4 轴-11 轴，25 轴 -27 3轴 2轴 29 轴 22 轴， 24 轴 23 轴 16 6 22 2 2 2 4 2 23.97 23.97 25.17 26.07 26.07 27.07 26.17 26.17 4

钢管柱加工方案

3. 材料及设备计划

3.1 材料供应计划

材料供应计划见下表所示

表 3.1-1 材料供应计划表

材料类型 Q345b Q345b Q345b 合计

厚度（ mm ） 20 25 30 钢板 栓钉 重量（ t） 30.59 680.19 82.18 备注 环形板 钢管柱柱体 环形板 792.96 69632 3.2 生产设备配置

主要检验测量设备见下表所示

表 3.2-1 生产设备配置 序号 1 2 仪器名称 单臂刨床 自动切割机 便携式数控切割机 型号 B1016A 数量 1台 6台 状态 完好 完好 完好 使用及保管人 下料工序负责人 下料工序负责人 下料工序负责人 3 4 1台 30×3000 20×2000 25×2000 40×2500 DC-1000 MZ-1250 MZ（D）-1250 ZX5-1000 Z 1250 A 卷板机 5 埋弧自动焊机 6 7 防腐工作台 防腐机 无气喷涂 非标 21113423121台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 完好 卷管工序负责人 完好 焊接工序负责人 完好 完好 完好 防腐工序负责人 防腐工序负责人 防腐工序负责人 8 N13-500k 5

2台

钢管柱加工方案

9 10 11 12 13 14 15 内孔喷涂器 平焊台 环焊台 起重设备 干燥箱 电焊机 GPQ6C 14481台 台 台 台 台 完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好 防腐工序负责人 平焊负责人 环焊负责人 焊接工序负责人 焊接工序负责人 焊接工序负责人 对管负责人 BX3-500-2 ZX-400A ZX5-500 16 CO2 焊机 对管台 25 台 2台 1台 7台 1台 3.2 检验测量设备

主要检验测量设备见下表所示

表 3.2-1 主要检验测量设备

序号 仪器及设备 型号 数量 状态 有效 有效 有效 有效 有效 有效 有效 使用及保管人 下料工序负责人 专职质检员 专职质检员 下料、环焊负责人 库房及检验人员 专职质检员 生产技术部 专职质检员 专职质检员 1 2 3 4 5 6 7 焊缝检测尺 测厚仪 钢卷尺 针孔探测仪 卡尺 X 射线探伤机 超声波探测仪 F6 S10 10m 20m ZT--4 0-150 XXQ-2505 MUT600B 31142111个 台 台 把 把 台 把 台 1台 6

钢管柱加工方案

4. 加工工艺要求及控制 钢管柱施工采用选择具有相应资质等级的加工

单位进行招标， 根据招标办法选择 信誉优良实力雄厚的加工单位中标。

钢管柱加工流程图如下图所示。

7

图 4-1 钢管柱加工流程图

4.1 下料 我们所需的钢板为 2000×25×2435mm ， 2000 ×20× 3063mm 双定尺

板。 钢板几何尺寸精度是直接影响钢管柱直径、 筒节端面与轴线垂直度的关键， 关系

8

钢管柱加工方案

到整个柱体的直度以及纵焊缝与管柱母线的平行度， 影响环口的错边量和柱体长度等 尺寸精度，

1）根据柱体的直径和柱体总长度及厂内加工部分的长度及坡口形式确定下料

长 度，宽度和坡口形式。

2）用单臂刨床加工钢板两边以及环向焊接工艺坡口到设计尺寸。

3）用氧、乙炔半自动切割机切割长短及纵向焊接工艺坡口到设计尺寸。 坡

口：

埋弧自动焊纵焊口为“ I”型；环焊口为“ V”型坡口，坡口角度： 600±50，顿边 为 0～1mm ，坡口间隙 0。见下图所示

60°±5° 52 1 0

～ 图 4.1-1 环焊口坡口图

4）板的几何尺寸偏差：

长度偏差± 2mm 。宽度偏差± 1mm 。板边平行度 1mm 。对角线差小于 3mm

4.2 筒体卷制

1）先压边后在进行筒体卷制，筒体卷制过程不应少于三次，达到自然合口。

目 的是消除在卷制过程中产生的应力。

2）合口：板边错边量控制在 1mm 以内，管端面错边量控制在 0.5mm 以

内。点 焊在外面，（这样在焊完内口后外面用碳弧气刨清根时把焊点打去，不致影响焊接质 量）。

3）椭圆度控制在 3mm 以内，超标的应回圆。

4.3 筒体焊接

纵焊缝用埋弧自动焊，双面焊，直流，反接。环焊缝用 CO2 气体保护焊打底 ,埋

钢管柱加工方案

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弧焊罩面，单面焊，直流，反接。

埋弧焊焊丝： H10MnA, φ5；焊剂 HJ431 （焊剂应按说明书要求进行烘焙，烘焙 温度 250℃，时间 2小时）；CO2 气体保护焊焊丝： THQ-50C ，φ1.2，保护气体 CO2 气体（ CO2气体纯度≥ 99.5% ，含水量≤ 0.005% ）。

1）氧乙炔预热：

预热的加热区域应在焊接坡口的两侧， 宽度应各为焊件施焊处厚度的 1.5 倍，且 不小于 100mm, 预热温度应在焊件反面测量， 测温点应在离电弧经过前的焊接点个方 向不小于 75mm 处 ,正面测温应在加热停止后进行。

预热温度应 >60 ℃，当环境温度低于 0℃，应提高预热温度 15～25℃。

2）纵焊缝内口焊接：

焊接参考参数：电流 750～800A ，电压 36 ～39V ，速度 0.3～0.45m/min （可 根据实际情况做适当调整） 。引、灭弧长度不小于 80mm 。

3）外口焊接： 内口焊完后，用碳弧气刨进行清根，并用砂轮磨光，去掉渗

碳层。这是保证焊接 质量的关键。

焊接参考参数：电流 850A ，电压 36～39V ，速度 0.3～0.45m/min （可根据实 际情况做适当调整）。引、灭弧长度不小于 80mm 。

4）环口焊接：

坡口形式见 图 4.1-1 ：环焊口坡口图 ，用 CO2 气体保护焊打底，埋弧焊照面。

CO2气体保护焊打底焊接参考参数：电流 300A,电压 30V，速度60cm/min,

保护 气体流量 15 ～25L/min 。

埋弧焊照面焊接参考参数： 电流 750 ～800A ，电压 36～39V ，速度 0.2～

0.3m/min （可根据实际情况做适当调整） 。引、灭弧长度不小于 80mm 。

4.4 筒节组对

1）用氧乙炔割下引弧灭弧板，用砂轮打磨平整。

2）根据图纸要求排列筒节。每个筒节的纵焊道相错 900，见下图所示。

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钢管柱加工方案

图 4.4-1 筒节排列要求

3）对口不得留间隙，这是保证柱体直度的关键。

4）对口错边量控制在 2mm 以内。焊点在外面，其目的和纵口一样。

4.5 环板的加工制作

环板即钢管柱上各层的节点板， 是整个主体重要组成部分， 根据进度要求采用在 钢板上直接割圆或用钢板条卷圆 （注：宽度 80mm, 时间允许的条件下），如下图所示：

图 4.5-1 钢板条圈圆

1）环板下料 根据图纸制作样板，其样板比图纸要求大 5mm ，为精加工留

有余量。卷制时对 接焊口焊接坡口为 X 型，顿边为 0～ 1mm 。如下图所示

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钢管柱加工方案

型焊坡口

图 4.5-2 X 型焊坡口

2）焊前预热：

（1）采用氧乙炔预热，预热的加热区域应在焊接坡口的两侧，宽度应各为焊件 施焊处厚度的 1.5 倍，且不小于 100mm, 预热温度应在焊件反面测量，测温点应在离 电弧经过前的焊接点个方向不小于 75mm 处,正面测温应在加热停止后进行。

（2）预热温度应 >60 ℃，当环境温度低于 0℃，应提高预热温度 15～

25℃,CO2 气体保护焊道间温度 150±15 ℃。

3）环板的焊接：

放在平板之上，用 CO2 气保焊打底焊。四道口焊完后翻面，用砂轮清根，用

CO 2气保焊打底焊，用CO 2气保焊填充，气保焊丝为 THQ-50C ，用E5016 或E5015 （焊条应按说明书要求进行烘焙，烘焙温度 300 ～350 ℃，时间 1 小时） φ4 焊条手 弧焊盖面焊。

4）采用分面分层多道焊，如下图所示。

5）冷却后，用砂轮磨平焊道，检测环板的不平度，不应超过 3mm ，否则用压力

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钢管柱加工方案

机调平。

6）内圆切割焊接坡口，如下图所示

型焊坡口 图 4.5-4 X 型焊坡口

7）环板拼焊经检验合格后，根据图纸要求划线，用钻床打孔

4.6 环板、肋板与主题的拼装焊接

1）根据图纸在柱体上划线，划出环、肋板的位置，并在柱体上

焊环板止档块，确保环板位置准确，如下图所示。

图 4.6-1 环板、肋板定位图

2）环板装到位后，调整环板与柱体间隙。用 CO2气保焊点焊 ,用 CO2气体保护

焊打底焊 , 用 CO2 气体保护焊填充。

3）焊前预热： 采用氧乙炔预热， 预热的加热区域应在焊接坡口的两侧， 宽度应各

为焊件施焊处 厚度的 1.5 倍，且不小于 100mm, 预热温度应在焊件反面测量，测温点应在离电弧经

钢管柱加工方案

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过前的焊接点个方向不小于 75mm 处, 正面测温应在加热停止后进行。

2）预热温度应 >85 ℃，当环境温度低于 0℃，应提高预热温度 15 ～25℃，CO2 气体保护焊道间温度 150±15 ℃。

3）肋板焊接用 CO2气保焊打底焊，用 CO2气保焊填充，气保焊丝为 THQ-50C ， 用 E5016 或 E5015（焊条应按说明书要求进行烘焙，烘焙温度 300～350 ℃，时间 1

小时） φ 4 焊条手弧焊盖面焊。采用分面分层多道焊，焊接过程中电流、速度应保 持一致，中间不能停顿。防止焊接变形。肋板焊接坡口如下图所示：

图 4.6-2 肋板焊接坡口

4.7 筒体组拼

1）拼接前准备

制作胎架：因柱体整根长度 18 米左右，分段长度 6 米，胎架长度为 16 米，见 下图所示。

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钢管柱加工方案

图 4.7-1 拼接胎架示意图 胎架的调整：现场的场地进

行平整，胎架进行调整，严格控制胎架的直线度（直 线度的偏差直接影响到整根立柱的弯曲度） 。

胎架要求平直，用水准仪进行调整，调整后焊接固定在钢板上。

2）环境要求：

焊接施工在露天实施时应满足下面环境要求：

（ 1）境温度不低于 0℃（低于零度应按预热要求提高预热温度） ； （2）风速小于 8m/s ； （3）相对湿度小于 90% ； （4）无雨、雪、雾天气。

3）组对拼接：

（1）组对前根据图纸确定柱体的上、中、下三部分。 对接口管端的两侧（包括端面） 25mm 范围内的铁锈、毛刺、油污等赃物必须清 楚干净。打磨光洁，并将影响焊接质量的凹凸不平处修磨平整。

（ 2）将柱体上下两部分放在胎架上，使两纵口相错 90O，调整两口间隙在

1～ 2mm, 接口错边量不大于 2mm 。用钢卷尺复核柱体总长度。

要求：对圆度不一，有误差的对接口，错边量调整时应均匀，决不允许集中在某 一局部范围内。

（ 3）定位要求 ：

在装配时不准许用加热强力装配的方法， 只允许用轻轻打击或卡马牵引的方法将 部件进行调整，对装时定位焊用 CO2 气保焊，定位焊的高度一般不宜超过设计焊缝 的 2/3，定位焊的长度为 20～ 30mm ，定位焊的距离为 200～300mm 。

4）环缝焊接：

（1）现场的钢管柱对接焊口为环形焊道， 60O±5O V 型坡口。焊接方法采用

CO2 气保焊打底焊或用埋弧自动焊罩面， 由于现场对接是在露天进行， 因此焊接

环境应符 合焊接施工在露天实施时的环境要求。

（2）焊接工艺： 采用手弧焊焊接，每焊一层清除焊渣，检查有无夹渣、气

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钢管柱加工方案

孔、裂纹。并根据焊接

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钢管柱加工方案 位置随时调整焊接电流。直至焊缝成形；

焊接时采用两人同时相对位置焊接，焊速基本相同。以保证不产焊接变形。 对焊缝外观进行检查 ,并用砂轮机清除焊道周围飞溅物，使焊道周围光滑平整， 以利下一步做超探检查

5）焊缝返修

当焊缝达不到技术要求时，应进行返修焊。 （1）刨除缺陷前，返修焊工根据探伤报告，返修单，以判断缺陷的深度位置。 （2）采用碳弧气刨或砂轮磨削。

（3）返修预热要求同制作要求。

（4）对缺陷的清除要彻底，直至找到缺陷。 （5）返修焊一般用手工电弧焊和 CO2 气保焊返修。

（ 6）当刨槽宽度大于 15mm 时，宜采用多层多道，各层、各道焊缝的起弧与收 弧应相互错开，一次焊层、焊道的厚度应不大于的使用的焊条直径。

（7）对易引起钢管变形部位的返修，在返修前应考虑加支撑。

（8）在返修焊过程中，除焊缝底层盖面焊缝道外，可采用锤击法释放应力。 （9）焊缝返修经修磨后应与基本金属圆滑过渡并和原焊缝外形尺寸基本相同。

（10）焊接接头返修后，应按原焊缝的质量要求进行外观检查和无损检验。

4.8 栓钉焊接

1）栓钉应采用螺柱焊机牢固地焊于钢构件上。为保证焊接质量，焊接时应在

所 焊母材上设置 B1 型焊接瓷环。

2）栓钉施工前应先进行试焊，以选取合适的焊接方法和设备。试焊应采用与

实 际安装时相同的材料和程序进行，每次至少试焊十个栓钉。制作期间，每次换班，每 个焊工至少试焊两个栓钉。

3）栓钉施工完毕后，应对栓钉进行冲力弯曲试验，试验数量为 1% 且每根

钢构

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件不少于一个。

钢管柱加工方案

4.9 防腐处理及进场要求

4.9.1 防腐处理：

钢管防锈和防腐采用的涂料、 钢材附件表面的除锈等级及防腐蚀对钢结构的构造 要求，应符合《工业建筑防腐蚀设计规范》 (GB 50046 — 2008 )和《涂装前钢材表 面锈蚀等级和除锈等级》(GB/T23 )的规定。钢管除锈等级不得低于

Sa2 ，防腐蚀 涂料可选用环氧类涂料，涂料厚度不低于 220um 。同时，钢管及

其附件尚须满足防 火等级要求，防火等级为一级，防火涂层厚度依据所选材料确定。

4.9.2 进场要求

按设计施工图要求由加工厂提供的钢管应有的出厂合格证、 实验报告及焊缝检验 报告。

运输及装卸的要求：

钢管柱长度均为 24m 左右，使用龙门吊，采用两点吊装，吊装使用 Φ

21.5mm 钢丝绳，吊装时将钢丝绳绕过柱身，吊点均位于柱身总长的 1/3 处，首

次起吊高度 0.5m ，确保钢管柱平稳后再继续起吊并装车，严禁斜拉歪吊。因柱身法兰高度大于 栓钉，故不再为栓钉架设垫木。 运输时应使用钢丝绳固定钢管柱， 防止运输过程发生 滚落。

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钢管柱加工方案

5. 钢管制作检验

每道工序完成后须经三级检验，即操作工自检，工段（班组）检，厂检

5.1 钢管柱制作检验标准

钢管加工检验标准： 钢管表面不得有划痕、麻点、锈蚀等现象，钢管壁厚的负偏差不应超过设计壁 厚的 3% ，钢管制作应满足《钢结构工程施工质量验收规范》 、《钢管混凝土施工验收 规范》和下表的要求：

表 5.1-1 钢管制作标准

重点对每根钢管柱进行零部件、组装、焊接、栓钉、涂装工序的数据统计，填写 相应的工程检验批质量验收记录表。

焊缝检验标准

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钢管柱加工方案 焊缝质量应满足《钢结构工程施工质量验收规范》 （ GB 50205 ）一

级质量标准的 要求。使用超声波无损检测按图纸要求进行。

5.2 钢管柱制作缺陷修复

1）无损检测应在柱体、环板、环肋板、柱体组焊，分工序随时进行，发现缺陷

及时修复。

2）无损检测有缺陷的地方用碳弧气刨打开，砂轮磨光，根据缺陷的位置可以用

埋弧自动焊、 CO2 气保焊、手弧焊修复。

6. 安全管理及文明施工措施

1）开工前应对参加施工的人员进行技术交底，各班组施工前，生产技术负责人

应根据施工实际情况进行安全技术交底， 必要时应做好交底记录并请有关人员签字确 认，对关键工序，重点岗位进行监督检查。检验人员实行跟班制，随时检查质量和工 艺纪律的执行，以保证产品质量。

2）特殊工种作业人员必须持有效上岗证上岗。

3）班组安全员每天施工前和施工后对施工区域进行安全检查；钢管焊接时，必

须设专人进行监护。

4）用电设施和电动工具应周期性进行检测和维护，并做好每天班前的例行检查

和保养工作。使用时，必须戴绝缘手套，穿绝缘鞋。

5）起重机械设备上的钢索、制动、限位装置、电动机械以及地面稳定度由专人

定期进行检测。

6）危险品等易燃物品存放、保管和领用必须做好防火措施。

7）施工人员在工作完毕或暂时离开施工地点时，应切断电器具电源、关闭气阀

和水阀等，并应做好落水手清工作，带走所有工器具、废铁等施工废弃物，全员做到 工完、料尽、场地清。

8）结构柱制作、焊接危险源分析与措施见下表所示：

阶段 危险源 项目 危险源分析 预防措施 20

钢管柱加工方案 准备 1）挂牌标明最大起重量， 检 测合格，制动、限位、吊机吊物时，钢丝绳超 连锁 等保护装置齐全有重、钢丝绳角度过大造 效； 2）起重人员持证上吊物 伤人、坠落 成断钢丝绳，吊机故障 岗， 严格 遵守各项操作规程； 3）操作工做好每天例等原因吊物坠落、 伤行检 查、保养、维护工人。 作，吊机 严禁带病使用，发生故障及 时修复。 1）明火作业区与易燃物按采用氧乙炔气割时，钢 规 定保持距离； 2）钢板搁板下搁置物选用易燃物 置物严禁采用易燃 物（木或距易燃物保持距离不 块）； 3）按规定设置消防足，引起火警。 设备。 1）大型机械操作人员持证上 岗； 2）机械做好每天例行检查、 保养、维护工作，严禁带病 使用，发生故障及时修复； 3）正确使用各种砂轮机， 并 做好防护措施。 1）焊接区域应清除易燃物， 与易燃物按规定保持距离； 2）焊接区域无法与其他作业 人员分开时，应采取遮光板 隔离。 下料 火警 机械 伤人 卷扳机等机械操作不 当、机械故障引起伤人。 砂轮打磨机使用不当， 砂轮破碎飞出伤人。 制作 焊接区域未清理易燃 物，或与易燃物保持距 焊接 火警、伤人 离不足。焊接区域与其 他作业无分隔，引起其 他作业人员弧光刺眼 等。 焊接、 照明 用电 1）电气设备由专职电工接 线、维修； 2）配电箱设漏电源接线不符合安全规 电保护装置， 并定期检程，配电箱无漏电保查，保持保护完好； 3）电护， 导线绝缘破损造成源导线保持完好， 破损 应人员 触电。 采用绝缘带及时包扎，严 禁将破损的焊接导线带入钢 管内。 21