鉚工高級(jí)試題及答案一、理論知識(shí)試題1.簡(jiǎn)述低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（如Q345B）與碳素結(jié)構(gòu)鋼（如Q235B）在力學(xué)性能、焊接性及鉚接工藝上的主要差異。2.分析薄板（δ≤3mm）鉚接時(shí)易產(chǎn)生變形的主要原因，并說(shuō)明控制薄板鉚接變形的工藝措施（至少列出4項(xiàng)）。3.試述大型塔器設(shè)備（直徑≥4m，高度≥30m）筒體組對(duì)時(shí)，環(huán)縫錯(cuò)邊量與棱角度的控制標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)GB150-2011），并說(shuō)明常用的檢測(cè)工具及調(diào)整方法。4.某壓力容器設(shè)計(jì)要求采用“鉚-焊聯(lián)合連接”結(jié)構(gòu)，其中鉚釘材料為10CrMo910，母材為Q345R，焊縫為埋弧焊。請(qǐng)分析該連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)意圖，并說(shuō)明鉚接與焊接工序的先后順序及理由。5.闡述液壓式鉚接機(jī)的工作原理，說(shuō)明其最大工作壓力、鉚釘直徑與材料強(qiáng)度的匹配關(guān)系（以40Cr鉚釘為例，抗拉強(qiáng)度σb=980MPa）。6.簡(jiǎn)述球罐組裝時(shí)“分帶組裝法”與“散裝法”的適用場(chǎng)景及優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)說(shuō)明分帶組裝法中赤道帶與溫帶板的定位基準(zhǔn)選擇原則。7.某儲(chǔ)油罐底板采用“弓形邊緣板+中幅板”結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)要求邊緣板對(duì)接焊縫與中幅板搭接焊縫的最小間距為300mm。請(qǐng)解釋該設(shè)計(jì)要求的必要性，并說(shuō)明施工中如何通過(guò)排版控制實(shí)現(xiàn)這一要求。8.分析鉚接接頭中“釘孔擠壓變形”對(duì)連接強(qiáng)度的影響，說(shuō)明過(guò)盈配合鉚接（干涉量0.05-0.15mm）的適用場(chǎng)合及加工工藝要點(diǎn)。9.試述三維激光掃描儀在大型鋼結(jié)構(gòu)鉚接裝配中的應(yīng)用流程，說(shuō)明其相對(duì)于傳統(tǒng)鋼尺、線墜測(cè)量的優(yōu)勢(shì)及數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵步驟。10.某管道支架設(shè)計(jì)為桁架結(jié)構(gòu)，弦桿為20無(wú)縫鋼管（Φ159×8），腹桿為L(zhǎng)100×10角鋼，連接方式為鉚釘連接（鉚釘Φ20，材料35鋼）。請(qǐng)計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的最大承載能力（僅考慮鉚釘剪切與母材承壓強(qiáng)度，鉚釘許用剪應(yīng)力[τ]=120MPa，母材許用承壓應(yīng)力[σp]=200MPa）。二、實(shí)操技能試題1.背景：某企業(yè)需制作一臺(tái)Φ3200×12×15000mm的常壓立式儲(chǔ)罐，罐壁板為Q245R鋼板（δ=12mm），采用對(duì)接鉚接結(jié)構(gòu)（雙蓋板單排鉚釘，鉚釘Φ16，材料ML20）。要求：（1）編制罐壁板環(huán)縫鉚接的工藝流程圖（含主要工序）；（2）說(shuō)明鉚接前需完成的預(yù)處理工作（包括坡口、釘孔加工、表面處理）；（3）分析鉚接過(guò)程中可能出現(xiàn)的“蓋板與壁板貼合不嚴(yán)”問(wèn)題的原因及解決措施。2.背景：某石化裝置反應(yīng)塔裙座與塔體連接結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1，略），設(shè)計(jì)要求裙座與塔體環(huán)縫采用“鉚接+角焊縫”復(fù)合連接，其中鉚釘沿圓周均布（Φ22，16Mn材料），角焊縫高度8mm，塔體材料為16MnR（δ=20mm），裙座材料為Q345B（δ=25mm）。要求：（1）確定鉚接與焊接的施工順序；（2）制定鉚釘孔加工的技術(shù)要求（包括孔徑、孔距、垂直度）；（3）說(shuō)明鉚接后角焊縫施焊的防變形措施（需結(jié)合兩種連接方式的應(yīng)力特點(diǎn)分析）。3.背景：某鋼橋主桁架下弦桿為箱型截面（2000×1500×20mm，Q345D），采用工地鉚接拼裝（分段長(zhǎng)度12m）?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)兩段下弦桿對(duì)接時(shí)，端面間隙最大3mm（設(shè)計(jì)要求≤1mm），錯(cuò)邊量最大4mm（設(shè)計(jì)要求≤2mm）。要求：（1）分析間隙與錯(cuò)邊超差的可能原因（從制造、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)裝配三方面）；（2）提出經(jīng)濟(jì)可行的整改方案（不允許切割重制）；（3）說(shuō)明整改后需進(jìn)行的質(zhì)量驗(yàn)證項(xiàng)目及檢測(cè)方法。---理論知識(shí)試題答案1.差異分析：Q345B屈服強(qiáng)度（≥345MPa）顯著高于Q235B（≥235MPa），但碳當(dāng)量（CEV≈0.40%）高于Q235B（CEV≈0.22%），焊接性略差。鉚接工藝上，Q345B需控制釘孔加工精度（避免冷作硬化），預(yù)熱溫度（100-150℃）高于Q235B（一般不預(yù)熱），鉚釘材料需匹配強(qiáng)度（如選用10Mn2而非Q235鉚釘）。2.變形原因：薄板剛度低，鉚接時(shí)局部擠壓應(yīng)力易導(dǎo)致波浪變形；釘孔間距過(guò)?。ㄐ∮?倍釘徑）或鉚接力不均（單側(cè)錘擊）引發(fā)內(nèi)應(yīng)力。控制措施：①采用“對(duì)稱(chēng)交替鉚接”順序；②使用剛性胎具固定（壓鐵或磁性?shī)A具）；③釘孔間距≥4d（d為釘徑）；④采用冷鉚前預(yù)壓（0.5-1t壓力機(jī)預(yù)貼合）。3.控制標(biāo)準(zhǔn)：環(huán)縫錯(cuò)邊量≤1/4δ且≤3mm（δ為筒體壁厚），棱角度≤(δ/10+2)mm且≤5mm（GB150-2011）。檢測(cè)工具：直尺（2m）、塞尺、內(nèi)卡鉗、激光測(cè)距儀。調(diào)整方法：使用螺旋千斤頂或楔鐵在錯(cuò)邊處施加反向力，配合手拉葫蘆微調(diào)筒體位置。4.設(shè)計(jì)意圖：利用鉚接的密封性（多鉚釘分散應(yīng)力）與焊接的高強(qiáng)度（連續(xù)連接），適用于高溫高壓或交變載荷工況。工序順序：先鉚接后焊接。理由：鉚接可固定結(jié)構(gòu)位置，減少焊接變形；若先焊后鉚，焊接熱影響區(qū)會(huì)降低鉚釘材料（10CrMo910）的高溫性能（如持久強(qiáng)度）。5.工作原理：液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓缸，通過(guò)活塞將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械力，推動(dòng)沖頭擠壓鉚釘形成墩頭。匹配關(guān)系：最大工作壓力P（MPa）=（πd2/4）×σb×1.2（安全系數(shù)）/A（液壓缸面積）。以Φ12mm鉚釘（d=12mm）為例，P=(3.14×122/4)×980×1.2/(3.14×502/4)=(113.04×1176)/1962.5≈67.8MPa（需液壓系統(tǒng)額定壓力≥70MPa）。6.分帶組裝法：適用于5000m3以下球罐，優(yōu)點(diǎn)是地面組焊帶片，高空作業(yè)少；缺點(diǎn)是對(duì)帶片幾何尺寸精度要求高（錯(cuò)邊量≤1.5mm）。散裝法：適用于10000m3以上球罐，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)單片尺寸要求低；缺點(diǎn)是高空作業(yè)多，需大型吊裝機(jī)具。定位基準(zhǔn)：赤道帶以球心垂線為基準(zhǔn)，溫帶板以赤道帶上口邊緣為基準(zhǔn)（偏差≤2mm）。7.必要性：避免邊緣板對(duì)接焊縫與中幅板搭接焊縫的應(yīng)力疊加（對(duì)接焊縫為高應(yīng)力區(qū)，搭接焊縫存在角變形應(yīng)力），防止底板開(kāi)裂。排版控制：邊緣板對(duì)接焊縫長(zhǎng)度≥1.5m，中幅板搭接寬度≥60mm，通過(guò)CAD建模預(yù)排版，確保兩焊縫間距≥300mm（實(shí)測(cè)時(shí)用鋼尺+粉線標(biāo)記）。8.擠壓變形影響：適度擠壓（釘孔壁壓應(yīng)力）可提高接頭疲勞強(qiáng)度（壓應(yīng)力抵消拉應(yīng)力），但過(guò)度擠壓（塑性變形層過(guò)厚）會(huì)導(dǎo)致釘孔冷作硬化，降低母材韌性。過(guò)盈配合適用場(chǎng)合：動(dòng)載荷或振動(dòng)工況（如橋梁、起重機(jī)）。工藝要點(diǎn)：孔徑比釘徑小0.05-0.15mm，采用液壓冷鉚（避免熱鉚導(dǎo)致過(guò)盈量損失），鉚后檢測(cè)釘桿與孔壁的貼合率（≥85%）。9.應(yīng)用流程：①現(xiàn)場(chǎng)掃描（設(shè)3-5個(gè)標(biāo)靶，掃描間距≤2mm）；②點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接（用PolyWorks軟件）；③與設(shè)計(jì)模型比對(duì)（生成偏差色譜圖）；④標(biāo)記超差點(diǎn)位（偏差＞2mm需調(diào)整）。優(yōu)勢(shì)：非接觸測(cè)量，精度±0.5mm（傳統(tǒng)鋼尺±2mm），可快速獲取三維數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理：關(guān)鍵步驟為點(diǎn)云降噪（刪除雜點(diǎn)）、坐標(biāo)系對(duì)齊（以結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)面為原點(diǎn)）。10.承載能力計(jì)算：-鉚釘剪切：?jiǎn)吾敿羟忻娣eA=π×(20/2)2=314mm2，單釘剪切承載力F1=A×[τ]=314×120=37680N；-母材承壓：鋼管承壓面積A=20×8=160mm2（管壁厚度8mm），單釘承壓承載力F2=A×[σp]=160×200=32000N；-角鋼承壓面積A=10×10=100mm2（角鋼厚度10mm），單釘承壓承載力F3=100×200=20000N；取最小值F=20000N（受角鋼承壓限制），若節(jié)點(diǎn)有8個(gè)鉚釘，總承載能力=20000×8=160000N=160kN。---實(shí)操技能試題答案1.（1）工藝流程圖：材料驗(yàn)收（Q245R復(fù)驗(yàn)）→壁板卷制（三輥卷板機(jī)，預(yù)彎邊150mm）→環(huán)縫坡口加工（V型坡口，角度60°±5°）→釘孔加工（Φ16.5mm，孔距75mm，孔距偏差≤±1mm）→表面處理（打磨除銹至Sa2.5級(jí)）→組對(duì)定位（用馬板+楔鐵固定，錯(cuò)邊量≤1mm）→鉚接（液壓鉚接機(jī)，壓力40MPa，先鉚兩端定位釘，再對(duì)稱(chēng)鉚中間）→質(zhì)量檢查（釘頭成型率≥95%，貼合間隙≤0.5mm）→防腐處理（涂環(huán)氧底漆）。（2）預(yù)處理工作：-坡口：采用等離子切割后打磨，鈍邊1-2mm，避免割渣影響貼合；-釘孔：用數(shù)控鉆床加工（轉(zhuǎn)速300r/min，進(jìn)給量0.1mm/r），孔壁粗糙度Ra≤12.5μm，垂直度≤0.5%孔深；-表面處理：清除油污（丙酮擦拭）、氧化皮（鋼絲輪打磨），確保貼合面無(wú)雜物（用白綢布檢查）。（3）貼合不嚴(yán)原因及措施：-原因：壁板卷制弧度偏差（弦長(zhǎng)3m時(shí)，間隙＞2mm）；釘孔加工垂直度差（傾斜＞1°）；組對(duì)時(shí)未預(yù)壓（貼合間隙＞1mm）。-措施：卷制后用弧形樣板檢查（間隙≤1mm），超差點(diǎn)用火焰校正（800-900℃，水冷；-釘孔加工后用塞規(guī)檢查（通規(guī)過(guò)，止規(guī)止）；組對(duì)時(shí)用10t千斤頂預(yù)壓（每米長(zhǎng)度2-3個(gè)加壓點(diǎn)），確保貼合間隙≤0.5mm。2.（1）施工順序：先鉚接后焊接。理由：鉚釘固定后，焊接熱輸入（約20kJ/cm）產(chǎn)生的變形可通過(guò)鉚釘約束（鉚釘抗剪剛度＞焊縫），避免裙座與塔體錯(cuò)位；若先焊后鉚，焊接殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致鉚釘孔錯(cuò)位（偏差＞0.5mm）。（2）鉚釘孔技術(shù)要求：-孔徑：Φ22.5mm（鉚釘Φ22，過(guò)盈量0.5mm）；-孔距：圓周均布，相鄰孔距偏差≤±1mm（用分度盤(pán)定位）；-垂直度：孔軸線與連接面夾角≥89°（用直角尺+塞尺檢查，偏差≤0.2mm/m）。（3）防變形措施：-焊接前：在裙座與塔體外側(cè)加焊防變形卡具（δ=20mm鋼板，間距500mm）；-焊接中：采用分段退焊（每段300mm），兩人對(duì)稱(chēng)施焊（電流180-200A，電壓26-28V）；-焊接后：待焊縫冷卻至100℃以下再拆除卡具，用風(fēng)鎬錘擊焊縫（減少殘余拉應(yīng)力）。3.（1）超差原因：-制造：箱型截面組焊時(shí)未控制焊接變形（角變形＞3mm）；-運(yùn)輸：分段運(yùn)輸時(shí)支撐點(diǎn)不當(dāng)（跨中撓曲＞5mm）；-現(xiàn)場(chǎng)裝配：定位基準(zhǔn)線偏移（以端面螺栓孔為基準(zhǔn)時(shí)，孔位偏差＞2mm）。（2）整改方案：-間隙超差：在間隙≤2mm處加墊δ=1mm的Q345D墊片（與母材同材質(zhì)），間隙＞2mm處采用火焰加熱（700-800℃）配合千斤頂頂推（單側(cè)頂推量≤1mm/次）；-錯(cuò)邊超差：在錯(cuò)邊側(cè)用楔鐵（坡度1:20）打入間隙，配合手拉葫蘆（5t）向反方向牽引，每次調(diào)整量≤1mm，直