鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝

1、目錄1.前言 錯(cuò)誤! 未定義書簽。2. 焊接工藝流程 33. 焊接施工工藝與技術(shù)措施 43.1 焊前準(zhǔn)備 4.3.2 焊接材料的選擇 5.3.3 焊接預(yù)熱 6.3.4 焊接環(huán)境 7.3.5 焊接工藝措施 8.3.6 厚板焊接工藝要點(diǎn) 163.7 焊接應(yīng)力控制 223.8 焊接質(zhì)量檢查 234. 焊接質(zhì)量控制措施 245. 鋼結(jié)構(gòu)焊接注意事項(xiàng) 295.1 防風(fēng)措施 295.2 防雨措施 29鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝1焊接工藝流程3.焊接施工工藝與技術(shù)措施3.1 焊前準(zhǔn)備焊接區(qū)操作腳手平臺(tái)搭設(shè)良好， 平臺(tái)高度與寬 度應(yīng)有利于焊工操作舒適、 方便，并應(yīng)有防風(fēng)措施。 由于 CO2 氣體保護(hù)焊焊槍線較短， 考

2、慮將焊機(jī)與送 絲機(jī)置于操作平臺(tái)上。 操作平臺(tái)是針對(duì)節(jié)點(diǎn)焊接而 專門設(shè)計(jì)，具體詳見安全設(shè)施一節(jié)。焊工配置一些必要的工具，比如：鑿子、焊工 專用榔頭、 刷子以與砂輪機(jī)等。 焊把線應(yīng)絕緣良好， 如有破損處要用絕緣布包裹好， 以免拖拉焊把線時(shí) 與母材打火。焊接設(shè)備應(yīng)接線正確、調(diào)試好，正式焊接前宜 先進(jìn)行試焊，將電壓、電流調(diào)至合適的范圍。檢查 坡口裝配質(zhì)量。應(yīng)去除坡口區(qū)域的氧化皮、水份、鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝油污等影響焊縫質(zhì)量的雜質(zhì)。 如坡口用氧一乙炔切割過(guò)，還應(yīng)用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨至露出金屬光澤。3.2焊接材料的選擇根據(jù)鋼材化學(xué)成分、力學(xué)性能，對(duì) Q345C級(jí)鋼的焊材選配，見下表1所示：表1 :焊材選擇母材牌

3、號(hào)手工焊條CO2保護(hù)焊埋弧焊焊絲焊劑Q235 C + QE4315ER50-GH08F4A235 CE4316（實(shí)芯）A0Q235 C +Q3E50仃1H0845C-1MnABQ345 C +（藥芯）H10E5015Mn2F48BQ345 CE5016H08A2MnAQ345GJC+Q3E5015H10F4845GJCE5016Mn2A23.3焊接預(yù)熱預(yù)熱是防止低合金高強(qiáng)鋼焊接氫致裂紋的有效措施，可以控制焊接冷卻速度，減少或避免熱影 響區(qū)（HAZ ）中淬硬馬氏體的產(chǎn)生，降低 HAZ硬 度，同時(shí)還可以降低焊接應(yīng)力，并有助于氫的逸出。預(yù)熱溫度的確定與鋼材材質(zhì)、板厚、接頭形式、環(huán) 境溫度、焊接材料的

4、含氫量以與拘束度都有關(guān)系。 根據(jù)母材性能結(jié)合我們以往一些工程的施工經(jīng)驗(yàn)，鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝對(duì)于Q345鋼材，4060mm 的板厚，預(yù)熱溫度 80100 C左右；6080mm 的板厚，預(yù)熱溫度 為 120 Co預(yù)熱主要采用電加熱和氧 - 乙炔火焰加熱方 法，預(yù)熱范圍為坡口與坡口兩側(cè)不小于板厚的 1.5 倍寬度，且不小于100mm o測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)距焊接點(diǎn)各 方向上不小于焊件的最大厚度值，但不得小于 75mm 處。3.4 焊接環(huán)境當(dāng)焊接處于下述情況時(shí)，不應(yīng)進(jìn)行焊接。室溫低于-18 C時(shí)。3.4.2 被焊接面處于潮濕狀態(tài)，或暴露在雨、雪和高風(fēng)速條件下。鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝3.4.3 采用手工電弧焊作業(yè)（風(fēng)力

5、大于 5m/s ） 和 CO2 氣保護(hù)焊 （風(fēng)力大于 2 m/s ）作業(yè)時(shí)， 未設(shè) 置防風(fēng)棚或沒(méi)有措施的部位前情況下。3.4.4 焊接操作人員處于惡劣條件下時(shí)。3.5 焊接工藝措施3.5.1 接頭的準(zhǔn)備 采用自動(dòng)或半自動(dòng)方法切割的母材的邊緣應(yīng) 是光滑和無(wú)影響焊接的割痕缺口； 切割邊緣的粗糙 度應(yīng)符合 GB50205-2005 規(guī)范規(guī)定的要求。被焊 接頭區(qū)域附近的母材應(yīng)無(wú)油脂、鐵銹、氧化皮與其 它外來(lái)物；接頭的裝配應(yīng)符合下表要求。3.5.2 定位焊3.5.2.1 定位焊焊縫所采用的焊接材料與焊接 工藝要求應(yīng)與正式焊縫的要求相同。8 / 29鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝3.522定位焊焊縫的焊接應(yīng)避免在焊縫

6、的起 始、結(jié)束和拐角處施焊，弧坑應(yīng)填滿，嚴(yán)禁在焊接 區(qū)以外的母材上引弧和熄弧。定位焊尺寸參見下表2要求執(zhí)行表2 :定位焊焊縫長(zhǎng)度與間距母材厚度(mm)定位焊焊縫長(zhǎng)度(mm )焊縫間距(mm)手工焊自動(dòng)、動(dòng)半自t <204050603005040020<t <5050603004060400t>405060 70300604003.524定位焊的焊腳尺寸不應(yīng)大于焊縫設(shè)計(jì)尺寸的2/3，且不大于8mm，但不應(yīng)小于4mm 。定位焊焊縫有裂紋、氣孔、夾渣等缺 陷時(shí)，必須清除后重新焊接，如最后進(jìn)行埋弧焊時(shí)， 弧坑、氣孔可不必清除。引弧和熄弧板重要的對(duì)接接頭和T接頭的兩端應(yīng)裝焊引弧

7、板和熄弧板，其材料與接頭原則上應(yīng)與母材相同， 其尺寸為：手工焊、半自動(dòng)一 50 X30 X6mm ;自 動(dòng)焊一100 X50 X8mm ;焊后用氣割割除，磨平割3.5.4 焊縫清理與處理3.5.4.1 多層和多道焊時(shí)，在焊接過(guò)程中應(yīng)嚴(yán) 格清除焊道或焊層間的焊渣、夾渣、氧化物等，可 采用砂輪、鑿子與鋼絲刷等工具進(jìn)行清理。3.5.4.2 從接頭的兩側(cè)進(jìn)行焊接完全焊透的對(duì) 接焊縫時(shí)，在反面開始焊接之前，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆?法（如碳刨、鑿子等）清理根部至正面完整焊縫金 屬為止，清理部分的深度不得大于該部分的寬度。3.5.4.3 每一焊道熔敷金屬的深度或熔敷的最 大寬度不應(yīng)超過(guò)焊道表面的寬度。3.5.4.4

8、 同一焊縫應(yīng)連續(xù)施焊，一次完成；不能一次完成的焊縫應(yīng)注意焊后的緩冷和重新焊接前的預(yù)熱。3.5.4.5 加筋板、連接板的端部焊接應(yīng)采用不 間斷圍角焊，引弧和熄弧點(diǎn)位置應(yīng)距端部大于 100mm ，弧坑應(yīng)填滿。3.5.4.6 焊接過(guò)程中，盡可能采用平焊位置或 船形位置進(jìn)行焊接。3.5.5 工藝的選用3.5.5.1 不同板厚的接頭焊接時(shí)，應(yīng)按較厚板 的要求選擇焊接工藝。3.5.5.2 不同材質(zhì)間的板接頭焊接時(shí)，應(yīng)按強(qiáng) 度較高材料選用焊接工藝要求， 焊材應(yīng)按強(qiáng)度較低 材料選配。3.5.5.3 焊接要領(lǐng)：對(duì)接焊接是本次焊接工作中的重中之重， 必須 從組裝、 校正、檢驗(yàn)、預(yù)留焊接收縮量、 焊接定位、 焊前防

9、護(hù)、清理、焊接、焊后后熱、質(zhì)量檢驗(yàn)等工 序嚴(yán)格控制，才能確保接頭焊后質(zhì)量全面達(dá)到標(biāo) 準(zhǔn)。組裝：組對(duì)前將坡口內(nèi)1015mm仔細(xì)去除 銹蝕。坡口外自坡口邊1015mm范圍內(nèi)也必須 仔細(xì)驅(qū)除銹蝕與污物；組對(duì)時(shí)，不得在接近坡口處 上引弧點(diǎn)焊夾具或硬性敲打，以防母材受到破壞； 同時(shí)對(duì)接接頭錯(cuò)口現(xiàn)象必須控制在規(guī)范允許范圍 之內(nèi)。注意必須從組裝質(zhì)量開始按 I 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)控制。根部焊接： 根部施焊應(yīng)自下部超始出處超越中 心線 10mm 起弧，與定位焊接接頭處應(yīng)前行10mm 收弧，再次始焊應(yīng)在定位焊縫上退行 10mm 起弧，在頂部中心處熄弧時(shí)應(yīng)超越中心線至 少 15mm 并填滿弧坑；另一半焊接前應(yīng)將前半部 始焊與收

10、弧處修磨成緩坡狀并確認(rèn)無(wú)未熔合即為 非熔透現(xiàn)象后在前半部焊縫上引弧。次層焊接：焊接前剔除首層焊道上的凸起部分 與引弧收弧造成的多余部分， 仔細(xì)檢查坡口邊沿有 無(wú)未熔合與凹陷夾角，如有必須除去。飛濺與霧狀 附著物，采用角向磨光機(jī)時(shí)，應(yīng)注意不得傷與坡口 邊沿。此層的焊接在仰焊部分時(shí)采用小直徑焊條， 仰爬坡時(shí)電流稍調(diào)小， 立焊部位時(shí)選用較大直徑焊 條，電流適中，焊至爬坡時(shí)電流逐漸增大，在平焊 部位再次增大，其余要求與首層相同。鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝填充層焊接： 填充層的焊接工藝過(guò)程與次層完 全相同，僅在接近面層時(shí)，注意均勻流出1.52mm 的深度，且不得傷與坡邊。面層的焊接：面層焊接，直接關(guān)系到接頭的外

11、 觀質(zhì)量能否滿足質(zhì)量要求，因此在面層焊接時(shí)，應(yīng) 注意選用較小電流值并注意在坡口邊熔合時(shí)間稍 長(zhǎng)，接頭重新燃弧動(dòng)作要快捷。焊后清理與檢查：上、下弦主管焊后應(yīng)認(rèn)真出 去飛濺與焊渣， 并認(rèn)真采用量規(guī)等器具對(duì)外觀幾何 尺寸進(jìn)行檢查，不得有低凹、焊瘤、咬邊、氣孔、 未熔合、裂紋等缺陷存在。經(jīng)自檢滿足外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的接頭應(yīng)鑒上焊工 編號(hào)鋼印，并采用氧炔焰調(diào)整接頭上、下部溫差。處理完畢立即采用不少于兩層石棉布緊裹并用扎 絲捆緊。上、下弦接頭焊接完畢后，應(yīng)待冷卻至常溫后 24h 進(jìn)行 UT 檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后的接頭質(zhì)量必須 符合 GB11345-89 的 I 級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的接頭方可允許拆去防

12、護(hù)措施。3.6 厚板焊接工藝要點(diǎn)3.6.1 厚板焊接 t8/5 值與焊接規(guī)范控制3.6.1.1 厚板焊接存在的一個(gè)重要問(wèn)題是焊接 過(guò)程中，焊縫熱影響區(qū)由于冷卻速度較快，在結(jié)晶 過(guò)程中最容易形成粗晶粒馬氏體組織， 從而使焊接 時(shí)鋼材變脆，產(chǎn)生冷裂紋的傾向增大。因此在厚板鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝焊接過(guò)程中， 一定要嚴(yán)格控制 t8/5 。即控制焊縫熱影響區(qū)尤其是焊縫熔合線處，從800 C冷卻到500 C的時(shí)間，即t8/5值。過(guò)于短暫時(shí)，焊縫熔合線處硬度過(guò) 高，易出現(xiàn)淬硬裂紋； t8/5 過(guò)長(zhǎng)， 則熔合線處的臨 界轉(zhuǎn)變溫度會(huì)升高， 降低沖擊韌性值， 對(duì)低合金鋼， 材質(zhì)的組織發(fā)生變化。出現(xiàn)這兩種情況，皆直接影

13、 響焊接接頭的質(zhì)量。3.6.1.3 對(duì)于手工電弧焊，焊接速度的控制： 在工藝上規(guī)定不同直徑的焊條所焊接的長(zhǎng)度， 規(guī)定 焊工按此執(zhí)行，從而確保焊接速度，其它控制采用 電焊機(jī)控制，從而達(dá)到控制焊接線能量的輸入，達(dá) 到控制厚板焊接質(zhì)量之目的。3.6.2 厚板預(yù)熱方法 厚板焊接預(yù)熱，是工藝上必須采取的工藝措 施，對(duì)于本工程現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)焊接施工采用氧乙炔預(yù) 加熱的方法。3.6.3 層間溫度控制3.6.3.1 厚板為防止出現(xiàn)裂紋采取加熱預(yù)熱后， 在焊接過(guò)程中應(yīng)注意的一個(gè)重要問(wèn)題， 就是焊縫層 間溫度控制措施。如果層間溫度不控制，焊縫區(qū)域 會(huì)出現(xiàn)多次熱應(yīng)變， 造成的殘余應(yīng)力對(duì)焊縫質(zhì)量不 利，因此在焊接過(guò)程中，

14、層間溫度必須嚴(yán)格控制。363.2層間溫度一般控制在 200 C250 C之間。為了保持該溫度，厚板在焊接時(shí)，要求一次 焊接連續(xù)作業(yè)完成。3.6.3.3 當(dāng)構(gòu)件較長(zhǎng)（ L>10 米）時(shí)，在焊接過(guò) 程中，厚板冷卻速度較快，因此在焊接過(guò)程中一直 保持預(yù)加熱溫度， 防止焊接后的急速冷卻造成的層 間溫度的下降， 焊接時(shí)還可采取焊后立即蓋上保溫 板，防止焊接區(qū)域溫度過(guò)快冷卻。3.6.4 焊接過(guò)程控制3.6.4.1 定位焊：定位焊是厚板施工過(guò)程中最 容易出現(xiàn)問(wèn)題的部位。由于厚板在定位焊時(shí)，定位 焊處的溫度被周圍的“冷卻介質(zhì)”很快冷卻，造成 局部過(guò)大的應(yīng)力集中，引起裂紋的產(chǎn)生，對(duì)材質(zhì)造 成損壞。解決的措

15、施是厚板在定位焊時(shí)，提高預(yù)加 熱溫度，加大定位焊縫長(zhǎng)度和焊腳尺寸。3.6.4.2 手工電弧焊的引弧問(wèn)題：有些電焊工鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝有一種不良的焊接習(xí)慣，當(dāng)一根焊條引弧時(shí)，習(xí)慣 在焊縫周圍的鋼板表面四處敲擊引弧， 而這一引弧 習(xí)慣對(duì)厚板的危害最大，原理同上。因此在厚板焊 接過(guò)程中，必須“嚴(yán)禁這種不規(guī)范”的行為發(fā)生。3.6.4.3 多層多道焊：在厚板焊接過(guò)程中，堅(jiān) 持的一個(gè)重要的工藝原則是多層多道焊， 嚴(yán)禁擺寬 道。這是因?yàn)楹癜搴缚p的坡口較大，單道焊縫無(wú)法 填滿截面內(nèi)的坡口， 而一些焊工為了方便就擺寬道 焊接，這種焊接造成的結(jié)果是，母材對(duì)焊縫拘束應(yīng) 力大，焊縫強(qiáng)度相對(duì)較弱，容易引起焊縫開裂或延

16、遲裂紋的發(fā)生。而多層多道焊有利的一面是：前一 道焊縫對(duì)后一道焊縫來(lái)說(shuō)是一個(gè)“預(yù)熱”的過(guò)程； 后一道焊縫對(duì)前一道焊縫相當(dāng)于一個(gè)“后熱處理”鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝的過(guò)程，有效地改善了焊接過(guò)程中應(yīng)力分布狀態(tài)， 利于保證焊接質(zhì)量。3.6.4.4 焊接過(guò)程中的檢查：厚板焊接不同于 中薄板，需要幾個(gè)小時(shí)乃至幾十小時(shí)才能施焊完成 一個(gè)構(gòu)件，因此加強(qiáng)對(duì)焊接過(guò)程的中間檢查，就顯 得尤為重要，便于與時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，中間檢查不能使 施工停止， 而是邊施工、 邊檢查。如在清渣過(guò)程中， 認(rèn)真檢查是否有裂紋發(fā)生。與時(shí)發(fā)現(xiàn)，與時(shí)處理。3.6.5 層狀撕裂控制措施3.6.5.1 坡口的選擇：在深化設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì) 于厚板焊接坡口形式的

17、選擇尤為重要， 厚板開坡口 時(shí)一般應(yīng)避開厚板的中心區(qū)域。365.2母材的選擇：厚板，一般340mm ,鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝 重要結(jié)構(gòu)中必須考慮 Z 向性能。在訂貨時(shí)就必須向 鋼廠提出 Z 向性能的指標(biāo)要求， 具體 Z 向性能根據(jù) 設(shè)計(jì)規(guī)定的要求執(zhí)行。3.7 焊接應(yīng)力控制采用合適的焊接坡口，減少焊接填充量；構(gòu)件 安裝時(shí)不得強(qiáng)行裝配，避免產(chǎn)生初始裝配應(yīng)力；采 用合理的焊接順序，如對(duì)稱焊、分段焊；先焊收縮 量大的接頭，后焊收縮量小的接頭，應(yīng)在盡可能小 的拘束下焊接；預(yù)先合理設(shè)置收縮余量；同一構(gòu)件 兩端不得同時(shí)焊接；保證預(yù)熱，對(duì)層間溫度進(jìn)行有 效控制，降低焊接接頭的拘束度，以減少焊接熱影 響區(qū)范圍，可降

18、低焊接接頭的焊接殘余應(yīng)力；采取 高效的 CO2 焊接方法，可減少焊接道數(shù)，降低焊接變形和殘余應(yīng)力；通過(guò)有效的工藝和焊接控制， 防止或降低焊接接頭的返修， 也可避免焊接接頭應(yīng) 力增加；采取焊后緩冷，使接頭在冷卻時(shí)能有足夠 的塑性和寬度方向均勻消除焊接收縮， 降低殘余應(yīng) 力峰值和平均值，達(dá)到降低焊接殘余應(yīng)力目的。3.8 焊接質(zhì)量檢查 焊接質(zhì)量檢查包括外觀和無(wú)損檢測(cè)： 外觀檢查 按照J(rèn)GJ81-2002規(guī)范執(zhí)行；無(wú)損檢測(cè)（UT）按照 GB11345 和設(shè)計(jì)文件執(zhí)行， 一級(jí)焊縫 100檢驗(yàn)， 二級(jí)焊縫按要求抽檢 2 0 ，并且在焊接完成后 24 小時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝4.焊接質(zhì)量控制措施4.

19、1 從事鋼結(jié)構(gòu)各種焊接工作的焊工，應(yīng)按現(xiàn) 行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程 JGJ81 的規(guī)定 經(jīng)考試并取得合格證后，方可進(jìn)行操作。4.2 制作單位對(duì)其首次采用的鋼材、 焊接材料、 焊接方法、焊后熱處理等，應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定， 并應(yīng)根據(jù)評(píng)定報(bào)告確定焊接工藝。4.3 鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作應(yīng)根據(jù)焊接工藝評(píng)定合 格的試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)，編制焊接工藝文件指導(dǎo)施 工。4.4 低氫型焊條在使用前必須按照產(chǎn)品說(shuō)明書 的規(guī)定進(jìn)行烘焙。烘焙后的焊條應(yīng)放入恒溫箱備 用，恒溫溫度控制在80 C100 Co烘焙合格的焊 條外露在空氣中超過(guò) 4h 的應(yīng)重新烘焙。焊條反復(fù)鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝 烘焙次數(shù)不宜超過(guò) 2 次。4.5 焊劑在使

20、用前應(yīng)按其產(chǎn)品說(shuō)明書的規(guī)定進(jìn) 行烘焙。焊絲應(yīng)除凈銹蝕、油污與其他污物。4.6 二氧化碳?xì)怏w純度不應(yīng)低于 99.5% （體積 法），含水率不應(yīng)大于 0.005% （重量法），若使用 瓶裝氣體，瓶?jī)?nèi)氣體壓力低于 1MPa 時(shí)停止使用。4.7 采用氣體保護(hù)焊時(shí)，場(chǎng)地風(fēng)速在 1m/s 以 上時(shí)，應(yīng)設(shè)置擋風(fēng)裝置，對(duì)焊接現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行防護(hù)。4.8 焊接前應(yīng)復(fù)查組裝質(zhì)量、定位焊質(zhì)量和焊 接部位的清理情況。若不符合要求，應(yīng)修正后方準(zhǔn) 施焊。4.9 對(duì)接接頭、 T 型接頭和要求全熔透的角部 焊縫，應(yīng)在焊縫兩端配置引弧板和收弧板，其材質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝 應(yīng)與焊件相同或通過(guò)試驗(yàn)選用。 手工焊引板長(zhǎng)度不 應(yīng)小于 60mm ，埋弧自動(dòng)焊引板長(zhǎng)度不應(yīng)小于 150mm ，引焊到引板上的焊縫長(zhǎng)度不得小于引板 長(zhǎng)度的 2/3 。4.10 引弧應(yīng)在焊道處進(jìn)行， 嚴(yán)禁在焊道區(qū)域以 外的母材上打火引弧。4.11 對(duì)于需要進(jìn)行焊前預(yù)熱或焊后熱處理的 焊縫，其預(yù)熱溫度或后熱溫度應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定或通過(guò)工藝試驗(yàn)確定。 預(yù)熱區(qū)在焊道兩 側(cè)，每側(cè)寬度均應(yīng)大于焊件厚度的 1.5 倍以上， 且 不應(yīng)小于 100mm ；后熱處理應(yīng)在焊后立即進(jìn)行， 保溫時(shí)間應(yīng)根據(jù)板厚按每 25mm 板厚 1h 確定， 然后使焊件緩慢冷卻至常溫。鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝4.12 要