(2020)国家体育场(方案)钢结构工程焊接工艺评定方案

1、国家体育场 （方案 ）钢结构9工程焊接工艺评定方案编号： CJNC 001国家体育场钢结构工程、焊接工艺评定方案批准：审核：编制：北京城建精工钢结构有限公司国家体育场项目部二 00 五年三月十六日国家体育场（方案）钢结构工程、焊接工艺评定方案国家体育场钢结构工程现场焊接工艺评定具有技术要求高、 复杂、工作量大 的特点，是一项典型的系统工程， 由于焊接工艺评定的地位特殊， 是焊接工程十 分重要的技术环节。一、编制依据和基本规定（1）JGJ812002 建筑钢结构焊接技术规程（2）国家体育场钢结构招标图（3）国家体育场钢结构工程施工组织设计（4）GB 50205-2001 - 建筑钢结构工程施工质

2、量验收规范（5）GB/T1591-94 - 低合金高强度结构钢（6）YB 4104-2000 - 高层建筑结构用钢板（7）GB/T5315-85 - 厚度方向性能钢板 当以上规范不能函盖地方，参考以 下国际规范a. DIN17182 - 高焊接性能铸钢 （德国）（ 8 ）绝大多数的钢构件为钢板焊接成的箱型截面，钢板的最大厚度不大于100mm ；除特别注明外，钢板厚度 34mm 时，采用 Q345 钢材；钢板厚度 36mm 时，采用 Q345GJ 钢材。厚度分布：·组合钢柱除少量棱形柱底部和顶部为 90100mm ，其余为 5080mm ，另外两根方 形斜柱板厚绝大多数为 30 、25

3、 、20mm 。·桁架上弦杆个别段为 50mm 外，其余均在 40mm 以下，大多数为 30 、25 、 20mm 。·桁架下弦杆个别段为 50 、42mm 外，其余绝大多数为 20mm 。 ·腹杆为20 、14 、 10mm ，多数为 10mm 。·次结构板厚最大 36mm ，绝大部分为 20mm 以下。（9 ）选用钢材性能应满足下例要求 :钢材冲击韧性要求钢材厚度方向性能要求10）铸钢机械性能符合下表规定钢号厚度或屈服强度极限强度抗拉、抗压或抗延伸率冲击功直径（ ）s(KN/ )b (KN/ )弯 f(KN/ )5%AK（J）GS 16Mn55026

4、0430 6602342565（正火）>50 100230430 6602072545GS 20Mn550300500 6502702255（正火）>50 100280500 6502522240>100 160260480 6302342035>160240450 600216GS 20Mn550360500 6503242470（调质）>50 100300500 6502702450>100 160280500 6502522240（11）除特别注明外，所有焊接均采用全熔透对接焊缝。（ 12 ）除特别注明外，手工焊接所采用焊条的质量标准须符合现行国家规范

5、GB/T5117 及GB/T5118 的规定，对 Q345 级钢材须采用 E50级焊条，对 Q345GJ 钢材须采用 E55级焊条。（13）除特别注明外，自动或半自动焊接所采用的焊条、焊丝及焊剂须与主体金属强度相适应，其质量标准须符合现行国家规范 GB/T14957 或GB/T14958 的 规定。（ 14 ）除特别注明外，钢结构焊接程序和施工要求应遵从规程 JGJ81-2002 ：建 筑钢结构焊接规程。二、焊接工艺评定的工艺流程根据 JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程的有关规定，国内首次用于钢 接构工程的钢材（包括钢材的牌号于标准相符但微合金强化元素类别不同和供货 状态不同或国外钢

6、号国内生产） 的必须进行焊接工艺评定。 有部份 Q460 、S460ML首次使用，因此严格按规程要求进行了全面的焊接工艺评定，并根据工艺评定试 验结果，编制了详细的焊接工艺规程，确保了工程施工焊接质量。试验程序如下 图。编制焊接 工艺指导 书焊试件接加工理化试 验试验结 果评定N、焊接工艺评定的指导方案所用钢材大部分为 Q345D 、Q345E ，部分采用 Q460 、S460ML 或铸钢件 部分钢柱钢板厚度 90mm 和 100mm 。1、主要焊接工艺评定项目如下：编号规格接头型式焊接位置焊接方法焊接材料2004-1430X300X8002件板对接V型坡口 + 背垫平焊GMAWER50-6,

7、7 或 E502004-1580100X300X8002件板对接V型坡口 + 背垫平焊FCAW-GER50-6,7 或 E502004-1630X300X8002件板对接V型坡口 + 背垫立焊FCAW-GER50-6,7 或 E502004-1780100X300X8002件板对接V型坡口 + 背垫立焊GMAWER50-6,7 或 E502004-1830X300X8002件板对接V型坡口 + 背垫仰焊SMAWE50152004-1980100X300X8002件板对接V型坡口 + 背垫仰焊SMAWE50152、焊接参数焊接方法焊接材料焊接工艺参数备注标准型号规格电流 (A)电压 (V)气流量

8、 (L/min)GMAW 实心焊丝ER50-6,7ER55-6,71.2260 32030 345080FCAW 药E501.2260 30030 345080SMAWE5015 ，3.290 12022 26/4160 18024 26/E55155200 24026 28/3、焊材匹配与选用焊材的选用遵循“等强匹配”原则。·母材设计采用 Q345D 或 Q345GJD 结构钢（局部采用 Q460 、S460ML 钢），其 厚度方向性能须符合设计及 GB5313-85 中规定的 Z 向性能的要求。根据以往工程经验，铸钢件建议使用 GS20Mn5V （ DIN17182 ）。铸钢 G

9、S20Mn5V 的化学成分与 Q345D 相近，其碳当量极限值为 0.42 ，与 Q345D 钢材的可焊性较好。·焊材根据母材及焊缝性能， 钢结构安装焊接主要采用半自动二氧化碳气体保护焊 （ GMAW ），焊接位置困难之处如仰焊采用手工电弧焊（ SMAW ）。焊材选用见焊材选用序号母材焊接材料GMAW 或FCAW-GSMAW标准型号标准强度保证值标准型号标准强度保证值sbsb1Q345DER50-6,7420500E5015390490E504004802Q345GJDER50-6,7420500E5015390490E504004803GS20Mn5VER50-6,7420500E

10、5015390490E504004804+Q345D 、S460MLER55-6,7470550E5515440540E554705505S460MLS460MLER50-6,7420500E5015390490E50400480Q345D现场的焊接工艺评定必须严格遵守 JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规 程的有关规定。国内首次用于钢结构工程的钢材 （包括钢材的牌号与标准相符但微合金强化 元素类别不同和供货状态不同或国外钢号国内生产）的必须进行焊接工艺评定。国内首次用于钢结构的焊接材料必须进行焊接工艺评定。 设计规定的钢材类别、焊接材料、焊接方法接头形式、焊接位置、焊后热处 理制度以及

11、施工单位所采用的焊接工艺参数为施工企业首次采用的， 必须进行焊 接工艺评定。安装单位根据所承担钢结构的设计节点形式、 钢材级别、 规格，采用的焊接 方法、焊接位置等制定焊接工艺评定方案， 拟定相应的焊接工艺评定指导书、 施 焊试件、切取试样，并由具有国家技术质量监督部门的认证资质的检测单位进行 检测试验。焊接工艺评定试验完成后， 由评定单位根据检测机构签发的检测报告做出焊 接工艺评定报告， 连同焊接工艺评定指导书、 评定记录， 评定试样检查结果一起 报工程质量监督部门和有关单位审查备案。焊接工艺评定结束后现场的焊接作业指导书如发生改变， 应按 JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程的有关

12、内容进行判定，重新进行焊接工艺评定。四、国家体育场钢结构工程现场具体常规焊接工艺评定1、评定的钢材： Q345 、Q345GJ 、Q345DGJ2、实际工程板厚规格有（ ）：8，10 ，12，14，16，18，20，25，30，36，42 ，50 ，60，70，90，100，共 16 种。3、评定合格的试件厚度与工程适用厚度范围焊接方法类别号评定合格试件厚度工程适用厚度范围板厚最小值板厚最大值1、2、3、4、5、250.75t2t8>250.75t1.5t6、7不限0.5t1.1t9120.5t2t4、 焊接工艺评定板厚：1）70覆盖板厚105 52.5 2）36覆盖板厚54 27 3）

13、10覆盖板厚20 全部板厚5、 采用焊接技术（1）CO2GMAW （2 1）（2）CO2FCAW G（22）（3）SMAW （1 ）（4）科技攻关 EGW（7.1），SAW （H）（51）6 、 钢板的组合：（1）Q345 Q345（2）Q345 Q345DGJ（3）Q345DGJ Q345DGJ7 、 常规工艺评定按下表进行序号钢材组合试件板厚（）焊接技术科技攻关备注CO2GMAW（项）CO 2GMAW G（项）SMAW （项）EGW （项）SAW（H）（项）1Q345 Q34570 ，36 ，10F、H、VF、H、V0坡仰 0H陶瓷衬垫993222Q345 Q345DGJ70，36F、H、

14、VF、H、V0坡仰 0H陶瓷衬垫662223Q345DGJ Q345DGJ70，36F、H、VF、H、V0坡仰 0H陶瓷衬垫66222合计61 项21217668 、 焊接工艺评定坡口形式t8或1035°+5小角度 V 型坡口焊接坡口采用小角度 V 型坡口形式，如上图。主要考虑在保证焊透的前提采用小角度、窄间隙单面焊接坡口，可减少收缩量。柱与柱的现场吊装对接坡口五、国家体育场钢结构工程现场具体特殊焊接工艺评定1、Q460 ，S460ML 钢的焊接工艺评定1)Q460 ，S460ML 焊接性试验及工艺评定工作流程框图2）、工程构件的实际板厚： 50 100 3 ）、焊接工艺评定的板厚：

15、 70 4）、采用焊接技术： CO 2GMAW 、SMAW序号材质板厚CO2GMAWSMAW备注1Q46070F、H、V0312S460ML70F、H、V031合计共8项622、Q460 ，S460ML 同铸钢 GS16Mn5 、GS20Mn5 、GS20Mn5 （调质），焊接 工艺评定35°+5°铸钢件与柱的对接焊缝坡口序号材质板厚SMAW备注1Q460 70F、H、V、OGS16Mn5(S460ML)42Q460 GS20Mn5(S460ML)70F、H、V、O4Q460 GS20Mn5(S460ML)70F、H、V、O4合计共 12 项12六、 Q460 、S460M

16、L Q345DGJ 焊接工艺评定序号材质板厚CO2GMAWSMAW备注1Q460 Q345DGJ(S460ML)70F、H、V031合计共4项31七、 Q345DGJ GS16Mn5 、GS20Mn5 、GS20Mn5 （调质），焊接工艺评定序号材质板厚CO2GMAWSMAW备注1Q345DGJ GS16Mn570F、H、V0312Q345DGJ GS20Mn570F、H、V031Q345DGJ GS20Mn5 (调质)70F、H、V031合计共 12 项93八、国家体育场钢结构工程现场具体焊接工艺评定必须遵守的规则1、 不同焊接方法的评定结果不得互相代替2、 不同钢材的焊接工艺评定应符合下列

17、规定：（1 ） 不同类别钢材的焊接工艺评定结果不得互相代替；（2 ） 、类同别钢材中当强度和冲击韧性级别发生变化时，高级别钢材 的焊接工艺评定结果可代替低级别钢材；、类同类别钢材中的焊 接工艺评定结果不可相互代替； 不同类别的钢材组合焊接时应重新评 定，不得用单类钢材的评定结果代替。3、 评定试件的焊后热处理条件应与钢结构制造、 安装焊接中实际采用的焊后热 处理条件基本相同。4、焊接工艺参数变化不超过 JGJ812002建筑钢结构焊接规程： 5.3 重新进 行工艺评定的规定时，可不需重新进行工艺评定。5、焊接工艺评定结果不合格时，应分析原因，制订新的评定方案，按原步骤重 新评定，直到合格为止。

18、6、施工企业应优选焊接工艺评定方案，在满足规程和设计要求的前提下，尽量 减少焊接工艺评定的项目。已具有同等条件焊接工艺评定资料时，可不必重 新进行相应项目的焊接工艺评定试验。7、焊接工艺评定按附表规格格式进行填报。21国家体育场钢结构工程现场焊接工艺评定报告编 号：编 制：焊接责任 技术人员： 批 准： 单 位： 日 期： 年 月 日焊接工艺评定报告目录序号报告名称报告编号页数1234567891011121314151617181920焊接工艺评定指导书共 页第 页工程名称指导书编号母材钢号规格供货状态生产厂焊接材料生产厂牌号类型烘干制度（× h ）备注焊条焊丝焊剂或气体焊接方法焊

19、接位置焊接设备型号电源及极性预热温度（）层间温度后热温度（）及时间 （ min ）焊后热处理接 头 及 坡 口 尺 寸 图焊 接 顺 序 图焊 接 工 艺 参 数道次焊接方法焊条或焊丝焊剂 或保 护气保护气流 （ l/min ）电流（A）电压（V）焊接速度（ cm/min ）备注牌号（）技 术 措 施焊前清理层间清理背面清根其它：编制日期年月日审核日期年月日焊接工艺评定报告共 页第 页工程产品名称评定报告编号委托单位工艺指导书编号项目负责人依据标准建筑钢结构焊接技术规程（JGJ81 ）试样焊接单位施焊日期焊工规格代号级别母材钢号 规格供货状态生产厂化学成分和力学性能C（%）Mn（%）S(i % )S（%）P（%）S (Mpa)b (Mpa)5 (%) (%)A KV(J)标准合格 证复验碳当 量公式焊接材料生产厂牌号类型直径（ ）烘干制度（× h ）备注焊条焊丝焊剂或气体焊接方法焊接位置接头形式焊接工艺参数（见焊接工艺评定指导书）清根工艺焊接设备型号电源及极性预热温度（）层间温度（）后热温度（）及时间（ min ）焊后热处理评定结论：本评定按建筑钢