上海某钢厂钢结构焊接作业设计

1．工程概况***搬迁***工程炼钢主厂房为单层排架与多层框架组成的多层多跨全钢结构厂房，分为钢柱系统、吊车梁系统、屋面系统、平台系统。主钢架、屋面梁、托架梁、大型平台梁、柱等主要构件采用Q345B钢材，吊车梁采用Q345C钢材，其它构件采用Q235B。主厂房为变阶钢柱，下节柱为双肢格构式（单肢格为实腹工字型），上柱为实腹工字型，因转炉跨载荷较大，其主要平台柱采用箱型截面。屋面梁、托架梁选用等截面实腹式梁(JK跨3～11线除外)，高低跨处低跨屋面大梁与柱铰接，以消除低跨屋面大梁对钢柱的不平衡弯距。吊车梁采用截面实腹工字型钢结构梁，吊车梁与柱连接采用铰接。大型钢平台梁采用等截面实腹工字型和箱型钢结构形式，采用刚性连接和铰接两种连接形式。主刚架、钢平台等刚性连接处均采用高强螺栓与焊缝的混合连接形式，托架梁与柱、钢平台采用铰接连接，屋面支撑与屋面梁、屋面檩条与屋面梁采用铰接连接，吊车梁与制动板、制动板与柱以及制动板与制动桁架采用高强螺栓连接。吊车梁两端与柱连接采用销钉连接。墙檩与柱、小型钢平台、楼梯等次要连接均采用普通螺栓或普通螺栓焊接连接。2．编制依据2.1GB50205－2001《钢结构工程施工质量验收规范》2.2JGJ81－2002《建筑钢结构焊接技术规程》2.3GB11345－89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》2.4JB4708－2002《钢制压力容器焊接工艺评定》3．焊接工艺（1）焊接形式及材质概况eq\o\ac(○,1)焊接形式上下柱现场拼装接口：翼缘和腹板均为对接焊缝，焊缝质量等级为二级。(1)梁柱安装接口：上下翼缘为对接焊缝，焊缝质量等级为二级。(2)平台柱梁安装接口：上下翼缘为对接焊缝，焊缝质量等级为二级。(3)爬梯、平台板、栏杆等次要构件为角焊缝，焊缝质量等级为三级。eq\o\ac(○,2)材质主厂房柱、钢平台主梁、吊车梁、柱间支撑等主要构件均为Q345B或Q345C材质。钢屋架、托架封墙及次要构件等为Q235B。（2）焊前准备eq\o\ac(○,1)针对接口的形式及材质制定焊接工艺评定报告及焊接工艺指导书。eq\o\ac(○,2)焊工了解施工图纸中的焊缝形式、焊缝等级，学习焊接作业设计及焊接工艺指导书。eq\o\ac(○,3)焊条应符合国标《碳钢焊条》（GB5117）和《低合金钢焊条》（GB5118），并有出厂质量证明书。eq\o\ac(○,4)施焊前焊工应复查构件接头质量和焊区的处理情况，如不符合要求，应在修整合格后方能施焊。eq\o\ac(○,5)本工程选用低氢型碱性焊条，应特别注意防潮。焊条应在干燥通风良好的室内仓库中存放，并按种类牌号、批号、规格、入库时间等分类堆放，每垛应有明确标志，不得混放，并不得沾染尘土、油污。焊条使用前必须在250～350℃温度下焙烘1～2h，然后放入保温筒随用随取，当天剩余的焊条应放入保温箱内贮存，不得露天过夜存放。烘干焊条时不应将焊条突然放进高温炉内，或从高温炉内突然取出冷却。eq\o\ac(○,6)施焊电源网路电压波动值应在±5%范围内，超过时应增设专用变压器或稳压装置。（3）焊接材料选择及适用电流焊接材料eq\o\ac(○,1)Q235B选用E4315、E4316。eq\o\ac(○,2)Q345B选用E5015、E5016。eq\o\ac(○,3)Q345B与Q235B焊接选用E4315、E4316。适用电流eq\o\ac(○,1)各种型号焊条适用电流种类见下表：焊条型号E4315E4316E5015E5016电流种类直流反接交流或直流反接直流反接交流或直流反接eq\o\ac(○,2)焊条与电流匹配参数焊条直径（mm）3.24.05.0电流（A）100～130160～210200～270（4）焊接方法、主要焊接工艺及焊接顺序焊接方法：本工程所有钢结构现场安装、拼装焊接均采用手工电弧焊。主要焊接工艺eq\o\ac(○,1)上下柱接口a)柱接口为对接焊缝，焊缝等级为二级。“I”形柱翼缘施焊时两端加引弧板。b)上下柱接口主要为横焊，在进行焊接时要选用小直径焊条，小电流焊接，多层多道，短弧操作。横焊工艺参数见下表：焊缝横截面形式第一层焊缝第二层焊缝封底焊缝焊条直径(mm)焊接电流(A)焊条直径(mm)焊接电流(A)焊条直径(mm)焊接电流(A)H型3.290～1204140～1603．290～1204140～1604120～160箱型3.290～1204140～1604140～160c)柱对接接口坡口形式及多层多道焊分布情况如下图：“I”形柱对接接头的坡口形式横焊多层多道焊的焊道分布情况d)焊件较厚时，采用短弧直线运条或小斜圆圈运条法焊接，焊接速度要稍快些，熔池不能太大。e)V形或K形坡口对接焊采用多层多道焊，根部较窄处采用单道焊，焊条角度随坡口形式和焊道位置改变。eq\o\ac(○,2)屋面梁、框架梁接口a)上下翼缘为对接平焊缝均采用开口向上的单边V形坡口，单面垫板焊。施焊时两边加引弧板。b)单面垫板焊的关键是焊好打底焊道。其它层次焊道同一般焊接。c)单面垫板焊操作方法有连弧焊和断弧焊两种。连弧焊打底参数见下表：焊条直径(mm))装配间隙（mm）焊接电流（A）3.23.2～4.080～90断弧焊打底参数见下表：焊条直径(mm))装配间隙（mm）焊接电流（A）3.24.0～4.5100～120d)连弧焊操作方法：焊接时从起焊处的定位焊缝上引弧，电弧稍长些，并在定位焊缝上快速摆动几下，待定位焊缝前端熔化时向间隙中压焊条，使电弧2/3在定位焊缝上，在焊接过程中，始终让电弧2/3压在已成型的焊缝上，前面的1/3在熔孔上，保持熔孔大小不变，熔孔直径比间隙大1～2mm(每侧0.5～1.0mm)。e)断弧焊操作方法：根据坡口间隙的宽度不同，可采用一点、二点、三点法进行焊接。焊接从工件间隙较小的一端的定位焊缝开始，引燃电弧后，将电弧移到定位焊缝前端靠近坡口处，以稍长的电弧（弧长约3.5mm）在该处摆动2～3次进行预热。当看到定位焊缝与坡口根部开始熔化时，立即向坡口根部压焊条，使弧长保持在2mm左右，停留约1s后，可听到电弧穿透坡口发出的“扑哧”声，同时还看到定位焊缝和相邻的坡口边缘开始熔化形成熔池和熔孔，此时应迅速拉开焊条熄灭电弧。当熔池中心尚处于半熔化状态，重新在坡口一侧引燃电弧，并使电弧2/3压住熔池，向坡口另一侧摆动焊条至坡口面上稍停顿后，迅速向斜后方提起焊条熄弧。如此反复操作，注意电弧从引燃到整个焊接过程中都用电弧2/3加热熔池，另1/3预热前面的坡口面形成熔孔。使部分熔滴和熔化的坡口边缘形成背面的焊缝。灭弧瞬间熔池金属凝固，并形成一个熔透坡口的焊点。f)当装配间隙稍大或过大时，可采用两点焊法或三点焊法，焊接时应注意既要熔化坡口面和焊缝根部，又要熔化前面焊点，使熔池呈椭圆形，由多个熔池构成一道整体焊缝，具体见焊道分布图。eq\o\ac(○,3)吊车梁辅助桁架上翼缘“T”形截面的上平面为单边“V”形坡口对接焊缝，焊缝等级二级。单面焊接，背面清根封底。对接焊接工艺参数如下表：焊缝横断面形式第一层焊缝第二层焊缝第三层焊缝(mm)焊接电流（A）(mm)焊接电流（A）(mm)焊接电流（A）V型4160～2004160～2104180～2105220～2805220～260a)引弧板材质和坡口型式应与被焊工件相同。长度≥60mm，宽度≥50mm，焊缝引出长度≥25mm。b)其它形式焊缝按常规施工。c)焊接顺序上下柱接口焊接顺序：先翼缘再腹板。由两名水平相当的焊工同时以同样的设备、电流、焊接速度、焊接工艺对称施焊，尽可能减小焊接变形和焊接应力，示意如下图：12122121(5)焊接检查eq\o\ac(○,1)电焊工应将熔渣及飞溅清除干净，自行检查焊缝外观，发现缺陷及时修补。eq\o\ac(○,2)焊缝外形尺寸应符合设计要求及工艺规定，焊缝与母材应圆滑过渡，高低差小于2mm。eq\o\ac(○,3)焊缝及热影响区不得有可见的裂纹、夹渣、气孔、焊缝咬边深度≤0.5mm。eq\o\ac(○,4)碳素钢结构应在焊缝冷却到环境温度，低合金钢结构应在焊接完成24小时以后进行焊缝外观及内部质量的检验，无损检验应在外观检验合格后进行。二级对接焊缝应进行20%无损探伤。eq\o\ac(○,5)对接焊缝外形尺寸允许偏差见下表：项次项目示意图允许偏差（mm）二级三级1焊缝余高Cb<201.5±1.02.0±1.5b≥202.0±1.5+1.52.0-2.02焊缝错边dd<0.1t且不大于3.0d<0.15t且不大于3.0(6)焊缝质量等级及缺陷分级见下表：焊缝质量等级及缺陷分级焊缝质量等级一级二级三级内部缺陷超声波探探伤评定等级ⅡⅢ检验等级B级B级探伤比例100%20%外观缺陷未焊满根部收缩不允许不允许<0.2+0.002t且<1mm每100mmm焊缝内缺陷陷总长<25mm<00.2+0..02t且<1mm<0.2+0.004t且<2mm每100mmm焊缝内缺陷陷总长<25mm<00.2+0..04t且<2mm长度不限咬边不允许<0.05t且<<0.5mmm连续长度<100mmm且焊缝两侧侧咬边总长10%焊缝全长0.1t且<1mmm长度不限裂纹不允许电弧擦伤不允许个别电弧擦伤允许许存在飞溅清除干净接头不良不允许缺口深度<0.005t且<0.5mmm每1m焊缝不得得超过1处缺口深度<0.11t且<1mm每1m焊缝不得超过过1处表面气孔不允许每50mm长度焊缝缝内允许直径径<0.4t且<3mm气孔2个孔距>6倍孔径注：a）超声波探伤用于全熔透焊缝，其探伤比例按每条焊缝长度的百分数计，且不小于200mm；b）咬边如经磨削修整并平滑过渡，则只按焊缝最小允许厚度值评定；c）表内t为连接处较薄的板厚。焊缝外观检验质量标准见下表：焊缝外观检验质量标准项次项目焊缝质量标准二级三级1气孔不允许直径小于或等于11.0mm的的气孔在1000mm长度度范围内不得得超过5个2咬边不要求修磨深度不超过0.55mm，累计计总长度不得得超过焊缝长长度的10%深度不超过0.55mm，累计计总长度不超超过焊缝长度度20%要求修磨的焊缝不允许4．焊接注意事项焊工必须取得相应项目的焊工合格证并在有效期内，焊接试验应由素质较好的焊工承担；焊接材料应具备齐全的材质证明书或质保书，验收合格后方可入库；焊条在使用前必须按规定烘焙，烘焙后的焊条应在恒温箱内保温，保温温度为100～150℃。焊条随用随取，烘焙过的焊条暴露在空气中超过4h后，应重新烘焙，焊条重复烘焙不得超过2次；手工电弧焊施工区域风速超过10m/s时，应采取有效的防风措施；施焊前清理干净焊缝坡口及其两边50mm范围内的油污、泥土、锈蚀等污染物；严禁使用有药皮脱落、焊芯锈蚀等缺陷的变质焊条；施焊前确认组装质量符合要求后，方可施焊，否则应予以修整；引弧应在焊道处进行，严禁在焊道区以外的母材上起弧；多层焊接宜连续施焊，每层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷和焊渣后再焊；焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧飞溅物，检查焊缝外观质量，合格后在规定部位打上焊工钢印。5．安全注意事项安全目标：无工亡、无重伤、无恶性险肇事故，千人负伤率小于0.5坚持“安全第一，预防为主”的生产方针，坚持“谁主管，谁负责”和“管生产必须管安全”的原则。执行建设部《施工现场安全检查评分标准》（JGJ59-99）及上海市《施工现场安全生产保证体系》（CDBJ-08-903-88）的要求全面落实各级人员责任制，提高个人的安全意识，确保安全生产。（1）施工前必须逐级进行安全技术交底，交底内容针对性要强，并做好记录，并明确安全责任制。（2）加强施工中的安全信息反馈，不断消除施工过程中的事故隐患，是预防和控制事故发生的重要方面。（3）加强雨季施工的防护措施，及时掌握气象资料，以便提前作好工作安排和采取预防措施，防止雨天对施工造成恶劣影响。（4）大风、大雨不得从事露天高空作业，施工人员应注意防滑、防雨、防水及用电防护。（5）加强台风的防护措施，台风来临前现场零散物品应集中，施工材料、工具回收入工具房内，施工废料集中安放在临时堆场，已安装结构节点固定，整体结构必须加固稳定。（6）由于焊接使用电焊机，故施工用电、照明用电按规定分线路接线，对于绝缘保护层裸露的线要严禁使用。（7）高处作业人员不得任意向下丢弃物件，特别是焊接剩余的焊条头，不得随意丢弃，所用的工具应放入工具袋内，余料和废料应沿专门运输通道运走。（8）结构件之间接头连接和焊接等高空连接工作，应搭设稳固可靠的临时工作平台。(9)作业前对脚手架、爬梯、悬挂式钢吊蓝等临时设施进行检查，确保万无一失后可使用。(10)高空作业下面不允许站人，防止高空坠落事故。做到“三不伤害”。高空作业必须设置安全绳。(11)脚手架搭设应遵守脚手架工程安全操作规程。6、文明施工目标：文明施工达标化工地。6.1、实行文明目标责任制，把环保指标以责任书的形式层层分解到有关单位和个人，列入承包合同和岗位责任制，建立一套懂行善管的环保自我监控体系。6.2、加强施工现场综合治理的检查和监控工作