钢结构埋弧自动焊接工程施工工艺标准

中国新兴建设开发总公司发布2004-05-01实施2004-04-10发布钢结构埋弧自动焊接工程施工工艺标准Q/ZXJZJ292—2004Q/ZXJZ中国新兴建设开发总公司企业标准ICS中国新兴建设开发总公司发布2004-05-01实施2004-04-10发布钢结构埋弧自动焊接工程施工工艺标准Q/ZXJZJ292—2004Q/ZXJZ中国新兴建设开发总公司企业标准ICS目次TOC\f\h\t”前言、引言标题，附录标识，参考文献、索引标题,章标题，附录章标题"HYPERLINK\l”_Toc68428569"1适用范围1HYPERLINK\l”_Toc68428570"2引用标准13术语1_Toc68428573"5施工准备16操作工艺1HYPERLINK\l”_Toc68428575”7质量控制18质量标准1钢结构埋弧自动焊接工程施工工艺标准适用范围本标准适用于建筑工程结构钢埋弧自动焊工艺及其相关技术要求引用标准钢结构设计规范(GB50017—2002）钢结构工程施工质量验收规范（GB50205—2001）建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300—2001)建筑钢结构焊接规程（JGJ81—2002）建筑钢结构施工手册溶化焊用钢丝(GB/T14957-1994）埋弧焊焊缝坡口的基本型式与尺寸(GB986)焊接用钢丝（GB1300-77）碳素钢埋弧焊用焊剂（GB5293—85)低合金钢埋弧焊用焊剂（GB12470—90）钢结构焊缝外形尺寸（GB10854—89)焊接质量保证钢熔化焊接接头的要求和缺陷等级(GB/T12469—90）钢焊缝手工超声波探伤和探伤结果的分级(GB11345-89)术语母材--被焊接的材料统称定位焊缝——焊前为装配和固定焊接接头的位置而施焊的短焊缝.余高——超出焊趾连线部分的焊缝高度.焊缝长度--焊缝沿轴线方向的长度。焊缝金属——构成焊缝的金属，一般是熔化的母材和填充金属凝固形成的那部分金属。船形焊——T型、十字型和角接接头处于平焊位置进行的焊接。焊道——每一次熔敷形成的一条单道焊缝。角焊缝——沿两直交或近似直交焊件的交线上的焊缝。T型接头—-一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头。材料要求埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂型号分类根据焊丝-焊剂组合的熔敷金属力学性能、热处理状态划分。焊丝—焊剂组合的型号编制方法如下:字母“F”表示焊剂;第一位数字表示焊丝—焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的最小值；第二位字母表示试件的热处理状态，“A”表示焊态，“P”表示焊后热处理状态；第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功部小于27J时的最低试验温度；“—"后面表示焊丝的牌号，焊丝的牌号按GB/T14957。完整的焊丝—焊剂型号示例如下:焊丝的化学成分应符合表1规定焊丝化学成分(%)焊丝牌号CMnSiCrNiCuSP低锰焊丝H08A≤0。100.30~0。60≤0。03≤0。20≤0。30≤0.03≤0。030≤0。030H08E≤0.020≤0.020H08C≤0.10≤0。10≤0。015≤0。015H15A0。11~0.180。35～0.65≤0.20≤0.30≤0.030≤0.030中锰焊丝H08MnA≤0.100。8～1.10≤0。07≤0.20≤0。30≤0。20≤0.030≤0.030H15Mn0。11～0.18≤0.03≤0.035≤0.035高锰焊丝H10Mn2≤0。121.50～1.90≤0。07≤0。20≤0.30≤0。20≤0。035≤0。035H08Mn2Si≤0。111.70～2。100.65～0。95H08Mn2SiA1。80~2。10≤0.030≤0。0301.如存在其它元素，则这些元素的总量不得超过0。5％。2。当焊丝表面镀铜时，铜含量应不大于0。35%。3.根据供需双方协议,也可生产其他牌号的焊丝。4。根据供需双方协议，H08A、H08E、H08C非沸腾钢允许硅含量不大于0.10%.5.H08A、H08E、H08C焊丝中锰含量按GB/T3429。焊丝尺寸要求焊丝尺寸应符合下表规定。焊丝尺寸(㎜）公称直径极限偏差1。6、2。0、2。50-0。103。2、4。0、5.0、6.00—0.12根据供需双方协议，也可生产其他尺寸的焊丝。焊丝表面质量焊丝表面应光滑,无毛刺、凹陷、裂纹、折痕、氧化皮等缺陷或其他不利于焊接操作以及对焊缝金属性能有不利影响的外来物质。焊丝表面允许有不超出直径允许偏差之半的划伤及不超出直径偏差的局部缺陷存在.根据供需双方协议,焊丝表面可采用镀铜，其镀层表面应光滑，不得有肉眼可见的裂纹、麻点、锈蚀及镀层脱落等。焊剂要求焊剂为颗粒状，焊剂能自由地通过标准焊接设备的焊剂供给管道、阀门和喷嘴。焊剂的颗粒度应符合下表规定。但根据供需双方协议的要求，可以制造其他尺寸的焊剂。焊剂颗粒度要求普通颗粒度细颗粒度〈0。450mm（40目)≤5％<0。280mm（60目）≤5％>2。50mm(8目）≤2%>2.00mm(10目)≤2%焊剂含水量不大于0。10%。焊剂中机械夹杂物（碳粒、铁屑、原材料颗粒、铁合金凝珠及其他杂物）的质量百分含量不大于0.30％.焊剂的硫、磷含量焊剂的硫含量不大于0.060％，磷含量不大于0。080％。根据供需双方的协议，也可以制造硫、磷含量更低的焊剂。焊剂焊接时焊道应整齐，成形美观，脱渣容易。焊道与焊道之间、焊道与母材之间过渡平滑，不应产生较咬边现象。焊丝—焊剂组合焊缝金属要求焊丝—焊剂组合焊缝金属射线探伤应符合GB/T3323中Ⅰ级。熔敷金属拉伸试验结果应符合表4规定.拉伸试验焊剂型号抗拉强度σb（MPa）屈服强度σb(MPa）伸长率δs（％)F4××-H×××415~550≥330≥22F5××—H×××480~650≥400≥22熔敷金属冲击试验结果应符合表5规定。冲击试验焊剂型号冲击吸收功（J）试验温度（℃)F××0-H×××F××2-H×××F××3-H×××F××4-H×××F××5—H×××F××6—H×××≥270—20-30-40-50-60焊丝、焊剂检验规则焊丝、焊剂由制造厂质量检验部门按批检验.批量划分每批焊丝应由同一炉号（优质焊丝按同一炉号及同一热处理炉号），同一形状、同一尺寸、同一交货状态的焊丝组成。每批焊剂应由同一批原材料,以同一配方及制造工艺制成。每批焊剂最高量不应超过60t.取样方法焊丝取样，从每批焊丝中抽取3％，但不少于2盘(卷、捆），进行化学成分、尺寸和表面质量检验。焊剂取样，若焊剂散放时，每批焊剂抽样不少于6处。若从包装的焊剂中取样，每批焊剂至少抽取6袋，每袋中抽取一定量的焊剂，总量不少于10kg。把抽取的焊剂混合均匀，用四分法取出5kg焊剂，供焊接试验件用，余下的5kg用于其他项目检验。验收每批焊丝质量按上述焊丝质量要求验收。每批焊剂质量及焊丝-焊剂组合的熔敷金属力学性能检验,以直径4.0㎜或5.0㎜的焊丝检验结果判定.复验任何一项检验不合格时,该项应加倍复验。当复验拉伸试验时，抗拉强度、屈服强度及伸长率同时作为复验项目。试样可在原试件或新试件上截取。加倍复验结果应符合对该项检验的规定。埋弧焊焊丝和焊剂的选用见表6焊接母材要求采用埋弧焊接的母材应按《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81—2002）规定进行焊缝坡口处理。施工准备钢材准备钢材进场后,应按规定要求进行验收.对于重要结构,为提高装配精度，减少焊接变形，钢板在加工前应进行矫平和预处理.钢材的切割加工钢材的切割有各种方法,一般用于建筑钢结构的钢材切割，主要有利用化学反应的气割和电弧切割，从气割机的使用性能上又分为手工切割和自动切割。在手工或自动气割中，为了要得到良好的切割断面，主要应注意如下各点：根据板厚选择适当的割嘴孔径、氧气和乙炔气体的压力、切割速度等切割规范。认真清理切割氧气小孔和预热焰孔，使切割气体均匀流畅。保持正确的割嘴高度和角度。使用纯度高的气体。彻底清除母材表面的氧化皮和铁锈等。钢材的坡口加工坡口加工是焊接前的重要工序，其形状和尺寸精度对焊接质量有很大的影响。焊接坡口原则上必须采取自动切割和机械加工.手工切割的形状精确性较差,往往只适用于薄板和个别部位。如果切割不当,会产生凹凸不平的切割断面（气割缺口),在这些部位进行焊接时，便容易造成夹渣和未焊透等缺陷，所以必须充分注意根据切割规范选择合适的切割方法,包括割嘴的选定、气体和氧气流量的调整和切割速度等的选择等.切割面产生深缺口的时候,必须用砂轮机整修平整,或进行堆焊后再用砂轮机整修。焊接材料准备焊接材料选择和匹配根据被焊接的钢种的化学成分、机械性能、板厚、接头形式和结构的工作条件出发进行选择。焊接材料进厂后应按规定的要求进行验收检查。焊接材料的使用和管理,是保证焊接质量的一个十分重要的环节.需要烘焙的焊接材料必须严格按照焊接材料制造厂规定的烘焙温度和保温时间进行烘焙；烘焙时应随炉放入标有所烘焙焊接材料的名称或代号的铁制标记牌，以免烘焙后混号.见表6.构件的组装构件组装是焊接前的重要工序。构件组装过程中必须特别注意的是：板的错位、坡口角度和根部的间隙等。板的错位大，就容易产生裂纹、未焊透和夹渣等现象；坡口角度过小，容易发生未焊透等焊接缺陷;间隙过小则容易出现夹渣和未焊透等缺陷。因此，构件组装时要对组装精度认真检查。见表7。常用埋弧焊焊丝和焊剂的选用类别适用母材焊丝牌号焊剂牌号低碳钢A3、A3F、A3JH08A焊剂431H08MnA焊剂230H08Mn2焊剂13015，20H08AH08MnA焊剂431H10Mn2焊剂23015g，20gH08MnAH08MnSi焊剂431σS=290Mpa级低合金钢09MnV,09Mn209MnSi,12MnH08AH08MnA焊剂230H08Mn2H08MnA焊剂230σS=340Mpa级低合金钢16Mn,16MnCu16MnRe,14MnNb不开坡口对接H08AH08MnAH08Mn2焊剂431焊剂230焊剂130中厚板开坡口对接H08MnAH10Mn2H10MnSi焊剂430焊剂431σS=390Mpa级低合金钢15MnV15MnTi14MnMoNb不开坡口对接H08MnA焊剂430焊剂431中板开坡口对接H10MnSi,H10Mn2厚板深坡口H08MnMoA焊剂350焊剂250σS=440Mpa级低合金钢15MnVN14MnVTiReH08MnMoAH10Mn2H10Mn2Si焊剂430焊剂431焊剂350σS=490Mpa级低合金钢18MnMoNb14MnMoVH08An2MoAH08Mn2MoVAH08Mn2NiMo焊剂350焊剂250σS=590Mpa级低合金钢12MnNi3CrMoV12MnNiCrMoVCuH10MnSiMoTiH08MnNi2CrMo焊剂350σS=690Mpa级低合金钢14MnMoNbBH10Mn2Ni2CrMo焊剂350焊接装配接头的精度名称图例允许公差GBJ205—83T型接头装配间隙e（填脚焊）e≤1mm搭接接头装配间隙ee≤1mm衬板装配间隙ee≤1mm对接接头的错位e4＜t≤8mm:e≤1.0mm8＜t≤20mm:e≤2.0mmt＞20mm：e≤t/10且≤3.0mm根部间隙（背面刨槽）e0＜e≤1mm钝边e1mm坡口角度△a△a≤±50定位焊定位焊是在焊接前进行零件组装时，为了保证产品的正确尺寸，将零件固定,使之符合胎具形状，而先在适当部位加以间断焊接的工序，也较装配焊接或定位点焊。定位焊缝必须是没有焊接缺陷的,因为它是正式焊缝的一部分。定位焊缝所用的焊接材料的型号，应与正式焊接的材料相同，工艺要求相同；有时为了避免产生裂纹，正式焊缝有预热要求时，定位焊缝的预热温度应高出正式焊缝焊接时的预热温度约50℃。定位焊缝必须由具有焊接合格证的电焊工人操作;定位焊的操作方法应采用回焊引弧、落弧填满弧坑，焊缝的长度，如设计未作要求，一般应按受力焊缝（设计焊缝）焊脚尺寸的7倍计算焊缝长度;定位焊缝的焊脚尺寸不宜超过设计焊缝焊脚尺寸的2/3。见表8.定位焊缝标准长度钢板厚度（mm）定位焊最小长度（mm）3。2以下403.2～2550≥2570定位焊的间距与接头情况、板厚、结构形式有关，不能一概而论；一般在长接缝时,每隔300mm作一个定位焊接比较适当。定位焊的位置必须避免选在产品的棱角、端部等强度和工艺上容易出现问题的部位。另外当为T形接头时,最好从两面对称焊接。引弧板、引出板和背面衬板在对接焊接和T形角焊缝的起弧和熄弧端,电弧不稳定，容易出现焊接缺陷。为了避免这类的缺陷，取得质量可靠的焊缝金属，在焊接接头的两端要求安装与母材相同材料的引弧板和引出板进行焊接。另外，为了保证完全焊透,在焊接接头的反面垫以与母材相同材料的钢板，这种垫板称作背面衬板。引弧板、引出板的坡口应与母材坡口形状相同，其长度根据焊接方法和母材厚度而定，见表9。引弧板、引出板长度焊接方法引弧板、引出板长度半自动焊40～60埋弧自动焊≥100引弧板、引出板在焊接后，如果在结构上或施工中没有妨碍，可以将其保留，但一般都应用气割等将其割掉，气割时在离母材5㎜处割断，并用砂轮机修磨平整;严禁用锤打掉.单面焊接时，背面的衬板和焊缝金属成为一体,因而在安装背面衬板时应将它与坡口处的母材底面密贴，否则将影响焊缝质量。焊接区域的清理组装构件前，对于所有构件焊接坡口切割面与切割面两侧50㎜左右范围内，以及待焊接的母材表面处的氧化皮、铁锈、油污、水份等妨碍焊接的物质，均应清理干净，要求露出金属光泽。构件组装后，对已清理的区域应注意保护，若在施焊前又出现有重新锈蚀的现象,或存在水份、灰尘等有害杂质时,应重新清理。清理方法可采用喷丸除锈、砂轮打磨、钢丝刷清刷等方法。在使用砂轮打磨过程中不允许施加过大的压力,以免过热而损伤母材。对于焊接坡口内及其表面区域的水份和油污等，可以用氧乙炔火焰加热的方法清除，但注意在加热过程中不允许温度过高以免损伤母材。对焊剂流出可能接触到的钢材表面应在焊接前清除浮锈,以免回收焊剂时浮锈混入焊剂内。焊接胎夹具焊接应尽可能采用胎夹具进行，以便有效的控制焊接变形,并尽可能使主要的焊接工作处于水平位置状态下进行。焊接胎夹具按采用的目的分为强制固定焊接部件和变换工件两类。当焊接部件的厚度较薄，外形固定,数量较多时，使用强制固定夹具能提高效率。一般焊接中常用的胎夹具是属于在焊接过程中能使被焊构件变换方位的胎架或旋转工作台等.操作工艺施焊条件对于首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等,应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺.正确选用适合与钢材匹配的焊接材料（焊丝和焊剂）。选择合适的接头形式和尺寸,装配时应保证坡口的装配精度要求。保持良好的坡口表面状态。对接接头埋弧自动焊参数见表10对接接头埋弧自动焊参数板厚(㎜）焊丝直径（㎜）接头型式焊接顺序焊接电流（A）电弧电压（V）焊接速度（m/min）84正反440～480480～53030310.50104正反530～570590~64031330.63124正反620～660680~720350.420。41145正反830～850600～62036～3835～380。420.751645正反正反600~650650~680830～850600～62036～3838～4036～380。420。330.75185正反85080036～380。420。502045正反正反780~820700～75029～3236～380.330.46206正反92585036380。45板厚（㎜)焊丝直径（㎜）接头型式焊接顺序焊接电流（A)电弧电压（V）焊接速度(m/min)226正反1000900～95038～4037～390.400。622445正反正反700~720700~75080090036～3834380.330。30.27284正反82030～320.273046正反正反750～800800～850800850～90036～38360.300.25厚壁构件多层埋弧焊接对壁厚焊件及线能量明感的钢材宜采用多层埋弧焊，其典型坡口见图1。典型坡口多层埋弧焊焊接时，首先用埋弧焊自动焊或手工电弧焊焊满背面的V型坡口，如用自动埋弧焊时，钝边a取7。0㎜。V型坡口焊完后，再进行正面焊缝的多层埋弧焊，其工艺参数可按下表选用。当焊件很厚时可采用双U型坡口，进行双面多层焊，其工艺参数也可按表11选用.壁厚多层埋弧焊工艺参数焊丝直径（㎜）焊接电流（A）电弧电压(V)焊接速度（m/min）交流直流4600～70036～3834～360.4~0.55700~80038～4236～400.45～0.55搭接接头的自动焊宜按表12选定焊接参数搭接接头自动焊焊接工艺参数板厚(㎜）焊脚（㎜）焊丝直径（㎜）焊接电流（A）电弧电压（V)焊接速度（m/min)a(㎜)α（o）简图66º—1453032～340。75055～6087465032～340.751.5~2。055～60107460032～340。751。5~2。055～60126578032～3511。5～2。055～60T型接头的单道自动焊焊接参数宜按下表采用.T型接头单道自动焊焊接参数板厚（㎜）焊丝直径（㎜）焊接电流（A)电弧电压（V）焊接速度（m/min）送丝速度（m/min）a（㎜)b（㎜）α(o）简图64～5600～65030~320.70。67～0。772～2。5≤1.06084～5650~77030～320.420.67～0。832.0～3。01.5～2。060船形位置T型接头单道自动焊焊接参数宜按表14选用。船形位置T型接头单道自动焊焊接参数焊脚（mm）焊丝直径（mm）焊接电流(A）电弧电压（V）焊接速度（m/min）62450～47534～360。6783550～60034～360。54575～62534～360。5103600～65034~360.384650～70034～360。38125775～82536～380.3除按以上各条确定焊接参数外，焊接前尚应按工艺文件的要求调整电流、电压、焊接速度、送丝速度等参数后方可正式施焊。焊接区应保持干燥，不得有油、锈和其它污物。埋弧焊每道焊缝熔敷金属横截面的成型系数(宽度与深度之比）应大于1。质量控制影响焊接质量的因素焊丝直径的影响在焊接电流、电压和速度不变的情况下，焊丝直径将直接影响到焊缝的熔深，随着焊丝直径的减小,熔深将加大,成型系数减小.不同直径的焊丝适用焊接电流的范围如下图所示。焊丝倾斜的影响焊丝倾斜角度和熔深的关系见表15所示，焊丝前倾时，熔深大;焊丝后倾时，熔深浅，熔宽大。焊丝倾斜的影响焊丝角度前倾15o0o后倾15o焊缝形状熔深深普通浅焊缝高度高普通低焊缝宽度窄普通宽示意图焊接电流的影响对焊缝熔深大小影响最大的因素是焊接电流。一般随焊接电流的增大，熔深将增加。电弧电压的影响电弧电压低时，熔深大、焊缝宽度窄；电弧电压高时，熔深浅、焊缝宽度增加；过分增加电压，会使电弧不稳,熔深减少,容易造成未焊透，严重时还会造成咬边及气孔等缺陷。焊接速度的影响如焊接速度增加，焊缝的线能量减少，使熔宽减少、熔深增加，但继续加大焊接速度（大于40m/h)，反而会使熔深减少。焊接速度过快，电弧对焊件加热不足，使熔合比减少,还会造成咬边、未焊透及气孔等缺陷.焊剂的撒布、回收和粒度的影响焊剂的撒布高度对焊缝表面成型有很大影响。一般焊剂的撒布高度在25~40mm之间较合适。露天作业时，散布高度应适当降低。焊剂在回收反复使用时应避免混入氧化皮和尘土.焊剂的粒度按使用电流的范围选用.一般高电流时，粗粒度的焊剂容易引起保护不足，而出现气孔和焊缝表面成型不良等现象；低电流时，细粒度的焊剂气体流出不够，焊缝表面容易发生压痕。焊件倾斜的影响埋弧自动焊有时根据构件的需要要进行倾斜焊接，上坡焊时，熔深及焊缝增高量增大,熔宽及成型系数减少，形成窄而高的焊缝,并且易产生气孔、咬边等缺陷;下坡焊时，熔深减少,焊缝增高量降低,如表16所示。焊件倾斜上坡焊αo〈6~8oαo〉6～8o示意图焊缝断面形式下坡焊αo〈6～8oαo〉6~8o焊缝断面形状7.2埋弧自动焊的焊接缺陷和防止措施见表17。质量标准碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、Ⅱ、Ⅲ类钢材应在完成焊接24h以后，Ⅳ类钢材应在焊后48小时方准进行焊缝探伤检验.焊缝施焊后应在工艺规定的部位打上焊工钢印。焊丝、焊剂等焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)的规定。焊丝、焊剂等在使用前，应按其产品说明书及焊接工艺文件的规定进行烘焙和存放。检验方法：检查质量证明书和烘焙记录。焊工必须经考试合格并取得合格证书。持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊.检验方法：检查焊工合格证及其认可范围、有效期。对于首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定,并应根据评定报告确定焊接工艺.检验方法：检查焊接工艺评定报告。设计要求全熔透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验,超声波探伤不能对缺陷作判断时，应采用射线探伤,其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》(GB11345）或《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》(GB3323)的规定.一级、二级焊缝的质量等级及缺陷分级应符合下表18规定。检验方法：检查超声波或射线探伤记录。T形接头、十字接头、角接接头等要求熔透的对接和角对接组合焊缝，其焊脚尺寸不应小于t/4；设计有疲劳验算要求的吊车梁或类似构件的腹板与上翼缘连接焊缝的焊脚尺寸为t/2,且不应大于10㎜.焊脚尺寸的允许偏差为0㎜~3㎜.检验方法：观察检查，用焊缝量规抽查测量.焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。检验方法：观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查，当存在疑义时，采用渗透或磁粉探伤检查。埋弧自动焊的焊接缺陷和防止措施缺陷产生缺陷原因防止措施裂纹焊丝和焊剂的匹配不当（如果母材含碳量高，则熔敷金属含锰量减少）焊接区快速冷却致使热影响区硬化由于收缩应力过大产生打底焊道裂纹母材的约束过大，焊接程序不当焊缝形状不当,与焊缝宽度相比增高过大（由于梨状焊缝产生的裂纹）冷却方法不当由于沸腾钢产生的硫致裂纹择匹配合适的焊丝和焊剂,对碳含量高的母材采取预热措施增加焊接电流，降低焊接速度，对母材预热增加打底焊道的宽度制定合理的焊接工艺和焊接程序降低焊接电流和增加电弧电压，使焊缝宽度和增高同步进行。进行焊后热处理选择匹配合适的焊丝和焊剂咬边焊接速度过快衬板不当电流和电压不当焊丝位置不当（在水平填角焊的情况下）选