Gr低合金高强结构钢焊接施工工法

Gr60低合金高强结构钢焊接施工工法Gr60级低合金高强度结构钢为国内首次在建筑钢结构上使用钢材，符合美国材料标准ASTM903／913M一97Gr60标准，相当于国内钢材标准中的Q420级钢。由于Gr60钢为国内首次使用，目前尚无成熟的规范及焊接工艺参数作参照，焊接不确定性因素多，难度较大。探索总结Gr60级钢的使用，对于推动Q420低合金高强度结构钢在国内建筑钢结构的应用，从节约资源的角度上符合我国的可持续发展国策，对于本企业乃至国内建筑钢结构行业的良性发展，均具有积极的创新意义。1工法特点1.1Gr60属低合金高强度结构钢，能大幅度提高结构杆件的承载力，减小了杆件截面面积，从而减小自重，增加建筑空间。1.2Gr60钢对于需验算疲劳的焊接结构具有一40℃冲击韧性的合格保证，使其应用范围和结构可靠度得以扩大。1.3Gr60级钢的焊接性能优于国内工程中正在大量使用的Q345钢。现场安装施焊操作较易控制。在常温及低温下，Gr60级钢的预热温度较之同条件下的Q345钢低；并且，在负温下，只需对板厚在lOOmm以上的钢材采取低温度的后热措施。1.4焊接施工过程须严格按照既定的焊接工艺指导书的工艺参数及焊接规定进行施工，对焊接速度、预热温度、层问温度、后热温度、保护气体的气压与流速等严格控制，方能保证焊接质量。1.5已经过一15℃条件下冬期施工焊接工艺评定和一7℃下冬期施工实践，寒冷地区冬期也可施工。1.6本工法是在完成北京新保利大厦工程基础上总结编写的，因此实用性很强。2适用范围适用于Gr60级低合金高强度结构钢进行CO2气体保护焊的各种焊缝连接形式。3工艺原理根据Gr60钢化学成分及力学性能进行可焊性分析与试验，在依据国外规范标准对此类钢材的焊接性的指导意见基础上，结合国内在高强钢CO2气体保护焊方面的焊接施工工艺，按照国内焊接规范的规定，进行常温及负温下典型焊缝形式的现场工艺评定试验，以取得指导现场焊接操作的适用的工艺参数。Gr60钢的焊接性分析与试验包括下述内容：3.1焊接性计算与分析：采用碳当量和冷裂纹敏感指数评估钢材的焊接性和确定预热温度；3.2焊接性的直接试验：z向拉伸性能试验、Cramfield层状撕裂试验；3.3焊接接头性能试验：对焊评试件进行外观、无损探伤、横向拉伸、横向弯曲、全焊缝拉伸、冲击(焊缝、热影响区)、熔敷金属化学成分分析及力学性能试验；3.4焊缝的残余应力检测与有限元分析：采用国际先进的钢弦应变计进行杆件焊接残余应力监测，对于H型截面构件的残余应力，为验证测量结果，采用大型有限元软件ANSYS来分析H型截面构件的残余应力分布。4.1工艺流程4工艺流程明Gr6遥0传钢焊接工艺流突程图5操作要点幼s.鼻1咐焊接施工准备焊接工艺评定触波贿针闷对解Gr6划0捞级的焊缝接头醒形式，根据《诚建筑钢结构焊勿接技术规程辈》拳(JGJ81拒-2002重)砌的具体规定，嗓组织进行焊接容工艺评定，确核定出最佳焊接差工艺参数，制谈定合理、详细切的工艺措施和屠工艺流程。辣焊接材料、设牙备的准备酬.距1者钢结构现场焊卡接施工所需的牵焊接材料和辅惕材均应有质量翅合格证书。采起用的焊接材料梢和焊接设备技红术条件应符合消国家标准，性师能优良踪。吗CO沟2驰气体纯度应不制低颈于棕99.9映5盗％，含水量应饰低局于搜0.0攀5雨％，瓶内高压铁低集于睁1MP港a亚时，应停止使抱用。味.2CO瓜2辰气体保护焊设扎备应运转正常惭。焊机电压、乡电流应处于焊酒接工艺评定指睛导书的规定，催电流地线压紧益牢固，接触可多靠，电缆及焊道丝无破损，送柳丝机应能均匀如送丝，气管应章无漏气或堵塞亏。圾5.闹2遭主要焊接工艺在参数另你剖严格控制预热巨温度和层间温浑度，借以改善局接头的塑性；校同时，可以预盖防由根部冷裂廊纹引发的层状总撕裂。预热采较用多头加热器革进行加热，焊酿缝层采用多层遣多道焊。根据蓝焊接工苍艺试验，部分存有代表性的焊死接工艺参数，锹如弱表辉5.灭2淹所示。表5.2泳焊道还焊接方法帆填充材料刃焊接电流浸电弧电压仰焊接速度宴牌号锄直径腐极性槐电流犁(变A)灰(示V)番(替mm烦／高min)若封底焊昌C02沉气体保护焊晚JM贩一村60醉1.2mm昨直流反接最300扬38确350~40编0称中间层亭CO罩2宾气体保护焊却JM留—涛60海1.2mm宁直流反接夜320边40椅350然～家400疏盖面层特CO2葬气体保护焊担JM室—剥60酿1.2mm停直流反接饼300浊38歇350庄—眯400剥5.标3逢预热、层温与怎后热和预热焊接时，金应根据工作地港点的环境温度插、钢材材质和果厚度，选择相律应的预热温度贷，用特制烤丢枪对坡口及其捏两侧各廊2攀倍板厚且不小尤于视lOOm仆m营范围内的母材染，均匀加热至总规定温度，并撕用电子测温仪鼻量测，防止温考度不符或表面株局部氧化。具嗽体预热温度要伐求，详见直表夜5.3.便1直。表蝶洋厚刮度决t扑（拾mm)文f葵≤吓80届80土<骨口诵≤戴125桶多预热温度歉(第℃出)泊80桂100凡炼婶其预热温度比扁相同厚度厚的毫Q34喘5背钢点低仁20改-4糠0骂℃响。层温贞普旨焊接时，焊缝局间的层间温度允应始终控制随在仔12极0志～臂15谦0趁。尺C量之间，每个焊锈接接头宜一次沾性焊完。后热与保温夏融评为了保证焊缝杀中扩散氢有足糖够的时间逸出扁，避免产生延煤迟裂纹，焊后困必须对板材厚但度所≥津100mm击的银GR6骄0副级钢材，采取仙一定的后热处光理措施。加热仍完毕后，包保镜温石棉被进行荐保温，使焊缝蚕缓慢冷却，借探以降低焊缝接步头的冷却速度却。该恒温时问巧段，按每钥25mm旅板演厚凉1市h孩计算。具体后敬热温度要求，泉详见表航。表桃I扩厚度，碑(争mm)蒸，廉f督≤洪100显1()o<筑f转≤同125工I描后热晨j"莲臆厅El舞度根(植℃婚)晴无需进行后热关180双—暑200浓后热温度比相惧同厚度的倘Q34辅5起钢，降则低雹2塔0墙～膨5燃0仅℃愉。女5.森4旁典型节点焊接课顺序框压H田型柱一柱焊接乓顺序处.仆1饲腹板为裙单肌V盯型坡口焊缝时珍，焊接顺序见摔下图：沿图羡1拉(杨腹板单巧坡颤)沾猜图乐2妥(敲腹板单源坡胞)算第一川步窜A扰、久B篇两名焊工同时绸在翼缘施焊告，恶船第二狸步愿A贩焊工焊接腹板尖，完全焊完阔焊例至扒1锅／粘3钻板厚：挠图哗3掘(帽腹板单双坡六)阿第三隐步锹A醉、硬B丽两名焊工同时漏在翼缘施焊，丙完全焊完揪。各微.误2板腹板厦为筑K扛型坡口焊缝时觉，焊接顺序见拆下图：部图冶1岁(材腹统板申K味坡干)震全图作2利(蛛腹黑板生K始坡偷)浊第一毒步匠A贤、六B额两名焊工同时慕在翼缘施焊奖.做焊片至绘1增／返3衬板厚。第二洋步竹A游焊工焊接单侧浓腹板，焊胡至叹1勺／镜3女板厚。触第三步近A喉、浓B呢焊工同时焊接揭翼缘，完全焊爷完愉。鱼仙第四步清根后脉，黄A街、际B锁焊工同时焊接随腹板，完全焊萍完。稼饰抛5攀.4.2慨身H烛型梁一柱节点帐连接顺序奴辩H昌型梁与柱的连狂接采取栓焊连兔接时，应遵循永先栓后焊的施路工顺序。采取披全焊连接时，厅应先焊接翼缘牵板，焊接顺序已为：先焊下翼求缘，后焊接上烧翼缘；当腹板若厚度超过拔30mm拴以上时，翼缘恶腹板轮流施焊胜。下翼缘焊接鲜通过腹板的圆册弧孔时，各道伴次焊缝的熄弧烛点要适当错开班，以避免夹渣疼等缺陷。负钞H饥型梁一柱节点价连接顺序见下睁图：酿1)兴A案焊工焊接梁下璃翼缘，完全焊灾完痛2)蒸A扩焊工焊接上翼决缘，完全焊雨完怕3)津A爽焊工焊接腹板梦，完全焊完借5.是5均焊接检验株信行钢结构焊缝冷刺却到环境温度滋，在焊酱毕束24晴h倡后提惕交油u井T羡检验前均需进熄行绕10洲0根％外观检验。冶质量标准应符勒合设计要求及士现行规范规定永。焊缝在完成母外观检查、确狱认外观质量符辰合标准后，按羊设计要求进行丽超声波无损检悟测。史6够材料及施工机妈具剖6.绪1持材料：钢材贿岛璃钢材的化学成派分和力学性能凡应满足国家标术准裤(G券B堪／命T1591球)鸭对建筑用钢材杀的要求，钢材棒应具有抗拉强剖度、伸长率、叶屈服强度及硫明、鳞、碳含量坐的合格保证。垃其中钢材强屈恒比不小滤于涂1.泼2姑，应有明显屈恶服台阶，伸长闯率应大漆于陆2赖0很％，应有良好生的可焊性。裤黑漆北京新保利大来厦工程所用进鲁口钓Gr6毛0盏钢材交货状态尝为正偶火熟+驶自回火状态。眨钢材化学成分粮及力学性能如蛮表谦所示。表千化学成分明(莫％下)锈和力学性塑能恢≥喜Gr60牢C园≤责(触％桥)飘Mn傻(饮％限)障Si亡(盗％准)园S敞(送％站)碧P象(鹰％柴)扑σ获s铸(命MPa)高σ今b(察MPa)骤σ捞5(遥％玉)阶ψ鸦(睁％铺)梅AkV森(氧J)脆标准要求孕O沫.状14像1.60招0.1~0.休4我O证.创03辛0.03扰360展520绳19弓25仇37圈合格证狠O狮.亮10阻1.43殿0.20辉0.029述O魔.拒013拳365豪589纲21葡35括68骆.蚊1驳气体保护焊焊赚丝：焊丝型号圣：箩ER5晶0艰一铜G忆；牌号公：死J疮M分一危6碑0威。其质量应符厚合标准国标《粘气啄体保护焊用钢德丝》任(G肠B际／叹T1495吉8芽)极的要求。仔.锦2许保护气体：采探用登的覆C店0贼。纯度不低兵于侵99.9萍5越％膏(袍体积损比陆)忙，含水量小雁于鸡o.0葡5严％毛(耐重量类比柔)驴。晓其他辅材：搭谈设焊接防护棚鹰所需脚手管及伪扣件、石棉布万、彩条布、多局层板等，后热挂保温用石棉被怖等。批6.吗2涝施工机具袖称极以一个典型友的促H从型柱节响点渔C0槽2馅气体保护焊为粘例，如享表症6.居2魔。表6.2焰序号潮名芒羊称符型号与规格抵单位耍数量次l喜C02界半自动电弧焊块机森SD所一窑500ICY绣台煌2劳2雄碳弧气刨枪捷W-敢-500A容型米把册1虹3斜特制烤枪贴多头型农把纠2屋4庙氧气瓶、乙炔急瓶楚/哀瓶筐若干带5冠C02尤气瓶晴/层瓶偷若干足6构电子侧温仪网0济~日900汽℃泼台组2拍7政超声波探伤仪烘CTS师一定22夫台绵1起7.寿1眼劳动组织7劳动组织思以倚—序个典型的正H福型柱节纵点云CO椅2口气体保护焊为画例，不包括进堡行相关技术管撞理的人员。如株表枝7.睡1耍。三额滋表律7.1益类别另班长烟电焊工旷架子工苏辅工协合计斩人数胶l崇2叮2缠2丽7族8纠安全环保与职别业健康今8.育1按安全措施宝焊接设备外壳罪必须有效的接况地，每台用电汗设备应有各自尤漏电保护开关厚，必须实沈行促“饰一机一功闸泡”暮制。记焊工工作时，祸必须穿戴防护治用抓品糖(耻工作服、手套经、防滑鞋、防管护眼镜聪等痒)斗，高空作业必舒须挂安全绳和趴安全带。午乙炔发生器必政须设有防止回夫火的安全装置类、保险链，乙兔炔发生器不得慢放置在电线的豪正下方，与易滩燃易爆物品和溜明火的距离不并得少于像10m页。氧气瓶应有斩防震胶圈，旋担紧安全帽，避巡免碰撞和剧烈章震动，防止曝尊晒。闲焊接操作面下玩放接火盆，防耀止火花飞溅，副操作面准备好扑灭火器释材。点火时，广焊枪口不准对稀人。正在燃烧企的焊枪，不得疯放在工件及地撑面上。带有乙吃炔和氧气时，呼不准放在金属付容器鸭内，以防气体丧逸出，发生燃甩烧事故。歉8.约2渴环保与职业健岩康要求照对操作者进行势岗前培训，了齐解环保与职业蛛健康要求伯。栗8.2.省2乡为减少焊接时竹产生的有毒气右体对操作者的老伤害，操作者熊必须佩戴必要达的劳保用具治。闸8.2.垒3最焊接时的防护巩棚应采取措施愿，减少焊接时换的声光污染杠。蹦8.2.光4愉焊接过程中产崇生的废液、废每渣应统一处理院，不得随意乱冤倒。9质量要求览9.鹊1礼焊接的质量控途制措施彩焊前检查接头腊坡口角度、钝严边、间隙及错棚口量，均应符墓合要求。坡口铅内和两侧的锈异斑、油漆、油每污、氧化皮等招，均应清除干关净。膛装焊垫板或引阴弧板，其表面位应清洁，要求优与坡口相同，赚垫板与母材应逝贴紧，引弧板扫与母材焊接应培牢固。焊接时晕，不得在坡口波外的母材上打秤火引弧。骡第一层的焊道窃，应封住坡口带内母材与垫板合的连接处，然兴后逐道逐层累移焊至填满坡口清。每道焊缝焊输完后，都必须纠清除焊渣及飞循溅物；出现焊宽接缺陷，应及誓时磨去并修补嚼。丸遇雨、雪天时胶应停焊，构件患焊口周围及上绢方应加以遮挡卵。风速超过聚2m匪／平s挂时，应设防风咐棚或采取其他控防风措施。一华个接口必须连误续焊完，如不蛾得已而中途停碑焊时，再焊之债前，应重新按霉规定加热。须9.宽2强焊接质量管理鸦措施零焊接质量受材价料性能、工艺勇方法、设备、衰工艺参数、气弯候和焊工技术币及隋绪的影响燥，各个环节紧牲密必须配合，依并以完善的制紧度和组织作保宝证，做好质量汤管理工作。泉现场专业人员谷要按管理制度她施工，对施工搭人员进行技术持交底，并编制愁焊接工艺卡，贼贴在焊接部位雀，便于每个焊冲接人员明确操只作要领、材料切使用和质量要农求，严格按预谦定的工艺施工缝焊接他。施工中，认惰真执行三检制结，焊工应做好贼焊接前和焊接贸中的记录。专饥职人员检查时积，应逐条焊缝今检查验收，做患好记录。经超脉声波检测人员痒检验合格后，悔填写评定表。畜1旨0订效益分析庄屋诞通过对进钳口街Gr6体0鄙级钢的成功应轨用表明床，集Gr6君0建级钢材与现在蚂在施工中应用痰最多膨的府Q34以5瑞级钢材相比，请在相同承载力态条件下可节省怜钢材桨约依2沿6互％。开发应用绸高强度等级钢徒，死如恨Gr6商0楚级钢，可以减絮小构件横截面抚积，加大建筑仿空间；增加柱湿分节长度，减困少了焊材用量芳，节约塔吊台槐班探.押缩短工期；减屠小构件自重，骑降低安装工作雹量和基础造价貌，也缩短了工勇期；可以节约袄大量的矿产资赵源，有利于环驱境保护和生态潜平衡。北京新投保利大厦工程藏业已获得结构贺长城杯金奖等摇奖项，所积累柳的焊接方面的组数据将作为补个充《建筑钢结景构焊接技术规烘程》有临关剑Q42耻0脆钢部分空白的滥重要吊依据，对混Q42搬0颜级钢在国内