钢结构工程焊接技术专项方案

钢结构工程焊接技术专项方案焊接施工概况本工程钢罩棚结构面广、空间位置高、焊接量大，焊接变形控制是本工程的一大重点。根据焊缝不同位置有横焊、平焊、立焊、仰焊等多种形式，钢罩棚桁架焊接部位主要为钢管对接、相贯线焊接，焊接球与钢管对接以及方管与圆管焊接，其中相贯线接头焊接工程量最大。序号焊缝类型焊缝等级探伤方法1母材拼接、全熔透对接焊缝、全熔透剖口连接焊缝一级超声波探伤2钢管与空心球及铸钢件连接、空心球对接连接一级超声波探伤3相贯线焊缝类型(t>6mm)二级超声波探伤4相贯线焊缝类型(t<6mm)二级磁粉探伤插表STYLEREF2\s1SEQ插表\*ARABIC\s21焊接施工分类表本工程现场焊接主要采用二氧化碳气体保护半自动焊、手工电弧焊两种方法。在确保焊接结构安全、可靠的前提下，根据钢材的化学成分、机械性能、板厚、接头形式，结构的工作条件、使用条件及对焊缝金属的性能要求，焊接工艺性能和技术经济效益等，择优选用焊接材料。选用依据选用要点焊接材料的机械性能和化学成分要求对于普通结构钢，通常要焊缝金属与母材等强度，应选用抗拉强度等于或稍高母材的焊条。对于合金结构钢，通常要求焊缝金属的主要合金成分与母材金属相同相近。在被焊结构刚性大、接头应力高、焊缝容易产生裂纹的不利情况，可以考虑选用比母材强度低一级的焊条。当母材中碳及硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢焊条。焊件的使用性能和工作要求对承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，还要保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性，应选用塑性和韧性指标较高的低氢焊条。接触腐蚀介质的焊件，根据介质的性质及腐蚀特征，选用相应的不锈钢类焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温或低温条件下工作的焊件，应选用相应的耐热或低温钢焊条。焊件的结构特点受力状态对结构形状复杂、刚性大及大厚度焊件，由于焊接过程中产生很大的应力，容易使焊缝产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢焊条。对焊接部位难以清理干净的焊件，选用氧化性强，对铁锈、氧化皮油污不敏感的酸性焊条。对受条件限制不能翻转的焊件，有些焊缝处于非平焊位置，应选用全位置焊接的焊条。施工条件及设备在没有直流电源，而焊接结构又要求使用低氢焊条的场合，选用交直流两用低氢焊条。在狭小或通风条件差的场合，选用酸性焊条低尘焊条。操作工艺性能在满产品性能要求的条件下，尽量选用工艺性能好的酸性焊条。经济效益在满足使用性能和操作工艺性的条件下，尽量选用成本低、效率高的焊条。插表STYLEREF2\s1SEQ插表\*ARABIC\s22焊接材料使用要求焊工培训及考试焊工考试与选拔流程本工程现场焊接施工基本在室外进行，且现场焊缝基本为熔透焊接，故焊工的素质非常重要。我单位计划在本工程焊工选择的时候进行多次严格筛选，以选用符合本工程要求的焊工进行焊接施工。序号焊工考试与选拔初选初选出考试成绩优异、经验丰富、有类似工程施工经验、相应水平的焊工。培训针对本工程特点，特别进行焊接球节点与钢管连接，钢管相贯连接的全位置焊接的培训，并进行考试，合格后才允许进入下一轮考试。考试按照《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）的焊工考试规定，对所有焊工进行严格的理论考试和操作技能考试。特别进行焊接球节点与钢管连接，钢管相贯连接的全位置焊接的考试，全部合格后才允许进入复试。复试按照四级焊工的要求对考试合格的焊工进行复试，复试合格后方可进入本工程项目进行焊接施工。插表STYLEREF2\s2SEQ插表\*ARABIC\s21焊工考试选拔流程表焊工理论知识考试焊工理论知识考试应以焊工必须掌握的基础知识及安全知识为主要内容，并应按考核的焊接方法、类别对应出题，内容范围应符合以下规定：序号考试内容及要求1焊接安全知识（《焊接与切割安全》GB9448）。2焊接符号识别能力（《焊缝符号表示法》GB324、《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》GB985）。3焊缝外形尺寸要求（《钢结构外形尺寸》GB10854）。4焊接方法表示代号（《金属焊接及钎焊方法在图样上的表式代号》GB5185）。5本工程焊接方法的特点：焊接工艺参数、操作方法、焊接顺序及其对焊接质量的影响。6焊接质量保证、缺陷分级（《焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级》GB/T12469）。7建筑钢结构的焊接质量要求。应符合有关钢结构施工验收规程、规范的要求。8与本工程相适应的焊接材料型号、牌号及使用、保管要求。9焊接常用钢材及本工程使用钢材型号、牌号标志和主要合金成分、力学性能及焊接性能。10焊接设备、装备名称、类别、使用及维护要求。11焊接缺陷分类及定义、形成原因及防止措施的一般知识（《金属熔化焊焊缝缺陷分类》GB6417）。12焊接热输入与焊接规范参数的换算及热输入对性能影响的一般关系。13焊接应力、变形产生原因、防止措施及热处理的一般知识。插表STYLEREF2\s2SEQ插表\*ARABIC\s22焊工理论考试内容表焊工操作技能考试操作技能考试以检验焊工的操作技能为原则，以检验焊工遵循工艺指令能力及完成致密焊缝能力为主。其分类及适应认可范围符合下表规定：考试分类焊接方法分类代号类别号认可范围焊工手工操作技能基本考试焊工手工操作技能附加考试焊工手工操作技能定位焊考试药皮焊条手工电弧焊实芯焊丝气体保护焊药芯焊丝气体保护焊药芯焊丝自保护焊非熔化极气体保护焊SMAWGMAWFCAW-GFCAW-SSGTAW12-12-23412-12-234机械操作技能考试气电立焊实芯焊丝气体保护焊EGWGMAW-A78-178-1、8-2、8-3注：多极焊合格可代替单极焊考试，反之不可。插表STYLEREF2\s2SEQ插表\*ARABIC\s23焊工考试分类表安装焊接工艺评定在施工前要进行焊接工艺评定，评定的目的是针对各种类型的焊接节点确定出最佳焊接工艺参数，制定完整、合理、详细的工艺措施和工艺流程。焊接工艺评定流程序号焊接工艺评定程序1由技术员提出焊接工艺评定任务书(焊接方法、试验项目和标准)。2焊接责任工程师审核任务书并拟定焊接工艺评定指导书(焊接工艺规范参数)。3焊接责任工程师依据相关国家标准，监督试件施焊及试件的检验、测试等工作。4焊接试验室责任人负责评定送检试样的工作，并汇总评定检验结果，提出焊接工艺评定报告。5焊接工艺评定报告经焊接责任工程师审核，企业技术总负责人批准后，正式作为编制指导生产的焊接工艺的可靠依据。6焊接工艺评定所用设备、仪表应处于正常工作状态且为项目正式施工使用的设备，试样的选择覆盖本工程的全部规格并具有代表性，试件由本企业持有合格证书技术熟练的焊工施焊。插表STYLEREF2\s3SEQ插表\*ARABIC\s21焊接工艺流程表焊接工艺评定项目序号项目要求1焊接机械整流式弧焊机，电流调节范围为40A—600A，电压调节范围为8V—40V；2试件材质Q345B，规格：273×600×20mm；3垫板材质国产Q345，规格：40×700×8；4焊材型号CHE507Ф3.2-Ф4.0mm（SMAW）；JM-58Ф1.2㎜（GMAW）；5接头形式V型带衬钢管焊缝，大间隙（25mm）相贯线焊缝；6焊接方法CO2焊接打底、填充、盖面；7试验场地施工现场；8试验日期焊接工艺评定时间须由试件抵达现场时间而定。说明：根据设计蓝图、深化图结果，单个节点相贯杆件较多影响焊接施工时，须向设计院提出，焊接处理方式须经设计院认可。插表STYLEREF2\s3SEQ插表\*ARABIC\s22焊接工艺评定项目表焊接工艺评定试件根据《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）规定，选择板厚20mm的试件进行焊接工艺评定可以覆盖本工程全部规格的适用板厚。序号材质板厚（mm）试件规格（mm）衬管规格（mm）1Q345B20377×400×20337×50×62Q345B20273×400×20233×50×63Q345B20273×400×20233×125×6说明：第三项试件为相贯线焊缝间隙超规范时所特定的焊接工艺评定，详细操作见焊接工艺评定方案。插表STYLEREF2\s3SEQ插表\*ARABIC\s23焊接工艺评定试件选用表序号材质试件规格（mm）评定合格试件厚度t（mm）工程适用厚度范围覆盖本工程适用板厚（mm）板厚最小值板厚最大值1Q345B10≤250.75t2t10、12、16、18、20220≤250.75t2t16、18、20、25、30、35插表STYLEREF2\s3SEQ插表\*ARABIC\s24焊接工艺评定覆盖范围统计表焊接工艺评定参数参数位置电弧电压（V）焊接电流（A）焊丝伸出长度层厚(mm)极性气体流量（L/min）焊丝型号层温(℃)≤40＞40首层22～24180～20020～2530～356～7阳50～55JM-58Ф1.285～150中间层25～27230～2502025～305～6阳45～50表面层22～25≤20020205～6阳35～40送丝速度：5.5mm/S；气体有效保护面积：1000mm2，高空焊接时，加大气体流量，增加保护气柱的抗风挺度。插表STYLEREF2\s3SEQ插表\*ARABIC\s25二氧化碳气体保护焊横、立焊参数表参数位置电弧电压（V）焊接电流（A）焊条极性层厚(mm)层温(℃)焊条型号平焊其它平焊其它首层24～2623～25105～115105～160阳---------E5003Ф3.2-Ф4.0中间层29～3329～30150～180150～160阳4～586～150表面层25～2725～27130～150130～150阳4～585～150插表STYLEREF2\s3SEQ插表\*ARABIC\s26手工电弧焊接参数表参数位置电弧电压（V）焊接电流（A）焊丝伸出长度层厚(mm)极性气体流量（L/min）焊丝规格层温(℃)≤40＞40首层22～24180～20020～2530～357阳45～50JM-58Ф1.285～150中间层25～27230～2502025～305～6阳40表面层22～24200～23020205～6阳35送丝速度：5.5mm/S；气体有效保护面积：1000㎜2，高空焊接时，加大气体流量，增加保护气柱的抗风挺度。插表STYLEREF2\s3SEQ插表\*ARABIC\s27二氧化碳气体保护焊平焊参数表现场焊接施工焊接工艺流程插图STYLEREF2\s4SEQ插图\*ARABIC\s21现场焊接施工工艺流程图焊接作业准备序号焊接作业准备工作1焊接作业环境1、下雨时露天不允许进行焊接施工，如须施工必须进行防雨处理，在焊接作业区域设置防雨、防风措施。2、在外界温度小于0℃时，需对焊口两侧75mm范围内预热至30~50℃。3、若焊缝区空气湿度大于85％，应采取加热除湿处理。4、焊缝表面干净，应无浮锈、无油漆、无水分。5、采用手工电弧焊作业（风力大于5m/s）和CO2气体保护焊（风力大于2m/s）作业时，未设置防风棚或没有防风措施的部位严禁施焊作业。2焊前清理正式施焊前应清除焊渣、飞溅等污物。定位焊点与收弧处必须用角向磨光机修磨成缓坡状且确认无未熔合、收缩孔等缺陷3电流调试1、手工电弧焊：不得在木材和组对的坡口内进行，应在试弧板上分别做短弧、长弧、正常弧长试焊，并核对极性。2、CO2气体保护焊：应在试弧板上分别做焊接电流、电压、收弧电流、收弧电压对比调试。4气体检查核定气体流量、送气时间、滞后时间、确认气路无阻滞、无泄露。5焊材准备本工程钢结构现场焊接施工所需的焊接材料和辅材，均有质量合格证书，施工现场设置专门的焊材存储场所，分类保管。用于本工程的焊条使用前均须要进行烘干处理。插表STYLEREF2\s4SEQ插表\*ARABIC\s21现场焊接作业贮备工作内容表可开关通风口装配式焊接防护棚可开关通风口装配式焊接防护棚插图STYLEREF2\s4SEQ插图\*ARABIC\s22焊接作业防护棚搭设示意图焊接施工作业序号焊接施工1钢管焊接：采用根部手工焊封底、半自动焊中间填充、面层手工焊盖面的焊接方式。带衬板的焊件全部采用CO2气体保护半自动焊焊接。2全部焊段尽可能保持连续施焊，避免多次熄弧、起弧。穿越安装连接板处工艺孔时必须尽可能将接头送过连接板中心，接头部位均应错开。3同一层道焊缝出现一次或数次停顿需再续焊时，始焊接头需在原熄弧处后至少15mm处起弧，禁止在原熄弧处直接起弧。CO2气体保护焊熄弧时，应待保护气体完全停止供给、焊缝完全冷凝后方能移走焊枪。禁止电弧刚停止燃烧即移走焊枪，使红热熔池暴露在大气中失去CO2气体保护。4打底层：在焊缝起点前方50mm处的引弧板上引燃电弧，然后运弧进行焊接施工。熄弧时，电弧不允许在接头处熄灭，而是应将电弧引带至超越接头处50mm的熄弧板熄弧，并填满弧坑，运弧采用往复式运弧手法，在两侧稍加停留，避免焊肉与坡口产生夹角，达到平缓过度的要求。5填充层：在进行填充焊接前应清除首层焊道上的凸起部分及引弧造成的多余部分，清除粘连在坡壁上的飞溅物及粉尘，检查坡口边缘有无未熔合及凹陷夹角，如有必须用角向磨光机除去。CO2气体保护焊时，CO2气体流量宜控制在40~55（L/min），焊丝外伸长20~25mm，焊接速度控制在5~7mm/s，熔池保持水准状态，运焊手法采用划斜圆方法，填充层焊接面层时，应注意均匀留出1.5mm—2mm的深度，便于盖面时能够看清坡口边。6面层焊接：直接关系到该焊缝外观质量是否符合质量检验标准，开始焊接前应对全焊缝进行修补，消除凹凸处，尚未达到合格处应先予以修复，保持该焊缝的连续均匀成型。面层焊缝应在最后一道焊缝焊接时，注意防止边部出现咬边缺陷。7焊接过程中：焊缝的层间温度应始终控制在100-150℃之间，要求焊接过程具有最大的连续性，在施焊过程中出现修补缺陷、清理焊渣所需停焊的情况造成温度下降，则必须用加热工具进行加热，直至达到规定值后方能再进行焊接。焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应报告焊接技术负责人，查清原因，订出修补措施后方可进行处理。8焊后清理与检查：焊后应清除飞溅物与焊渣，清除干净后，用焊缝量规、放大镜对焊缝外观进行检查，不得有凹陷、咬边、气孔、未熔合、裂纹等缺陷，并做好焊后自检记录，自检合格后鉴上操作焊工的编号钢印，钢印应鉴在接头中部距焊缝纵向50mm处，严禁在边沿处鉴印，防止出现裂源。外观质量检查标准应符合GB-50221表4-7-13的I级规定。9焊缝的无损检测：焊件冷至常温≥24小时后，进行无损检验，检验方式为UT检测，检验标准应符合JGB-11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级方法》规定的检验等级并出具探伤报告。插表STYLEREF2\s4SEQ插表\*ARABIC\s22现场焊接作业操作步骤要求铸钢节点构件焊接焊接设备选用铸钢节点与钢管的对接焊接，坡口形式为带内衬板U形坡口（此坡口形式可减少焊缝断面，减少根部与面缝部收缩差，防止由于焊接应力过度集中在近面缝区产生撕裂现象。）采用手工电弧焊焊接，焊条选用E5015，直径选用φ3.2mm～φ4mm，配备功率强大（可远距离配线，电压降极小）性能先进，可随时由操作者远距离手控电压、电流变幅的CO2焊机（型号：NB600），以适应高空作业者为满足全位置焊接需要频繁调整焊接电压、电流的要求。焊接施工准备序号准备工作1与设计院、铸钢件加工厂进行联系，落实分支较多的铸件支腿尺寸，确保现场焊接施工具有足够的空间。2组对前先将铸钢件接头处坡口内壁15mm～20mm处仔细清除锈蚀及污物，由于铸钢件的表面光洁度较差，在组对前必须把凹陷处用角向磨光机磨平，坡口表面有得不平整、锈蚀等现象。3节点方钢管与梁方钢管的对接处清理与铸钢件相同。4不得在铸钢件部位进行硬性敲打，防止产生裂纹。5预留焊接收缩量，用千斤顶之类起重器具把接头处坡口间隙顶至成上部大于下部2mm～3mm的焊接收缩预留量，以保证整个焊接节点最终的收缩相等，预检采用钢直尺、角尺、楔尺、焊缝量规核查拼对间隙、错边状况、坡口有无损伤，确认符合规程要求后。6对接接头定位焊采用小直径（φ3.2mm）E5015焊条进行，焊条必须严格按使用说明书进行烘烤，定位焊的焊接长度要求为每处≤50mm，焊肉厚度为≈4mm。7定位焊后采用角向磨光机将始焊与终焊处磨成缓坡状。示意图坡口打磨清理示意图坡口检查插表STYLEREF2\s5SEQ插表\*ARABIC\s21铸钢节点焊接施工准备工作铸钢节点焊接参数GS-20MN5N铸钢件与Q345B钢焊接前，预热应沿焊缝中心两侧各100mm以内进行全方位均匀加热，当预热温度范围均达到预定值后，恒温20-30分钟，温度的测试须在离坡口80-100mm处进行，采用触式温度计测试，加热源采用氧乙炔加热时至少使火焰焰蕊距构件面有不少于100mm的距离且不时绕方钢管运作，（以免造成加热不均匀，单点温度过高而造成对铸钢件的损伤）。焊材层数焊条规格（mm）电流（A）电压（V）焊速（cm/s）电弧极性E5015打底Φ3.290～10018～220.23～0.3阳填充Φ4.0140～15024～270.25～0.3阳面层Φ3.2100～12023～250.3阳插表STYLEREF2\s5SEQ插表\*ARABIC\s22焊接施工层间控制参数焊后处理外观处理序号焊后处理1焊接作业完成后，清理焊缝表面的熔碴和金属飞溅物，焊工自行检查焊缝的外观质量；如不符合要求，应焊补或打磨，修补后的焊缝应光滑圆顺，不影响原焊缝的外观质量要求。2对于重要构件或重要接点焊缝，焊工自行检查焊缝外观合格后，在焊缝附近打上焊工的钢印。3外露钢构件对接接头，应磨平焊缝余高，达到与被焊材料同样的光洁度。插表STYLEREF2\s6SEQ插表\*ARABIC\s21焊后焊缝外观处理要求焊后焊缝应力消减方法应力消除工艺简介应力消除工艺有很多种类，主要常用的有机械消应力法、火焰消应力法、爆炸消应力法等，根据钢结构行业施工特点，我们常用的消应力法为机械消除法和火焰消应力法。机械消除法机械消除法主要常用的为振动消应力法和锤击消应力法。振动消应力法主要采用超声波冲击仪等专业的消应力设备来消除焊接应力；锤击法消应力主要采用小锤锤击已焊接完成的焊缝，利用锤击来消除焊接应力。火焰消除法钢构件焊接完成后，可采用火焰加热的方式对构件进行去应力回火处理。插表STYLEREF2\s6SEQ插表\*ARABIC\s22焊后残余应力消减方法焊接质量控制焊接质量检查与检测1、焊缝的外观检验焊缝要求与母材表面匀顺过渡，同一焊缝的焊脚高度要均匀一致。对接焊缝的余高为2～3mm。焊缝外观应均匀、致密，不应有裂纹、焊瘤、气孔、夹渣、咬边弧坑、未焊满等缺陷。一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩，咬边和接头不良等缺陷。二级焊缝的外观质量除应符合以上要求外，还应满足《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81－2002第七章7.2.3中有关规定。2、焊缝尺寸检查焊缝尺寸检查采用焊脚量规进行。焊缝焊脚尺寸、焊缝余高、错边应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002第七章表7.2.4-1中有关规定。3、焊缝无损检测目前业主提供的