钢结构焊接专项施工方案（会展中心）

中建二局第三建筑工程有限公司

东北亚（长春）国际机械会展中心项目

钢结构现场焊接专项方案

项目名称：东北亚（长春）国际机械会展中心

编制人：__________________

审核人：__________________

批准人：__________________

生效日期：年月日

东北亚（长春）国际机械会展中心项口钢结构现场焊接专项方案

目录

第一章编制说明..........................................................4

1.1编制目的............................................................4

1.2适用范围............................................................4

第二章工程综述..............................................................4

2.1工程基本情况........................................................4

2.2工程概况............................................................4

第三章编制依据及基本规定....................................................5

3.1编制依据............................................................5

3.2钢材指标............................................................6

3.2.1钢材和钢铸件的物理性能指标.....................................6

322钢材强度设计值（N/mn?）...........................................6

3.2.3本工程材料表...................................................6

3.2.4铸钢材料性能表.................................................8

3.2现场焊接类型.........................................................9

第四章焊接特点与难点.......................................................10

4.1焊接施工特点.......................................................10

4.2焊接施工难点.......................................................10

4.3焊接方法...........................................................11

第五章焊接技术要求.........................................................11

5.1焊缝质量性能要求....................................................11

第六章焊接变形及应变控制整体思想...........................................11

6.1焊接工程的整体思想..................................................11

6.2钢结构焊接结构的指导思想...........................................12

6.3典型节点焊接工艺...................................................13

6.3焊接合拢...........................................................15

6.3.1钢结构合拢温度................................................15

6.3.2合拢区域划分..................................................15

6.3.3合拢焊缝负载转移..............................................15

东北亚（长春）国际机械会展中心项口钢结构现场焊接专项方案

第七章焊接准备.............................................................16

7.1焊接工艺评定.......................................................16

7.1.1工艺评定项目..................................................16

7.1.2工艺评定表....................................................17

7.1.3试件和检验试样的制备..........................................18

7.2焊接材料的选用及管理...............................................20

7.2.1焊接材料选择..................................................20

7.2.2焊接材料验收..................................................21

7.2.3焊接材料保管与使用............................................22

7.3焊接设备...........................................................23

731焊接设备投入计划...............................................23

7.3.2焊机及辅助机具管理.............................................23

7.4焊工培训...........................................................24

7.5其它注意事项.......................................................25

第八章焊接参数的选择.......................................................25

第九章预热及焊后热处理.....................................................27

9.1预热...............................................................27

9.2焊后热处理.........................................................28

第十章焊接变形与应力控制...................................................28

第十一章焊接坡口形式.......................................................29

第十二章厚板焊接工艺.......................................................30

12.1厚板焊接的不利因素................................................30

12.2防止厚板层状撕裂的措施............................................30

12.2.1防止厚板层状撕裂的原则.......................................30

12.2.2防止厚板层状撕裂的工艺措施...................................31

第十三章铸钢件与异种钢焊接工艺措施.........................................32

13.1本工程铸钢焊接特点................................................32

13.2铸钢件与异种钢焊接的工艺原则......................................33

13.3铸钢件焊接工艺....................................................33

第十四章焊接质量控制.......................................................35

东北亚（长春）国际机械会展中心项口钢结构现场焊接专项方案

14.1焊接质量控制内容..................................................35

14.2GMAW防风措施...................................................36

14.3主要工艺缺陷对策..................................................36

14.4焊接缺陷及修复....................................................37

14.5季节性焊接施工措施................................................38

14.5.1雨季焊接施工措施.............................................38

14.5.2低温焊接技术措施.............................................39

第十五章焊接质量检验.......................................................41

15.1外观检查..........................................................41

15.2无损检测..........................................................41

第十六章安全文明施工措施...................................................43

16.1安全风险分析......................................................43

16.2其它安全要求......................................................44

16.3文明施工..........................................................44

东北亚（长春）国际机械会展中心项目钢结构现场焊接专项方案

第一章编制说明

1.1编制目的

为规范东北亚国际机械会展中心项目钢结构工程现场焊接管理，指导现场焊

接施工，特编制此方案。

1.2适用范围

本方案适用于东北亚国际机械会展中心项目展馆钢结构焊接施工。

第二章工程综述

2.1工程基本情况

名称内容

工程名称东北亚（长春）国际机械会展中心

工程地点

建设单位

设计单位中元设计院

勘察单位

监理单位

过控单位

施工单位中国第二局第三建筑工程有限公司

2.2工程概况

本工程位位于长春市高新技术产业开发区长德新区。用地性质为M2工业用

地。用地东北侧为长德甲三路，东南侧为长德丙一街,西南侧为长德丙二十九路，

西北侧长德大街。地基基础条件较好，是东北亚（长春）国际机械城最重要的组

成部分，将承担机械城的会展职能。

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总建筑展厅楼层

131117.66m28个地上1层局部2层，地下1层

面积数量划分

地下建筑檐口展厅展厅1、2：90m；展厅3、4：72m：展厅5~8：

27439.18m218.10m

面积高度跨度27m

地上建筑屋顶最高展厅

103678.48m216m,8m

面积高度28.10m净高

第三章编制依据及基本规定

3.1编制依据

(1)《东北亚(长春)国际机械会展中心设计施工图》

(2)《钢结构焊接规范》(GB50661-2011)

(3)《建筑钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)

(4)《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)

(5)《碳素结构钢》(GB/T700-2006)

(6)《建筑结构用钢板》(GB/T19879-2005)

(7)《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》(GB11345-2013)

(8)《铸钢件超声波探伤及质量评级方法》(GB/T7233)

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（9）《铸钢节点应用技术规程》（CECS235：2008）

（10）《低合金钢药芯焊丝》（GB/T17493-2008）

（11）《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T8110-2008）

3.2钢材指标

3.2.1钢材和钢铸件的物理性能指标

弹性模量E剪变模量G线膨胀系数二质量密度p

（/^mtn2）（/wn?）

（m/CC♦m））（kg/%

206x10379x10312x1067850

322钢材强度设计值（N/mn?）

钢号厚度或直径（mm）抗拉、抗压和抗弯（f）抗剪（fv）端面承压（fee）

<16215125

Q235325

>16〜40205120

<16310180

Q345>16〜35295170400

>35〜50265155

>35〜50315180

Q390415

>50-100295170

说明：钢材应满足《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）的要求，钢材

的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85。钢材应具有明显的屈

服台阶，且伸长率应大于20%。钢材应具有良好的可焊性和合格的冲击韧性。

3.2.3本工程材料表

序号类型规格材质执行标准用于部位

1PL8

2PL10《建筑结构用钢板》钢柱、钢梁、H型桁

钢板Q345

3PL12GB/T19879-2005架

4PL14《低合金高强度结构钢》

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5PL16GB/T1591-2008

6PL18《厚度方向性能钢板》

7PL20GB/T5313-2010

8PL25

9PL30

10PL35

11PL40

12PL30《低合金高强度结构钢》

13PL40GB/T1591-2008

钢拉杆节点

《厚度方向性能钢板》

14PL60

GB/T5313-2010

15PIP89*4

16PIP102*4

17PIP114*5

18PIP140*5

19钢管PIP159*6Q345

20PIP159*8

21PIP180*8

22PIP180*10

23PIP180*12《结构用无缝钢管》梭形桁架、钢管桁架、

24PIP203*12GB/T8162-2008网架

25PIP219*12

26PIP245*14

27PIP273*14

28PIP273*18

29PIP299*12

30钢管PIP299*16Q345

31PIP299*20

32PIP299*25

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33PIP35P12

34PIP35P16

35PIP351*20

36PIP351*25

37PIP351*30

38PIP450*16

39PIP450*20

40PIP450*25

41PIP450*30

42PIP450*40

43WS400x20

44WS450x20

45WSR500x20

46WSR550x20

47WSR600x25

48WSR600x35

49WSR650x25

《低合金高强度结构钢》

50焊接球WSR700x30Q345网架

GB/T1591-2008

51WSR750x30

52WSR800x35

铸钢节点应用技术规程梭形桁架与平面桁架

53铸钢件/G20Mn5QT

(CECS235：2008)节点、柱顶支座

3.2.4铸钢材料性能表

1)化学成分(％)

牌号CSiMnPSNi碳当量

G20Mn5QT0.17〜0.23<0.601.0〜1.6<0.02<0.02<0.80<0.42

2)力学性能

伸长率V型缺口冲击功

牌号热处理壁厚(mm)屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)

(%)(J,0℃)

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G20Mn5调质QT<100>300480〜620>20>50

3.2现场焊接类型

本工程现场焊接主要包括：

焊接1，同材质焊接；主要节点形式包括：钢柱对接、管桁架焊接、H型钢

焊接、钢拉杆节点。

管桁架焊接

H型钢焊接

焊接2,Q345钢板与Q345钢管焊接:主要节点形式为梭形桁架钢拉杆节点。

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梭形桁架钢拉杆节点

焊接3,G20Mn5QT铸钢件与Q345钢管焊接：主要节点形式为桁架钢管与

铸钢件焊接。

铸钢件焊接节点

第四章焊接特点与难点

4.1焊接施工特点

（1）焊接工作量大，工期短，存在雨季施工；

（2）本工程钢管焊接量较大，高空焊接多，对焊工技能水平要求高

（3）节点形式复杂，焊接质量要求高，钢柱对接，箱型梁对接，梁对接的

焊缝质量等级均为一级焊缝；

（4）铸钢件与Q345钢材焊接质量控制困难，精度要求高；

（5）焊接变形控制尤为重要；

4.2焊接施工难点

（1）异种钢焊接质量控制。

（2）焊接量大、工期紧。

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（3）雨季焊接质量控制。

4.3焊接方法

综合考虑焊接效率和工期进度，大体上横焊、平焊、立焊、仰焊均采用实芯

焊丝C02气体保护焊（GMAW）。

第五章焊接技术要求

5.1焊缝质量性能要求

焊缝类型焊接要求焊缝等级检测方法擦伤比例（％）

钢柱对接焊缝全熔透一UT/RT100%

H型钢梁对接全熔透一UT/RT100%

箱型钢梁对接全熔透一UT/RT100%

桁架钢管对接全熔透一UT/RT100%

桁架钢管相贯口全熔透一UT/RT100%

铸钢件与钢管对接全熔透一UT/RT100%

桁架钢管相贯口部分熔透三外观检查/

一般构造焊缝角焊缝三外观检查/

一级焊缝的合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量

分类》（GB11345）B级检验的H级及H级以上；

全熔透焊缝的端部应设置引弧板、引出板或钢衬管，引弧板的材质应与焊件

相同。手工焊引弧板厚度5mm,焊缝引出长度大于或等于25mm。自动焊接引

弧板宽度50mlm焊缝引出长度大于或等于50mm。焊接完毕后，必须切除被焊

工件上的引弧板，并沿受力方向修磨平整，严禁用锤击落。

焊缝应具有良好的外观质量，角焊缝应符合二级焊缝的外观要求。

第六章焊接变形及应变控制整体思想

6.1焊接工程的整体思想

本工程现场焊接必须遵循以下总体原则：单杆双焊、双杆单焊；先栓后焊;

分区域合拢。

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（1）单杆双焊、双杆单焊

针对钢梁、H型桁架采用此焊接原则，见下示意图，单杆双焊即两根梁与柱

间的焊缝，采用两人对称焊，要求保证焊接速度一致，焊接电流、电压参数一致。

双杆单焊即横梁与立柱焊接，先焊接一端，待焊缝温度冷却至常温方可进行

另一端的焊接。

单杆双焊示意图双杆单焊示意图

（2）先栓后焊

先对高强螺栓初拧30%,之后进行焊接，焊接结束，待焊缝冷却之后，再对

高强螺栓进行终拧。

（3）分区域合拢

在屋面桁架、二层楼面、网架区域分别设置焊接合拢缝,控制顶层合拢温度。

合拢温度就是钢结构在合拢过程中的初始平均温度，区别于大气温度，是结构使

用中温度的基准点。也称安装校准温度，其确定原则如下：

1）确定结构合拢温度时，首先考虑当地的气象条件，应使合拢温度接近平

均气温，也就是可进行施工的天数中所占比例最大的气温。

2）确定合拢温度应充分考虑施工中的不确定因素，预留一定温度的允许偏

差。

3）合拢温度应尽量设置在结构可能达到的最低温度之间，使合拢结构受温

度影响降到最低。

6.2钢结构焊接结构的指导思想

（1）焊接位置及技术的确定

主结构全部采用全位置焊接,其重点控制是仰焊,考虑焊接速度及工期要求,

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初步决定仰焊采用C02气体保护焊（GMAW或FCAW）0

（2）焊接顺序

根据主结构“单杆双焊、双杆单焊；先栓后焊；分区域合拢”的思想，焊接

程序应当是：第一步：以柱为主，对称焊接；第二步：以屋面桁架为主，先桁架

后楝条，从一端到另外一端；第三步：以H型桁架、钢梁为主的二层及夹层，

先主桁架（主梁）后次桁架（次梁），与屋面桁架方向一致；从一端到另一端。

6.3典型节点焊接工艺

（1）圆管柱对接焊缝焊接工艺

本工程圆管柱分为①1200*35、①1000*35、①600*30三种规格。对接焊接时

将高空操作平台安装在柱对接位置以下约1.2m处，配备两名焊工。施焊前，焊

工应检查焊接部位的组装质量，如不符合要求，应修磨补焊合格后方能施焊。坡

口表面不允许带有污泥杂质、油污、氧化皮等影响焊接的物体。焊接时，2人对

称施焊。每层起弧点要相距30〜50mm,避免缺陷集中在一处。每焊一层要认

真清渣。

圆管对接焊接工艺

（2）箱型柱对接焊缝焊接工艺

箱型柱对接焊接时，将高空操作平台安装在柱对接位置以下约1.2m处，配

备两名焊工。施焊前，焊工应检查焊接部位的组装质量，如不符合要求，应修磨

补焊合格后方能施焊。坡口表面不允许带有污泥杂质、油污、氧化皮等影响焊接

的物体。

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焊接时，2人对称施焊，先完成40%A、B的焊接，接着完成C、D40%厚

度的焊接，再依次完成A、B；C、D剩余的焊接。每层起弧点要相距30〜50m

m,每焊一层要认真清渣，焊到柱转角处要放慢焊条运行速度，使柱角成方角。

第一层的起弧点要距端部50mm左右。

箱型柱对接焊接顺序⑶焊道起点的错位；（b）焊接顺序

（3）H型钢对接焊缝焊接工艺

H型钢焊接主要包括H型桁架和H型钢梁焊接两种，H型桁架焊接时先焊

下翼缘，后焊上翼缘板，最后焊腹板。H型钢梁对接采用栓焊混合的形式，在完

成高强螺栓紧固后，焊接上翼缘板，最后焊腹板。焊接工艺如下图所示。各道焊

缝的起弧点要适当错开，以避免夹渣、未熔合等缺陷集中在一处。

1焊工

<-------<

H型钢梁焊接工艺

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（4）箱型钢梁对接焊缝焊接工艺

该类节点焊接，首先由两名焊工在梁外侧同时用立向上焊接位置对称焊接箱

型梁的两腹板；然后，由一名焊工用仰焊完成下翼缘对接焊缝；最后由一名焊工

完成上翼缘对接焊缝，最后将焊接预留的抖阴埋牢。

3

11

2

箱型梁焊接工艺

6.3焊接合拢

6.3.1钢结构合拢温度

根据设计要求，本工程钢结构的合拢温度为T=15C。〜25C。，。

对于夏季合拢层应在早上六七点左右进行合拢作业，春秋季，取适当的时间

进行合拢作业。

6.3.2合拢区域划分

合拢缝位置设置：展馆屋面，夹层设置在中间区域，网架根据安装情况，以

中间位置补装区设置1条合拢缝，或1/3处补装区设置2条合拢缝。合拢缝具体

设置位置如下图所示：

展馆屋面、夹层结构合拢区域设置图

6.3.3合拢焊缝负载转移

合拢焊缝负载转移最有效的方法是用卡马转移负载，待焊缝形成后，割除卡

马。使一次应力全部转移在卡马上，然后再转移在焊缝上，确保焊缝的安全。

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合拢段的安装随着工程的总体安装进程在不同时间里进行，合拢段的安装质

量不仅影响结构安装过程中的安全，而且影响最终的合拢和结构的总体施工质量

及结构使用过程中的安全，因此，必须采取合理的安装工艺措施，确保合拢段与

相关构件的安装及结构的顺利合拢。具体工艺措施如下：

（1）为控制合拢时合拢口的间隙大小，减少合拢口的焊接量和焊接残余应

力，确保合拢口的焊接质量，在进行合拢段的安装时，要尽量控制合拢段安装时

合拢口的间隙大小，该间隙大小要考虑温度变形计算结果和焊接收缩变形，如达

不到预定的要求，可调整合拢段先焊一端的坡口间隙。

（2）为确保合拢段施工过程中的安全，合拢段安装就位后，除设计要求的

合拢口不进行焊接连接外，其它接口部位均需及时焊接完毕，以增强结构的整体

稳定性。

（3）为确保合拢口在施工过程中因温度变化而自由伸缩，合拢口采用卡马

搭接连接，卡马的大小和数量需根据该接口部位的受力计算确定。此受力计算不

但要考虑合拢段安装过程中搭接受力要求，而且要考虑合拢过程中合拢口的受力

要求。

第七章焊接准备

7』焊接工艺评定

焊接工艺评定按下列程序进行：

（1）由技术员编制工艺评定指导书（焊接方法、试验项目和标准），并由工

程师审核；

（2）焊工及检测人员依据焊接工艺评定指导书，监督由本企业熟练焊工施

焊试件及试件和试样的检验、测试等工作；

（5）技术员汇总评定检验结果，编制焊接工艺评定报告；

（6）工艺评定报告经审核，批准后，正式作为编制指导生产施工的焊接工

艺的可靠依据。

7.1.1工艺评定项目

本工程现场焊接需进行工艺评定的项目如下：

（1）评定的钢材:Q345B、Q390B、G20Mn5QT；

（2）本工程板厚规格有（mm）：8、10、12、14、16、18、20、22、25、30、

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35、40>共12种；

（3）本工程钢管规格有：①89*4〜中450*40共28种;

（4）焊接工艺评定板厚度与工程覆盖板厚原则

试件厚度工程适用范围表：

评定合格试件厚度（t）工程适用厚度范围

焊接方法类别号

（mm）板厚最小值板厚最大值

W253mm2t

1、2、3、4、5、825ctW700.75t2t

>700.75t不限

62180.75t最小18mml.lt

72100.75t最小10mml.lt

1/3①<12t2t且不大于16mm

9124V250.75t2t

t2250.75t1.5t

（4）采用焊接技术:

序号焊接方法类别号焊接方法代号

12-1半自动实芯焊丝二氧化碳气体保护焊GMAW-CO2

22-3半自动药芯焊丝二氧化碳气体保护焊FCAW-G

（5）钢板组合类别:

1)Q345B+Q345B

2)Q390B(Z15)+Q390B(Z15)

3)Q345B+Q390B(Z15)

4)Q345B+G20Mn5QT

7.1.2工艺评定表

依据GB50661-2011《钢结构焊接规范》标准的有关规定，并根据相关项目

施工经验，拟定下列项目及钢材规格进行焊接工艺评定:

东北亚（长春）国际机械会展中心项目钢结构现场焊接专项方案

焊接方焊接材数

序号材质板厚（mm）焊接位置

法料里

Q345B+Q345

125HGMAWER50-61

B

Q345B+Q345

225VGMAWER50-61

B

Q345B+Q345

325HGMAWER50-61

B

Q345B+Q345

425VGMAWER50-61

B

Q345B+Q345十

540HGMAWER50-61

B字

Q345B+Q345对

6250GMAWER50-61

B接

Q390B+Q390十

740HGMAWER50-61

B字

T

8Q345B/Q390B35HGMAWER50-61

接

T

9Q345B/Q390B35VGMAWER50-61

接

T

10Q345B/Q390B350GMAWER50-61

接

Q345B+Q345FCAW-对

11①89*46GE501T1

BG接

Q345B+Q345FCAW-对

12中89*46GRE501T1

BG接

Q345B+Q345FCAW-对

130180*106GE501T1

BG接

Q345B+Q345FCAW-对

140180*106GRE501T1

BG接

Q345B+Q345FCAW-对

15中299*206GE501T1

BG接

Q345B+Q345FCAW-

16①299*206GRE501T1

BG

Q345B+Q345FCAW-对

170450*306GE501T1

BG接

Q345B+FCAW-

180299*16+406GE501T1

G20Mn5QTG

Q345B+Q390FCAW-T

190203*12+356GRER50-61

BG接

合计19

7.1.3试件和检验试样的制备

东北亚（长春）国际机械会展中心项目钢结构现场焊接专项方案

试件制备应符合下列要求：

1）选择试件厚度应符合评定试件厚度对工程构件厚度的有效适用范围；

2）母材材质、焊接材料、坡口形状和尺寸应与工程设计图的要求一致；试

件的焊接必须符合焊接工艺评定指导书的要求。

3）试件的尺寸应满足所制备试样的取样要求。各种接头形式的试件尺寸、

试样取样位置应符合下图要求。

7:A

1

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一二三二二-----------------mA——————

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(A)

板材对接接头试件及试件示意

（a）不取侧弯试样（b）取侧弯试样

1-拉力试件；2-背弯试样；3-面弯试样；4-侧弯试样;

5-冲击试样；6--备用；7--舍弃

东北亚(长春)国际机械会展中心项目钢结构现场焊接专项方案

管材对接接头试件及试样示意

(a)拉力试样为整管时弯曲试样位置(b)不要求冲击试验时

(c)要求冲击试验时

③⑥⑨磅一钟点记号，为水平固定位置焊接时定位

1一拉伸试样；2—面弯试样；3—背弯试样；4一侧弯试样；5—冲击试

7.2焊接材料的选用及管理

721焊接材料选择

(1)焊接材料选用原则

编号焊接材料选用标准

《碳钢焊条》(GB/T5117)

1焊条

《低合金钢焊条》(GB/P5118)

《熔化焊用钢丝》(GB/T14957)

2焊丝《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》(GB/T8110)

《碳钢药芯焊丝》(GB/T10045)

东北亚（长春）国际机械会展中心项目钢结构现场焊接专项方案

《低合金钢药芯焊丝》（GB/T17493）

3CO2《焊接用二氧化碳》（HG/T2537）

选用原则：

选择微合金化程度较高的焊材，特别是对Nb、Ni、Ti等的焊材，尽量使焊缝产生针状铁素体

而提高焊缝的强韧性；

焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂；所有被采用的焊接材料的生产厂，均必须具有有效的质量

保证体系，焊接材料生产厂名、焊接材料出厂质量证明书以及产品使用说明书等；

所选焊接材料，必须按设计要求、相关标准进行复检，并进行严格的工艺评定，合格后方可

用于本工程；

二氧化碳气体质量符合该标准中优等品的要求，即二氧化碳含量（V/V）不得低于99.9%,水

蒸气与乙醇总含量（m/m）不得高于0.005%,不得检出液态水；

（2）焊接材料选用

本工程选用的焊接材料见下表:

焊接方法母材材质焊接材料适用位置

Q345BER50-6定位焊、对接、角接

GMAW

Q390BER50-6定位焊、对接、角接

Q345BE501T-1定位焊、对接

FCAW-G

Q345B+G20Mn5QTE501T-1定位焊、对接

7.2.2焊接材料验收

检验内容：检验焊材