现场焊接及高强螺栓施工方案.docx
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现场焊接及高强螺栓施工方案
现场焊接及高强螺栓施工方案
1.1焊接施工
1、工程焊接特点
（1）地下室钢结构构件材质为Q345B，此类型钢材在高层、超高层钢结构中应用比较普遍，焊接性能良好，焊接工艺成熟可靠。
（2）构件截面大。
地下室部分箱型钢柱截面最大尺寸为口1200×30，钢管柱截面最大尺寸为Φ1000×30，因此，现场焊接量比较大。
焊接效率将直接影响到钢结构安装进度，可以说整个工程进度与焊接进度是息息相关。
（3）由于结构形式特殊，焊接收缩引起的结构变形不可忽视，必须有针对性的研究对策措施。
2、焊接方法
根据现场焊接特点，并结合工程实际，采用CO2药芯焊丝气体保护焊的焊接方法。
选用CO2药芯焊丝气体保护焊，一是熔敷速度高，其熔敷速度为手工焊条的2～3倍，熔敷效率可达90％以上；二是气渣联合保护，电弧稳定、飞溅少、脱渣易、焊道成型美观；第三，对电流、电压的适应范围广，焊接条件设定较为容易。
3、焊接材料
（1）焊接材料选用
焊接材料采用氢含量较低的焊材。
焊接材料的选用原则与母材强度等强。
焊丝选用：
E501T（药芯焊丝Φ1.2）
保护气体为CO2，纯度99.98％（露点≤-40℃）。
（2）焊材复验
对所有应用于本工程的焊接材料按生产批号进行成分、性能的复验，复验由国家技术质量监督部门认可的质量监督检测机构进行。
（3）焊材管理
焊材须有质保书，应该按类别、牌号、规格、批号等分类堆放，并有明确标志。
堆放场地应保持通风、干燥。
（4）焊材使用
药芯焊丝启封后，应尽快用完，不得超过两天时间。
当天多余焊丝应用薄膜封包，存放在室内。
二氧化碳气瓶必须装有预热干燥器。
4、焊工资质
焊工应具有相应的合格证书，包括ZC、AWS所颁发的资格证书，并在有效期内。
焊工应具备全位置焊接水平。
严禁无证上岗，或者低级别焊高级别。
5、焊接工艺评定
在工程正式施焊前，根据不同的焊接方法、焊接材料、焊接位置、预热要求以及坡口类型等等，按照GB50661-2011进行工艺评定试验，确定合适的焊接参数，作为焊接工艺规程的依据。
制定出具体的焊接工艺规程后，将要求焊工严格执行，不得随意改变工艺参数。
6、现场焊接施工流程
7、焊前准备
焊接区操作平台搭设良好，平台高度及宽度应有利于焊工操作舒适、方便，并应有防风措施。
由于CO2气体保护焊焊枪线较短，考虑将送丝机置于操作平台上，焊机则在-12.1米结构底板上集中存放，其存放位置如下图布置图所示。
电焊机集中存放位置
焊工配置一些必要的工具，比如：
凿子、榔头、刷子以及砂轮机等，并配置工具包。
焊把线应绝缘良好，如有破损处用绝缘布包裹好，以免拖拉焊把线时与母材打火。
焊接设备应接线正确、调试好，正式焊接前宜先进行试焊，将电压、电流调至合适的范围。
检查坡口装配质量。
应去除坡口区域的氧化皮、水份、油污等影响焊缝质量的杂质。
如坡口用氧－乙炔切割过，还应用砂轮机进行打磨至露出金属光泽。
检查钢梁对接焊缝位置是否设置引熄弧板，同时当坡口间隙超过允许偏差规定时，报现场质检员，经技术部门查看，根据实际偏差情况，出具解决实施方案，并报监理审批同意后，按照方案实施。
8、焊接坡口
根据本工程的构件特点、焊接的可操作性、焊工的视线等，应以单面开坡口型式为主。
现场接头拟采用单面单边V型，反面设置衬板，根部间隙6～8mm，坡口角度35°见下图。
9、焊接工艺措施
本工程地下室钢板厚度最大30mm，且不属于冬季施工，因此不采取预热措施。
雨季施工采取焊前除湿，采用火焰除湿的方法进行除湿。
采用多层多道焊，控制层间温度不超过200℃，每个焊接施工班组长及质检员配置便携式红外线测温仪，来回巡视检查焊缝层间温度。
采用直流反接（DC+）；丝伸出长度控制在20mm左右；保护气体流量25L/min左右，根据以往高层焊接施工经验，本工程焊接工艺参数初步选定如下，经焊接评定试验后最终确定。
焊接位置：
横焊
焊
接
工
艺
参
数
道次
焊接
方法
焊条或焊丝
保护气体
保护气体
流量（L/min）
电流
（A）
电压
（V）
型号
直径
打底
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
180～200
32～36
中间
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
200～240
32～40
盖面
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
190～240
32～40
焊接位置：
立焊
焊
接
工
艺
参
数
道次
焊接
方法
焊条或焊丝
保护气体
保护气体
流量（L/min）
电流
（A）
电压
（V）
型号
直径
打底
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
170～200
20～28
中间
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
190～240
30～36
盖面
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
180～240
30～36
焊接位置：
仰焊
焊
接
工
艺
参
数
道次
焊接
方法
焊条或焊丝
保护气体
保护气体
流量（L/min）
电流
（A）
电压
（V）
型号
直径
打底
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
120～170
30～36
中间
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
150～200
32～38
盖面
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
150～200
32～38
焊接位置：
平焊
焊
接
工
艺
参
数
道次
焊接
方法
焊条或焊丝
保护气体
保护气体
流量（L/min）
电流
（A）
电压
（V）
型号
直径
打底
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
200～240
32～36
中间
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
220～260
32～42
盖面
FCAW-G
E-501T
Ф1.2
CO2
25
190～230
32～42
焊道布置示意：
10、焊接变形控制
在本工程中，焊接变形控制的关键是立柱接头焊接收缩引起的竖直方向的结构变形。
焊接变形控制是一个综合控制过程，与整个结构安装顺序、测量控制、焊接工艺措施都紧密相关，现场施工通过以下几个方面，将焊接变形降至最低。
（1）焊接方法
采用CO2气体保护焊，由于其能量密度相对较高，焊接变形也相应小一些。
（2）焊接顺序
总体焊接顺序对结构的变形是一个关键因素，必须制定一个科学、合理的焊接顺序来控制变形，原则为从核心筒向四周扩散对称施焊。
现场焊接顺序如下：
（1）柱-柱对接横焊、柱-梁牛腿翼板焊接需待每节钢柱上的主梁全部安装完且校正后，有高强螺栓的需终拧完成后开始焊接；
（2）平面上应从中部对称地向四周扩展，竖向可采取有利于工序协调、方便施工、保证焊接质量的顺序。
柱与柱节点和梁与柱节点的焊接以先焊柱对接头，后焊梁柱节点；多层梁焊接应遵守先焊顶层梁、后焊底层梁；次梁从下至上逐层安装、焊接完毕，平面焊接顺序如下图所示。
在结构安装校正到位后，对称布置焊接点，安排偶数名焊工进行施焊。
对称焊接的焊接参数和对称焊接的焊缝层数等因素应尽可能保持一致。
每个接头须连续施焊，如不能保持连续施焊应注意接头的缓冷与重新加热。
每个焊工焊接量按8小时排班布置，完成后才能进行交班，交班做好交接记录。
引、熄弧点不要在角向部位进行。
每道焊缝收头需熔至上一道焊缝端部约50mm处，即错开50mm，不使焊道的接头集中在一处。
（3）余量控制
焊缝收缩（主要为横向收缩）对构件的变形影响较大，而收缩量主要与焊接线能量关系密切。
为此，在焊接工艺评定时，可进行现场模拟接头试验，通过分析相关焊缝收缩量的数据，为实际接头进行焊接收缩预控。
根据模拟数据，并结合以往的焊接施工经验，事先对钢梁进行预留长度，即构件加工制作时正公差。
这样，在实际焊接时，正好抵消焊接收缩量。
对于立柱，也采用同样的放预留量的办法加以解决。
（4）控制结构变形
在整个焊接过程中，随时用测量仪器进行变形监控。
当某个点处偏差可能超控时，调控焊接顺序，及时加以纠偏。
结构变形控制贯穿于整个焊接全过程，特别是起初几个区段更为重要。
通过焊接过程中的跟踪监测，摸索相应规律，指导后续施工。
11、焊接应力控制
（1）采用合适的焊接坡口，减少焊接填充量；
（2）构件安装时不得强行装配，致使产生初始装配应力；
（3）采用合理的焊接顺序，对称焊、分段焊；
（4）先焊收缩量大的接头，后焊收缩量小的接头，应在尽可能小的拘束下焊接；
（5）预先合理设置收缩余量；
（6）同一构件两端不同时焊接；
（7）采取高效的CO2焊接方法，可减少焊接道数，降低焊接变形和残余应力；
（8）通过有效的工艺和焊接控制，防止或降低焊接接头的返修，可避免焊接接头应力增加；
12、焊接质量检查
焊接质量检查包括外观和无损检测，外观检查按照GB50661-2011规范执行。
无损检测（UT）按照GB11345和设计文件执行，一级焊缝100％检验，二级焊缝抽检20％，并且在焊后24小时检测。
13、焊接缺陷返修
焊缝表面的气孔、夹渣用碳刨清除后重焊。
母材上若产生弧斑，则要用砂轮机打磨。
表面有疑似裂纹时，进行磁粉或着色渗透探伤。
焊缝内部的缺陷，根据UT对缺陷的定位，用碳刨清除。
对裂纹，碳刨区域两端要向外延伸至各50mm的焊缝金属。
返修焊接时，对于厚板，必须按原有工艺进行预热处理。
预热温度应在前面基础上提高20℃。
焊缝同一部位的返修不宜超过两次。
如若超过两次，则要制定专门的返修工艺并报请监理工程师批准。
14、焊接操作注意事项
（1）防风措施
钢柱对接焊缝利用操作平台，利用三防布将平台做成四周基本封闭状态，就能有效防止大风对焊接的影响；钢梁的焊接，当焊接作业区风速超过2m／s时，采取防风措施，即在施工吊篮内绑扎设置竖向角钢，侧面设置三防布。
（2）防雨措施
焊接需要连续施焊，而天气多变，如又适逢雨季，必将影响焊接施工。
为此，我们采取如下防雨措施。
根据施焊天气情况，对阴雨天气，焊接部位设置防雨棚，即将操作平台上部用三防布全封闭进行防雨；对雷暴雨天气，停止焊接。
焊接过程中，质检员与电焊施工班组长加强巡视，检查防雨棚的稳固性、有效性。
防雨棚示意图
虽然操作平台做成全封闭，焊接点可避免直接淋雨，但雨水可能顺着钢柱流淌进焊接区，造成焊接区淬火。
在焊接区上方搭设防雨棚后，再围绕防水棚上方钢柱四周采用防水材料堵住，使雨水不致流淌下去。
（3）其它注意事项
设置引熄弧板，严禁在焊缝以外的母材上引弧。
定位焊必须由持焊工合格证的工人施焊，且应与正式焊缝一样要求。
焊缝应在引弧板和引出板上进行引弧和收弧。
焊接完成后，应用气割切除引弧板和引出板，留有2mm宽，用砂轮机修磨平整。
严禁用锤击落。
1.2高强螺栓施工
本工程地下室钢结构钢柱牛腿与钢梁的连接节点，采用翼缘焊接、腹板栓接的栓焊节点形式，钢梁定位安装后，采取先栓后焊的顺序施工，焊接时先焊下翼缘，后焊上翼缘。
1、高强螺栓安装
高强度螺栓施工应按程序和规范进行，整个施工过程中应严格控制。
（1）高强度螺栓工艺流程
本工程高强螺栓采用10.9S扭剪型高强度螺栓连接。
高强度螺栓的施工质量关系到结构连接的可靠性，其施工质量应严格把关。
高强螺栓安装工艺流程如下图所示：
高强螺栓安装工艺流程
（2）高强度螺栓施工
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