钢结构工程焊接专项方案.doc

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一、工程概况

青岛开发区国际贸易中心工程中，钢柱由下向上处于垂直磊叠状态。

其中钢管柱412节，高度随建筑纵向标高由-10.250m至+185.500m变化，钢管柱+185.500标高处为变截面焊接；H型钢柱共440节，H型钢柱由底部至顶均为等截面。

各楼层标高处均匀布置H型钢梁连系，钢梁共约为4000多节。

1、本工程工地连接的节点焊接量大，柱-柱、梁-柱翼缘，主梁-次梁抗弯连接均为全熔透焊接，现场焊缝均为二级。

2、钢管柱、H型钢柱及钢梁钢材采用Q345B低合金钢。

钢管柱间为对接焊接，位置为横焊；钢柱与H型钢梁连接为刚结（腹板高强螺栓连接，H型钢翼缘板焊接），翼缘板焊接位置为平焊；H型主钢梁与次钢梁为铰接（高强螺栓连接）；H型次钢梁与次钢梁为刚接，翼缘板焊接位置为平焊。

3、焊接位置材料厚度分布：

钢管柱壁厚分别为24mm、20mm、16mm。

H型钢柱翼缘厚度分别为12mm、15mm、16mm、22mm，腹板厚度为8mm、10mm、14mm

H型钢梁翼缘厚度分别9mm、16mm、22mm、30mm。

二、编制依据

1、低合金高强度结构钢GB/T1591-94

2、气体保护焊用钢丝GB/T14959-94

3、焊接用二氧化碳气体HG/T2537-93

4、高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98

5、建筑工程质量验收统一标准GB50300-2001

6、钢结构工程质量验收规范GB50205-2001

7、建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002

8、钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB11345-89

三、材料

1、母材

本工程钢结构的屋面拱架所用板材均为Q345B（GB/T1591-94）。

钢材的化学成份及力学性能见表一、表二。

表一钢材的化学成份

钢号

化学成份（%）

C

Si≤

Mn

S≤

P≤

Cr≤

Mo≤

Ni≤

其他

Q345B

0.20

1.0～1.6

0.55

0.035

0.035

/

/

/

V=0.02~0.15

Nb=0.015~0.060

Ti=0.02~0.20

表二钢材的力学性能

钢材

力学性能（不小于）

备注

牌号

厚度

（mm）

σs

（MPa）

σb

（MPa）

δ5

（%）

冲击功

（J）

180º弯曲

Q345B

δ≤16

345

510~660

22

20℃，34

d=2a

t≤16mm

δ=16～32

315

470~640

d=3a

2、焊接方法及焊接材料的选定

本工程材料使用Q345B,，根据设计指定的国标GB/T14958、GB/T8110的规定及母材材质、结构形式及现场施工条件，确定现场安装焊接采CO2气体保护焊，选定焊丝厂家牌号为锦泰焊丝JM-56。

（1）锦泰JM-56特性与用途

JM-56使用于全位置焊，其能适应较大的焊接电流范围。

且在低电流焊接时电弧稳定，火花喷溅少。

常用于结构物的焊接场合如：

造船，桥梁，建筑等的对接与角焊。

（2）注意事项

1）注意保护气体的纯度及适当的调配混合气体的混合比。

2）适当控制保护气体的流量，约20-25L/min。

3）控制焊丝伸长度约在15-20mm之间。

4）将焊接部位的锈层、水分、油污、灰尘等确实清除静。

5）随时保持焊枪气罩的清洁与接触端完好。

6）尽量配合本焊丝的最佳焊接条件范围施焊。

（3）各相关表格

JM-56焊丝适用规范及范围

品名

AWS规格

GB规格

适用电流

主要用途

规格

JM-56

ER70S-6

ER50-6

DC—AC

常用于结构的焊接场合如：

造船、桥梁、建筑等的对接与角焊

0.8-2.0

JM-56焊丝化学成分及溶敷金属机械性能参数表

熔敷金属化学成分之一例

熔敷金属机械性能之一例

品名

C

Mn

Si

P

S

抗拉强度

N/mm2（kbf/mm2）

屈服强度

N/mm2（kbf/mm2）

延伸率

%

冲击值-29℃

J

JM-56

0.080

1.13

0.60

0.010

0.011

CO2555（56.0）

431（44.0）

29

69

使用电流范围（DC+）

线径（mm）

1.0

1.2

1.6

2.0

平焊

50-220

80-350

170-550

200-650

电流范围

仰焊

50-120

50-150

（AMP）

立焊

50-140

50-160

立下

50-200

50-250

3、焊材的管理

焊材应按焊材管理制度严格管理，强调如下：

（1）焊材要有齐全的材质证明，并经检查确认合格后方可入库。

（2）焊材应由专人发放，并作好发放记录。

四、安装焊接工艺

1、安装焊接前的准备工作

（1）、钢结构焊接工程专业性很强，劳动强度大，要求焊工有较高的技术素质，焊工需按《钢结构工程施工质量验收规范》和《建筑钢结构焊接技术规程》的规定执行。

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。

（2）、应针对该工程中数量较多的或具有代表性的接头形式进行相应焊接方法的工艺评定试验。

焊后外观及超声波检查合格后取样进行力学和宏观酸蚀试验，证明全部试验接头抗拉强度达到母材抗拉强度标准值。

（3）、采用的焊接材料和焊接设备技术条件应符合国家标准，性能优良。

清渣、气刨等装置应齐全有效。

2、CO2气保焊焊材和设备

（1）、焊丝包装应完好，如有破损而导致焊丝污染或弯折、紊乱时应部分弃之。

（2）、CO2气体纯度应不低于99.5%（体积比），含水量应低于0.05%（重量比），瓶内高压低于1MPa时应停止使用。

焊接前要先检查气体压力表的指示，然后检视并调节气体流量（20—80L/min）。

（4）、焊机电压应正常，地线压紧牢固，接触可靠，电缆及焊钳无破损，送丝机应能均匀送丝，气管应无漏气或堵塞。

3、焊接施工顺序原则

（1）、栓-焊混合节点中，梁的腹板应先栓翼缘板后焊，以便栓孔的对准和摩擦面的贴紧，确保栓接质量。

（2）、柱—梁节点焊接时一根梁的两端不得同时施焊作业。

（3）、柱—柱节点焊接时，钢柱的对称两翼缘板应由两名焊工同时焊接。

（4）、梁的焊接应先焊下翼缘，后焊上翼缘，以减少角变形。

五．

安装焊接程序及一般规定

1、安装焊接程序（见下图）

操作平台、防风棚及吊篮就位

钢构件高强度螺栓初拧完

根据测量结果确认焊接顺序

焊前确认

坡口清理

预热

焊条

打底焊

预热温度测试

时间控制位置

低氢型焊条

或焊丝焊接

焊中检测

出现缺陷

局部修整

焊接完成

后热

温度检测时间

控制、缓冷部位分

焊工自检

焊缝外观检查

填写焊缝质量检查表

打磨

超声波探伤检查

不合格

合格

焊接记录

焊接场地清理

衬板引甩弧

板安装检测

碳弧气刨、

砂轮打磨、

局部处理

柱－柱、柱－梁、梁－梁接头高度方位、间隙测定、错口检测

气候条件检查

坡口形状、角度、钝边及切割表面精度检查、根部垫板检查

中心轴线偏差检测

焊机工作状态良好、接地安全检查

焊接材料检查（焊丝、气体、焊条烘干温度、时间、保温）

确定安全施焊条件

CO2送气管漏气、堵塞、冬季施工保温检查

工艺、电流、电压检查

焊道清渣、外观检查

层间温度检测

焊道裂纹、气孔自检

CO2气体流量、纯度、压力检测

送丝稳定性检查

导电嘴、保护罩磨损检查

焊丝外伸长度检查

高强螺栓终拧

2、焊接一般规定

（1）焊前检查坡口角度、钝边、间隙及错口量，坡口内和两侧的锈斑、油污、氧化铁皮等应清除干净。

（2）预热：

焊前根据构件钢材焊前低预热温度要求，用气焊或特制烤枪对坡口及其两侧各100mm范围内的母材均匀加热，并用表面测温计测量温度，防止温度不符合要求或表面局部氧化，预热温度。

（见表8-1）

常用结构钢材焊前最低预热温度要求（表8-1）

钢材牌号

接头最厚部件的板厚t（mm）

t＜25

25≤t≤40

Q345

—

60～80℃

注：

a.本表的施工作业环境温度条件为常温

b.0℃以下焊接时，按实验的温度预热

c.焊接接头板厚不同时，应按厚板确定预热温度焊接接头材质不同时，按高强度碳当量的钢材确定预热温度。

（3）重新检查预热温度，如温度不够应重新加热，使之符合要求。

（4）装焊垫板及引弧板，其表面清洁程度要求与坡口表面相同，垫板与母材应贴紧，引弧板与母材焊接应牢固。

（5）焊接：

第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板的连接处，然后逐道逐层累焊至填满坡口，每道焊缝焊完后，都必须清除焊渣及飞溅物，出现焊接缺陷应及时磨去并修补。

每道焊接层间温度应按规范规定控制在120~150℃内，温度太低时应重新预热，太高时应暂停焊接。

焊接时不得在坡口外的母材上打火引弧。

（6）一个接口必须连续焊完，如不得已而中途停焊时，应进行保温缓冷处理，再焊前，应重新按规定加热。

（7）雨、雪天气或相对湿度大于90%时，采取有效防护措施后方可施焊。

（8）施焊现场环境温度低于0℃时，在始焊点附近100mm范围内采用火焰预热至30℃以上，方可施焊，且在焊接过程中均不应低于这一温度。

（9）碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、低合金结构钢应在完成24h以后，进行焊缝探伤检验。

（10）焊工和检验人员要认真填写作业记录表。

六．焊接顺序和工艺参数

（1）H形柱-柱对接焊的顺序和工艺参数

1）节点形式

方案：

A、B焊完→A’焊完。

翼板对接焊

图8.2H型柱-柱对接

2）焊接工艺参数

CO2气保焊：

焊丝直径Φ1.2mm，电流280~320A，电压30~38V，焊速350~450mm/min，焊丝伸出长度约20mm，气体流量25~80L/min，层间温度150℃。

（2）圆管柱-柱对接焊的顺序和工艺参数

1）节点形式

图8.3圆管柱-柱焊接顺序示意

图8.4圆管柱拼接接头全焊透坡口

2）焊接顺序

a.由2名焊工沿圆周分区同时对称退焊。

圆管直径范围内全部焊完1/3板厚后切去耳板，继续在各焊工负责的范围内施焊，直至焊完整个接头。

b.每两层之间焊道的接头应相互错开，2名焊工焊接的焊道接头也要注意每层错开。

每道焊完要清除焊渣和飞溅，如有焊瘤要铲除掉，焊接过程中注意检测层间温度。

3）焊接工艺参数

b.CO2气保焊

焊丝直径Φ1.2mm，电流280~340A，电压30~38V，焊速350~450mm/min，焊丝伸出长度约20mm，气体流量25~80L/min，层间温度150℃。

（3）柱—梁、梁—梁节点

1）节点形式

此顺序也适用于H形肩梁（梁）—梁翼缘焊接

图8.5柱－梁、梁-梁节点

2）节点焊接顺序

a.