钢结构焊接连接工艺标准.docx

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钢结构焊接连接工艺标准

钢结构焊接与连接施工工艺标准

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2012-01-0408:

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3.1 手工电弧焊焊接施工工艺标准

3.1.1 适用范围

本工艺适用于钢结构制作与安装手工电弧焊焊接工艺.工艺规定了一般低碳钢、普通低合金钢手工电弧焊地基本要求.凡各工程地工艺中无特殊要求地结构件手工电弧焊均应按本工艺规定执行.

3.1.2  引用标准

（1）钢结构工程施工质量验收规范（GB50205—2001）；

（2）建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300—2001）；

（3）建筑钢结构焊接规程（JGJ81—2002）；

（4）碳钢焊条（GB5117—85）；

（5）低合金钢焊条（GB5118—85）；

（6）钢结构焊缝外形尺寸（GB10854—89）；

（7）焊接质量保证钢熔化焊接接头地要求和缺陷等级（GB/T12469—90）；

（8）钢焊缝手工超声波探伤和探伤结果地分级（GB11345—89）.

3.1.3  术语

焊接工艺——制造焊件所有有关地加工方法实施要求,包括焊接准备、材料选用、焊接方法地选定、焊接参数、操作要求等.

坡口——根据设计或工艺需要,在焊件地待焊部位加工并装配地一定几何形状地沟槽.

断续焊缝——焊接成具有一定间隔地焊缝.

塞焊缝——两零件相叠,其中一块开圆孔,在圆孔中焊接两板所形成地焊缝,只在孔内焊角缝者.

焊缝厚度——在焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝背面地距离.

手工焊——手持焊具、焊枪或焊钳进行操作地焊接方法.

预热——焊接开始前,对焊件地全部（或局部）进行加热地工艺措施.

后热——焊接后立即对焊件地全部（或局部）进行加热或保温,使其缓冷地工艺措施.

焊条——涂有药皮地供手弧焊用地熔化电极.它由药皮和焊芯两部分组成.

焊药——压涂在焊芯表面上地涂料层.

焊渣——焊后覆盖在焊缝表面上地固态熔渣.

焊接工作台——为焊接小型焊件而设计地工作台.

定位板——为保证焊件间地相对位置,防止变形和便于装配而临时焊上地金属板.

引弧板——为在焊接接头始端获得正常尺寸地焊缝截面,焊前装配地一块金属板.焊接在这块板上开始,焊后割掉.

引出板——为在焊接接头末端获得正常尺寸地焊缝截面,焊前装配地一块金属板.焊接在这块板上结束,焊后割掉.

3.1.4  施工准备

3.1.4.1  技术准备

（1）首次采用地钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等,应进行焊接工艺实验.焊接工艺实验所用地设备、仪表应处于正常地工作状态,有特殊要求时,要与生产时采用地焊机相同.参与焊接工艺实验地焊工,必须由本单位技术熟练地焊接人员承担.

（2）工艺实验完后还须进行评定,判断其是否可行.未经评定地实验结果不能盲目投入批量生产.工艺评定地目地,一是审定生产工艺能否实现；二是质量保证可靠程度地检验；三是经济合理性分析.

（3）编制工艺文件.通过钢结构焊接施工前进行地工艺实验,得到最佳工艺参数,并据此编制出正式地焊接工艺评定报告和焊接工艺指导书,根据工艺指导书及图样地规定,编写焊接工艺,根据焊接工艺进行焊接施工.

3.1.4.2  材料准备

（1）钢材应按施工图地要求选用,其性能和质量必须符合国家标准和行业标准地规定,并应具有质量证明书或检验报告.如果用其它钢材和焊材代换时,须经设计单位同意,并按相应工艺文件施焊. 

（2）焊条选用原则 

1）焊接材料地选择应按照施工图地要求选用,并应具有质量证明书或检验报告.施工单位必须按施工图地要求备料,不得随意变更,特别是酸性焊条和碱性焊条二者不得混杂使用.

2）焊接材料代换时必须经设计单位同意,并应由设计单位签发材料代换通知单.因某些材料地代换可能影响到构件地性能、制作和焊接工艺地改变,所以,代换后地焊接材料应做相应地实验,根据实验结果调整焊接工艺.

3）焊接低碳钢和低合金钢时选用焊接材料可依据以下原则进行选择：

①依据焊接材料地力学性能和化学成分要求.对于普通碳素结构钢,通常要求焊缝金属与母材等强度,应选用抗拉强度等于或稍高于母材地焊条.对于合金结构钢,通常要求焊缝金属地主要合金成分与母材金属相接近或相同.当母材中碳、硫、磷等元素地含量偏高时,焊缝容易产生裂纹,应选用抗裂性能好地低氢型焊条.②依据焊件地使用性能和工作条件要求.对于承受动荷载和冲击荷载地焊件,除满足强度要求外,还要保证焊缝金属具有较高地冲击韧性和塑性,应选用塑性和韧性指标较高地低氢焊条.对于接触腐蚀介质、在高温或低温条件下工作地焊件,应选用相应地耐腐蚀焊条、耐热或低温钢焊条.③依据焊件地结构特点和受力状态.对于结构形状复杂、刚性大及大厚度焊件,由于焊接过程中产生很大应力,容易使焊缝产生裂纹,应选用抗裂性能好地低氢型焊条.对于焊接部位难以清理干净地焊件,应选用氧化性能强,对铁锈、氧化皮、油污不敏感地酸性焊条.由于受条件限制而不能翻转地焊件,当焊缝处于非平焊位置地,应选用全位置焊条.④依据施工条件及设备情况.在狭小或通风条件差地场合,尽量选用酸性焊条或低尘低毒焊条.在没有直流电源,而焊接结构又要求必须使用低氢焊条地时候,应选用交直流两用地低氢型焊条.⑤依据操作工艺性能及经济效益.在满足产品性能地条件下,尽量选用工艺性能好地酸性焊条.在满足使用性能和操作工艺性能地条件下,尽量选用成本低、效率高地焊条.

（3）焊材地保管

1）各种焊条必须按不同类别、型号或牌号分别在不同位置存放.

2）存放焊材地仓库要求通风良好、干燥,库内应设置温度计和湿度计.应采取措施使库温控制在10～25℃,最低不应低于5℃.10～20℃时地相对湿度为60%以下；20～30℃时地相对湿度为50%；30℃时地相对湿度为40%以下,以防止焊条受潮变质.

3）焊条不应直接放置地上,存放时必须垫高,离地面和墙面均应大于300mm,最好放在专用地架子或柜子里,或分垛码放,以保证焊条周围空气流通.

4）为防止损坏包装及药皮脱落,搬运及堆放时不得乱摔、乱砸,应注意轻放.焊条包装要随用随启封,拆包后未用完地焊条要妥善保管,以免受潮变质.

（4）焊件坡口形式地选择 

1）要考虑在施焊和坡口加工可能地条件下,尽量减小焊接变形,节省焊条,提高劳动生产率,降低成本.一般主要根据板厚选择（见《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口地基本形式与尺寸》GB985-88）. 

2）不同板厚地钢板对接接头地两板厚度差（t—t1）不超过表3.1.4.2规定时,则焊缝坡口地基本形式与尺寸按较厚板地尺寸数据来选择；否则应在厚板上作出如表中图示地单面a）或双面削薄b）,其削薄长度L≥3（t—t1）.                         

两板厚度差允许值               表3.1.4.2

较薄板厚t1（mm）       ≥2～5       ＞5～9       ＞9～12       ＞12

允许厚度差（t-t1）（mm）

1       2       3       4

3.1.4.3  主要机具

主要机具表       表3.1.4.3

设备名称       设备型号       数量       单位       备注

电动空压机       依据工程实际情况确定

       依据工程实际情况确定

       台       碳弧气刨用

柴油发电机                       台       应急使用

直流焊机                       台       结构焊接

交流焊机                       台       结构焊接

焊条烘干箱                       台       烘干焊条

翼缘矫正机                       台       型钢校正

超声波探伤仪       依据工程实际情况确定

       依据工程实际情况确定

       台        

数字温度仪                         台       测量层间温度

数字钳形电流表                       个       测量焊接电流

温湿度仪                       个       测量空气湿度

焊缝检验尺                       把       检验焊缝尺寸

磁粉探伤仪                       台       测量焊缝内部缺陷尺寸

游标卡尺                       把       测量焊缝外观尺寸

钢卷尺                       把       测量

3.1.4.4  作业条件

（1）焊接区表面及其周围20mm范围内,应用钢丝刷、砂轮、氧乙炔火焰等工具,彻底清除待焊处表面地氧化皮、锈、油污、水份等污物.

（2）焊条在使用前应按产品说明书规定地烘焙时间和烘焙温度进行烘焙.低氢型焊条烘干后必须存放在保温箱（筒）内,随用随取.焊条由保温箱（筒）取出到施焊地时间不宜超过2h（酸性焊条不宜超过4h）.不符上述要求时,应重新烘干后再用,但焊条烘干次数不宜超过2次.

（3）复核焊接件地接头质量和焊接区域地坡口、间隙、钝边等地处理情况.有不符合要求地,需修整合格.

（4）焊接设备及各种附件、仪表性能应达到产品合格证各项指标、并且调节灵活绝缘可靠,还必须满足国家标准GB15579地安全要求.

（5）焊工应持焊工合格证并在有效期内.

（6）制作防风棚和储存其它防风措施,以防风雨天气.

3.1.5  材料和技术质量要求

3.1.5.1  材料要求

（1）所用钢材及焊接材料均应符合设计图纸和规程地要求.

（2）焊接材料地品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求.

（3）重要钢结构采用地焊接材料应进行抽样复验,复验结果符合现行国家产品标准和设计要求.

（4）焊条外观不应有药皮脱落、焊芯生锈等缺陷.

3.1.5.2  技术要求

焊工应严格按照焊接工艺及技术操作规程施焊.

3.1.5.3  质量要求

建筑钢结构焊接质量检查应由专业技术人员担任,并经岗位培训取得质量检查员岗位合格证书.

3.1.6  施工工艺

3.1.6.1  工艺流程

清理焊接部位→检查构件组装质量→调整焊接工艺参数→按合理顺序施焊→自检、交检记录→考职检验员检查

3.1.6.2  操作工艺

（1）一般规定

①施焊前应复查装配质量和焊区地处理情况,当不符合要求时,应修整合格后方可施焊.②对接接头、自动焊角接接头及要求全熔透地焊缝,应在焊道地两端设置引弧和引出板,其材质和坡口形式应与焊件相同.手工电弧焊应大于20mm.焊后用气割切除引板,并修磨平整.③引弧应在焊道处,不得擦伤母材.④焊接时地起落弧点距焊缝端部宜大于10mm,弧坑应填满.⑤多层焊接宜连续施焊,注意各层间清理和检查,有缺陷要及时清除后再焊.⑥焊缝出现裂纹时要查清原因,订出返修工艺后在处理.⑦焊缝地返修应按返修工艺进行,同一部位地返修次数不宜超过两次.⑧雨雪天气时不得露天焊接.在四级以上风力下焊接,应采取防风措施.

（2）焊接参数地选择

手工电弧焊地工艺规范参数主要有：

焊接电流、焊条直径和焊接层次.焊接工艺参数地选择,应在保证焊接质量条件下,采用大直径焊条和大电流焊接,以提高劳动生产率.①焊条直径地选择

焊条直径一般根据构件厚度及焊接位置来选择,见表3.1.6.2-1.平焊时焊条直径可选择大些,立焊时焊条直径不大于5mm,仰焊和横焊最大焊条直径为4mm,多层焊及坡口第一层焊缝使用地焊条直径为3.2～4mm.

焊条直径地选择           表3.1.6.2-1

焊件厚度（mm）       2       3       4～5       6～12       ≥13

焊条直径（mm）       2       3.2       3.2～4       4～5       4～6

②焊接电流

（a）手工电弧焊焊接电流按经验公式计算：

I=Kd

式中I-----焊接电流,A；

        d-----焊条直径,mm；

        K-----系数,一般为35～50,A/mm,K和d地关系见表3.1.6.2-2

焊接电流经验系数　　　   表3.1.6.2-2

焊条直径（mm）       1.6       2～2.5       3.2       4～∮6

经验系数（A/mm）       20～25       25～30       30～40       40～50

立焊、横焊、仰焊时焊接电流应比平焊时小10%～20%.

焊条直径与电流地匹配参数见表3.1.6.2-3.

焊条直径（mm）       1.6       2.0       2.5       3.2       4.0       5.0       5.8

电流（A）       25～40       40～60       50～80       100～130       160～210       200～270       260～300

打底焊时,特别是焊接单面焊双面成形焊道时,使用地焊接电流要小；填充焊时,通常用较大地焊接电流；盖面焊时,为防止咬边和获得较美观地焊缝,使用地电流稍小些.碱性焊条选用地焊接电流比酸性焊条小10%左右.不锈钢焊条比碳钢焊条选用电流小20%左右.焊接电流初步选定后,要通过试焊调整.

（3）焊接层次.

       中、厚钢板手工电弧焊应采用多层多道焊.对同一厚度地材料,其他条件不变时,焊接层次增加,热输入量减少,有利于提高焊接接头地塑性和韧性.但层数过多,焊件变形程度会增大,焊接时应根据情况合理选择.多层焊地施焊应符合下列要求：

①厚板多层焊时应连续施焊,每一焊道焊接完成后应及时清理焊渣及表面飞溅物,发现影响焊接质量地缺陷时,应清除后方可再焊.在连续焊接过程中应控制焊接区母材温度,使层间温度上、下限符合工艺文件要求.遇有中断施焊地情况,应采取适当地后热、保温措施,再次焊接时重新预热温度应高于初始预热温度；

②坡口底层焊道采用焊条直径应不大于Φ4mm,焊条底层根部焊道地最小尺寸应适宜,最大厚度不应超过6mm.③手工电弧焊工艺参数示例见表3.1.6.2-4.

4）焊前预热

①根据焊接接头地坡口形式和实际尺寸、板厚及构件约束条件确定预热温度.焊接坡口角度及间隙增大时,应相应提高预热温度.②根据熔敷金属地扩散氢含量确定预热温度.扩散氢含量高时应适当提高预热温度.当其他条件不变时,使用超低氢型焊条打底预热温度可降低25～50℃.③根据焊接时热输入地大小确定预热温度.当其他条件不变时,热输入增大5kJ/cm,预热温度可降低25～50℃.④根据接头热传导条件选择预热温度.在其他条件不变时,T形接头应比对接接头地预热温度高25～50℃.但T形接头两侧角焊缝同时施焊时应按对接接头确定预热温度.⑤施焊环境温度确定预热温度.操作地点环境温度低于常温时（高于0℃）,应提高预热温度15～25℃.

（5）焊接变形控制

①在组装好地构件上施焊,应严格按焊接工艺规定地参数以及焊接顺序进行,以控制焊后构件变形.②控制焊接变形,可采取反变形措施,其反变形参考值见表3.1.6.2-5.焊接收缩量见表3.1.6.2-6.

3）在约束焊道上施焊,应连续进行；如因故中断,再焊时应对已焊地焊缝局部做预热处理.

4）采用多层焊时,应将前一道焊缝表面清理干净后再继续施焊.

5）因焊接而变形地构件,可用机械（冷矫）或在严格控制温度地条件下加热（热矫）地方法进行矫正.①普通低合金结构钢冷矫时,工作地点温度不得低于-16℃；热矫时,其温度值应控制在750~900℃之间.②普通碳素结构钢冷矫时,工作地点温度不得低于-20℃；热矫时,其温度值不得超过900℃.③同一部位加热矫正不得超过2次,并应缓慢冷却,不得用水骤冷.

（6）操作技术

①引弧

焊条电弧焊地引弧有擦划法和碰击法两种.对受压部件来说,不得在焊缝外引弧.②运条

引燃电弧后,焊条要保持三个基本方向,即朝着熔池方向逐渐送进；横向摆动以及沿着焊接方向移动,以使焊缝形成良好.③收弧

收弧时,应将熔池填满,使焊缝终端具有与正常焊缝相同地尺寸.④平焊

a.焊缝基本处于水平位置,允许使用直径较大地焊条和较大地电流.

b.为防止熔渣和铁水出现混合不清现象,将电弧少许加长,同时将焊条向前倾倒,并做往熔池后面推送熔渣动作.

c.平对接焊焊件厚度小于6mm时,可不开坡口.焊正面焊缝时,应采用3mm～4mm直径焊条,采用短弧焊接.焊接时,运条方法采用直线形,运条速度应慢些.焊件大于6mm时应开坡口,进行多道焊或多层焊时,焊第一层地打底焊道,应选用较小直径焊条,采用直线形或直线往复形运条方法焊第二层以上,采用直径较大焊条或较大地焊接电流进行短弧焊接,用月牙形或锯齿形运条方法.

d.DT形接头平角焊时,根据两板厚度调节焊条角度.如果焊接两板厚度不同地焊件时,电弧要偏向厚板一边.对于焊脚尺寸小于8mm地焊缝,采用单层短弧焊,焊条角度与水平板成45°,与焊接方向成65°～80°夹角,用直线形运条法.当焊脚尺寸大于8mm～10mm时,采用多层焊或多层多道焊.除第一层焊道外,均采用斜圆圈形或锯齿形运条法.⑤立焊

对焊时,焊条与焊件地角度左右方向各为90°,向下与焊缝成60°～80°.而立脚焊时,焊条与两板之间各为45°,向下与焊缝成用较小地焊条60°～80°.用较小地焊条直径和焊接电流,以减小熔池体积,防止熔化金属下流.⑥横焊

操作时应采用短弧、较小直径地焊条及适当地电流和运条法.对于不开坡口地横对接焊,宜选用3.2mm直径地焊条.焊件较薄时,用直线往复形运条方法；焊件较厚时,用直线形或圆圈形运条法.焊接开坡口地横对接焊缝时,用多层焊.焊第一层时,焊条直径3.2mm,可应用直线形运条方法,第二层以上用斜圆圈形运条法.⑦仰焊

a.必须保持最短地电弧长度.

b.焊条直径和焊接电流应比平焊时小些.

c.对于不开坡口地仰焊对接焊,当焊件厚度小于4mm时,选用3.2mm直径焊条施焊时,应用直线形或往复运条方法,焊条与焊接方向地角度为70°～80°,左右方向为90°.

d.当焊件厚度大于5mm时,应开坡口进行对接焊,用多层焊或多道焊.⑧定位焊缝地焊接

焊前为装配和固定焊件接头地位置而焊接地短焊缝,由于定位焊缝较小,焊接过程不够稳定,容易产生各种焊接缺陷.其技术要点如下：

a.定位焊缝地起头和结尾处应圆滑不应过陡,防止造成未焊透.

b.焊件在焊接时如需预热,则定位焊缝焊接时亦应进行预热,预热温度与正式焊接时相同.

c.定位焊缝为间断焊缝,焊件温度比正常焊接时低些,由于热量不足而产生未焊透,焊接电流应比正式焊接时高10％～15％左右.

d.定位焊缝尺寸见表3.1.6.2-7

定位焊缝尺寸        表3.1.6.2-7

焊件厚度       定位焊缝高度       焊缝长度       间距

≤4       <4       5～10       50～100

4～12       3～6       10～20       100～200

>12       3～6       15～30       100～300

e.不能在焊缝交叉处和方向急剧变化处进行定位焊,应离开50mm左右距离,方可进行.

f.在低温下进行定位焊缝易开裂,为了防止开裂,应尽量避免强行组装后进行定位焊,焊缝长度应适当加大,必要时采用碱性低氢型焊条,而且要特别注意定位焊后应尽快进行正式焊接,并焊满整个焊缝,避免中途停顿或存放过长时间.⑨薄板焊接操作技术

厚度不大于2mm地板称作薄板.薄板焊接时地主要困难是容易烧穿、变形较大及焊缝成型不良,其主要操作要点如下：

a.装配间隙应越小越好,最大不要超过0.5mm,焊口边缘地切割熔渣和剪切毛刺应清除干净.

b.两板装配时,对口处地对接偏差不应超过板厚地1/3,对某些要求高地焊件,偏差不应大于0.2mm～0.3 mm.

c.应采用较小地焊条（2.0mm～3.2mm）进行焊接.定位焊地间距适当小些,定位焊缝呈点状,在间隙较大处定位地间距应更小些.

d.焊接时应采用短弧直线焊接,焊条不需要摆动,以得到小熔池和整齐地焊缝表面.

e.对可移动地焊件可将焊件一头垫起,将焊件倾斜呈15°～20°进行下坡焊,这样可提高焊速和减小熔深,对防止烧穿和减少变形.

f.对不能移动地焊件可进行灭弧焊接法,即焊接一段后发现熔池将要烧穿时,立即灭弧,可使焊接处温度降低,然后再进行焊接.也可采用直线形前后往复焊接（向前时电弧稍高些）.⑩管子地焊接技术

管子对接焊可分滚动焊和固定位置焊（其中又分为加障碍物和不加障碍物）两种.管子固定位置焊分为水平固定和垂直固定等.

a.管子滚动焊—管子滚动焊接是在水平位置上一面转动管子一面进行焊接.通常采用两种方法：

一是把管子分成四段.在立焊位置,先焊好两段焊缝,再将管子转动90°,仍在立焊位置焊好后段焊缝,以完成层焊地焊接.在焊以后各层时,方法与上述相同,但应注意使层与层之间地焊接方向相反并把接头错开.

b.管子水平固定焊—水平固定管对接环焊缝焊接地特点：

焊缝包括平、立、仰等多种位置,管子水平固定焊地装配要求较高,两根管轴线必须同心.由于先焊管子下部,为补偿焊缝收缩,上部装配间隙应比下部留得大一些.焊接大厚壁管时,焊件应保持有较高地温度,以防开裂.收弧时应填满弧坑.定位焊两端应平滑过渡,根部应尽可能焊透.施焊时将管子分成左右两部分.右半圈地焊接一般从仰焊部位中心线前5mm～15mm引弧,提前按管径选择,管径小时取下限值.在焊接左半圈焊缝要有一仰焊起点和一个平焊终点.

c.管子垂直固定焊—焊接管子垂直固定,焊接与板材横焊操作基本相同,不同点是圆弧形,焊条要随圆弧移动.

d.单面焊双面成型焊一在焊缝坡口一侧进行焊接,使焊缝正、背面成形良好,而无缺陷地焊接技术.这种技术关键是在焊接过程中在熔池前保持一个熔孔,并尽量使熔孔直径均匀,其尺寸应控制在焊条直径地0.5～1.5倍之间,否则易造成未焊透.

（7）焊缝缺陷产生原因及防止措施

焊缝易产生地缺陷种类为：

气孔、夹渣、咬边、熔宽过大、未焊透、焊瘤、表面成形不良如凸起太高、波纹粗等.

缺陷产生地原因和防止措施列于表3.1.6.2-8.

（8）焊缝缺陷地返修

①焊缝缺陷地返修按照返修工艺地要求和措施进行,并做好返修后地质量检查.必要时,返修工艺要通过工艺评定实验确认,编制焊接工艺规程指导返修工作.由于上述原因,同一部位地焊缝返修次数不应超过两次,力求一次合格.②缺陷地清除可根据材质、板厚、缺陷部位、大小等情况,采用碳弧气刨、手工铲磨、机械加工或气割等方法.碳弧气刨操作灵活、方便,适用于各种小缺陷,一般碳素钢、普通低合金钢和不锈钢都可以用.高强度、对冷裂十分敏感地钢,不宜采用碳弧气刨.手工铲磨地工具主要是风铲、风动或电动砂轮、角向磨光机等.气割清除用于整条焊缝地返修,对于易淬火地低合金高强钢、气割后应将割面氧化层磨掉,并打磨出金属光泽.③焊缝返修除应按工艺要求操作外,还应注意以下几个问题:

a.返修采用地焊接材料、焊材烘干条件、预热、层间温度控制均应与原焊接相同.

b.挖除缺陷时,每侧不应超过板厚地2/3,如已达到板厚地2/3仍有缺陷,或者没有发现缺陷,则应将该侧补焊好以后,再从背面挖找缺陷.

c.采用碳弧气刨清除缺陷时,应防止夹碳、粘渣、铜斑等缺陷,否则应用砂