钢结构厚板H钢加工焊接工艺.docx
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钢结构厚板H钢加工焊接工艺
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厚板H钢加工焊接工艺
编制:
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审核:
批准:
说明
1、本工艺文件仅适用于本公司内建筑钢结构的加工制造焊接施工。
适用于强度等级为Q235和Q345系列的钢材。
（板厚为30～40mm）
2、本工艺文件是根据本公司的加工焊接设备所具有的功能，并经焊接工艺性试验，以及焊接技术管理能力和生产实践为基础而编制。
3、本工艺流程符合板厚为30～80mm的H型钢构件制作加工工艺流程及重点部位检查流程图。
4、本工艺文件编制的主要依据为《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）和《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81—2002），以及焊接工艺性试验结果。
二、材料的选用
2.1钢材：
2.1.1制造厚板H型钢构件所用钢材，应符合现行国家产品标准和设计文件要求，具有产品质量的合格证明书。
对于板厚δ≥40mm的钢板，当设计有要求时，为防止钢板的层状撕裂，厂方应提供Z向性能质量证明书。
2.1.2采购时，宜选用具有质量信誉好的大钢厂的产品，以确保钢材质量的可靠性。
2.1.3构件所用钢板原则以定长、定宽订货。
采购前根据构件深化设计图进行排料，并预留切割口，对两边齐边宽度各留不小于10mm。
长度方向不得有过多的余料，规定为不大于30mm。
2.1.4钢材质量应符合要求，不得有夹层、裂纹、气孔、非金属夹杂、结疤和折叠等缺陷。
钢材表面的锈蚀等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923规定的C级或C级以上。
2.2焊接材料：
2.2.1所用焊接材料必须与被焊母材材质相匹配，以等强性为原则，质量应符合各相应国家标准的要求。
2.2.2常用的焊材：
A、埋弧自动焊用焊丝：
Q235类母材：
H08A、Ф4～Ф4.8mm焊丝配HJ431焊剂。
H08MnA、Ф4～Ф4.8mm焊丝配SJ101焊剂。
Q345类母材：
H08MnA、Ф4～Ф4.8mm焊丝配HJ431焊剂
H10Mn2、Ф4～Ф4.8mm焊丝配SJ101焊剂
B、半自动CO2气体保护焊：
3
Q235类母材：
焊丝：
Ф1.2mm的ER49—1（H08Mn2SiA）
Q345类母材：
焊丝：
Ф1.2mm的ER50—6
CO2气体：
纯度≥99.9%（体积）含水量＜0.005%（重量）
C、所有焊丝应粗细一致，焊丝不得生锈，焊丝镀铜层不得脱落。
D、焊剂烘干温度：
熔炼焊剂：
HJ431，烘干温度250℃，保温2h。
烧结焊剂SJ101烘干温度300℃-350℃保温2h。
焊剂烘干过程如图2-1。
2.3其它
2.3.1栓钉、瓷环等材料也必须符合设计文件和相关标准要求。
2.3.2所有材料必须按规定进行验收入库，不合格的材料不得入库，更不得使用。
焊剂烘干工艺
三、H型钢各板件的拼接下料、拼接、加工
3.1翼、腹板的下料：
4
3.1.1由于定长进料，原则上翼、腹板不拼接。
3.1.2如尺寸超长或不得已时，凡长度要拼接的翼、腹板，必须先进行开坡口的埋弧自动焊拼接。
翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不小于200mm。
焊接前根据板厚应设相应的反变形量，请参见“焊接工艺卡
（一）”。
焊接冷却后，经无损探伤合格，矫平拼接缝（拼接钢板不平度允许误差，在1000mm范围内≤3.0mm。
达不到要求的，需采用火焰加热进行局部矫平，火焰加热部位必须是在钢板拼缝凸起面），然后再进行多头直条火焰切割加工。
（所有拼接焊缝均为一级焊缝，应进行100%探伤，UT—Ⅱ级合格）。
3.1.3翼、腹板的下料采用多头直条火焰切割机切割，应两边同时受热，如图3-1。
切割参数见表3-1
表3-1
板厚
（mm）
割嘴
型号
氧压力
（Mpa）
丙烷气压力
（Mpa）
割咀距离
（mm）
切割速度
（mm/min）
30
2＃
0.6
0.05
8～10
250～300
50
4＃
0.9
0.05
8～9
230～280
80
5＃
1.0
0.05
7～8
220～250
3.1.4切割时，必须遵守切割工艺要求，并保证切割面光洁度符合要求。
3.1.5对于构件成品长度＜6m板件，下料长度可按2件相加的长度进行取料，外加余量30mm。
3.1.6数控切割的气割缝宽度：
板厚30～80mm时为3-4mm。
排版时，应留出割缝量。
3.1.7考虑到焊后腹板宽度方向收缩，对于30～60mm厚腹板的全熔透焊缝，腹板的下料宽度取正公差3～4mm。
3.2腹板坡口加工：
3.2.1检查并调平、调直所有板料的平面度，直线度后，用半自动切割机对腹板两侧同时进行坡口加工，如图3-2、图3-3为两边均为全熔透坡口的加工图，坡口角度尺寸见表3-2。
切割参数见表3-1。
图3-2图3-3
表3-2
钢板厚度mm
坡口形式
坡口角度（α）
坡口尺寸（mm）
30
K形坡口
（钝边=2mm）
正面：
48°
22
反面：
60°
17
50
K形坡口
（钝边=2mm）
正面：
40°
34
反面：
60°
17
80
K形坡口
（钝边=2mm）
正面：
35°
42
反面：
55°
28
3.2.2对于要求分区的全熔透，半熔透的构件坡口加工，应首先根据设计要求对构件腹板先进行全熔透坡口加工，之后再按图3-4、图3-5方法进行半熔透处的坡口加工。
切割完成，除净所有割渣、氧化物和毛刺等
3.2.3坡口加工完成后，按要求对坡口角度及钝边、进行检查。
坡口钝边尺寸误差：
±1mm坡口角度误差：
0°～+3°
3.3小件板、加劲板的加工：
3.3.1用数控火焰切割机、半自动气割或剪板机等加工小件板，加劲板。
3.3.2坡口加工，应根据设计图纸要求，采用小车式半自动切割机进行切割。
3.3.3切割完成，应除净所有割口处的氧化物，切割渣等，并在平台上调平整所有板件。
3.3.4小件板，加劲板的切割质量应符合GB50205—2001第7.2条之规定。
四、H型钢构件翼、腹板的组立
4.1为有效控制H型钢构件的主焊缝焊接后变形过大，不论采用土胎模具还是在组立机上进行组装，应留出反变形量，如图4-1。
4.2定位焊焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，
长度宜大于40mm，间距宜为500～600mm，并应
填满弧坑，可采用CO2气体保护焊施焊。
4.3正面点固焊后，进行对反面
支撑物加固，如图4-2。
4.4组立后，进行尺寸检查，应符合
GB50205—2001附录C.0.1中之规定。
五、H型钢构件主焊缝的焊接
本工艺文件要求，H型钢构件主焊缝，采用CO2气体保护焊打底反面清根，焊接。
5.1
7
主焊缝在45°船型位置施焊，采用焊前进行预热CO2气体保护焊打底焊,当环境温度低于5℃以下时，焊前宜对焊缝及坡口两侧进行预热，预热温度不低于80℃。
（说明：
一但开始焊接,则需连续焊接完成,保证焊缝能够得到足够的热量,使焊道与焊道之间的层间温度足够高≥80℃,防止焊接
裂纹的产生），焊丝角度和距离如图5－1所示.
5.2先焊面为打底焊，填充层焊；之后翻身对称焊，以防止焊接角度变形过大。
先焊面打底焊的焊接电流强度与速度匹配，以不烧穿根部。
焊前必须加装引、熄弧板，材质与母材相同，尺寸要求应能够满足引弧、熄弧焊接，并起弧在引弧板，收弧在熄弧板上。
具体参数详见“焊接工艺卡
（二）”。
5.3为防止厚板焊接产生焊接裂纹，反面焊接应注意，在首面填充层焊完，先不用清渣，立即翻身，去掉支撑物，使焊缝附近的温度尚在大于80℃以上，趁热迅速进行反面焊接。
反面分先气刨清根再打底和盖面。
反面首道焊接电流强度和焊接速度的选用原则，以击穿反面根部，达到焊缝根部完全熔透为准。
注意焊接顺序及焊丝之间的角度距离。
5.4反面焊接完成，迅速翻身将先焊面填充层表面焊渣清理干净，再进行盖面焊。
5.5为了尽可能减少构件因无规律焊接而产生的扭曲变形，本工艺制定的焊接顺序。
应在本节5.2、5.3款的基础上，正面、反面的焊接顺序必须保证是同方向，详见图5-2示。
图5-2
5.6B面焊接同A面。
5.7当H型钢构件主焊缝的坡口分为全熔透与部分熔透焊时，焊接的顺序是：
先进行全熔透段打底焊，将全熔透处打完底后，再统一由起焊端开始焊接，将焊缝填充层完成填焊。
5.8填充层焊缝的全熔透与半熔透的高低，应力求一致，为盖面层的焊缝成形创造有利条件。
当填充层焊完后，全熔透与半熔透处的焊缝高度不一致时，必须先将低凹段的焊缝补焊与其它段平齐。
5.9主焊缝焊接完成后,立即对焊缝进行焊后后热处理，后热温度≥200℃，保温
2小时。
5.10主焊缝焊接完成，需仔细清理表面焊渣，并检查焊缝质量，检查内容和质量标准应符合JGJ81—2002第7章之规定。
焊接完成24小时后，按要求进行超声波探伤。
对于二级焊缝，超声波抽检比例应不小于20%，其合格等级为GB11345B级检验的Ⅲ级及Ⅲ级以上。
对于抽查出的不合格处，应标记出缺陷所处位置和深度，进行准确记录，通知返修。
5.11主焊缝缺陷局部返修，先采用碳弧气刨进行清刨，直至缺陷刨净为止，再采用CO2气保焊进行手工补焊。
经对返修的部位进行UT—探伤，直至合格。
合格后，用角向磨光机对经返修后的焊缝表面进行打磨圆滑处理。
5.12引熄弧板的去除，应采用火焰切割并修磨平整，不得用锤击落引弧板和熄弧板。
六、H型钢构件的矫正
6.1对于H型钢翼缘板的焊接对称性角变形，应采用型钢矫正机矫正；非对称性角变形（即喇叭状），采用火焰烘烤加千斤顶加压的矫正方法，见图6-1示。
对于H型钢的弯曲变形可用火焰矫正；对于腹板的波浪变形可用火焰点状加热矫正，若一根H型钢上同时存在几种变形时，矫正顺序应先矫正非对称性角变形，再矫正对称性角变形和弯曲变形，最后矫正波浪变形。
6.2对于厚板H型钢翼缘板与腹板
的角变形，应采用有足够大功率
的矫正机进行矫正。
6.3对于H钢的弯曲变形用火焰
矫正，一般加热温度为600～800℃，
不得过高。
加热时的温度高低的
粗略判断：
被加热处为深红色时，
温度约600～700℃，橘红色时，
温度约800℃。
加热时应先划出火焰加热位置及范围。
一般加热位置在弯曲的凸起最大处，一处不足以矫正时，则根据需要再多选几处。
冷却方法：
一般采用空气自然冷却，对Q345强度等级钢材严禁浇水急冷。
6.4矫正后，检查构件的垂直度及各面的平面度，使其符合要求。
检查标准：
GB50205—2001附录C.0.1中之规定。
七、H型钢构件的二次加工
7.1H钢构件的切断：
7.1.1为了提高效率，根据本工艺的加工特点而将两节构件合为一节下料组焊的，当H型钢构件主体加工、焊接、矫正完成后，需进行切割分段。
7.1.2H型钢构件主体切断：
采用轻H钢二次加工线的锯床进行精准锯断。
切断线以实际长的1/2处为准。
再将每节另一端的多余量锯掉，同时根据设计加工图，构件长尺寸保证每节柱长度尺寸的要求。
7.2H型钢构件两端头的加工：
根据设计图的尺寸及坡口要求（包括锁口和坡口）均采用轻H钢二次加工线的锁口机进行加工。
7.3H型钢构件的钻孔：
根据设计图要求，采用数控三维钻床钻孔，也可采用摇臂钻划线钻孔，不论采用何种钻床钻孔，都应对钻出的第一个构件进行检查，符合设计图纸的要求后，才能继续以下工件的钻孔。
八、H型钢构件加劲板、耳板的装配焊接
8.1根据设计图中劲板、耳板节点图的尺寸要求，进行装配定位焊。
对要求全熔透的焊缝装配时，要留有足够的间
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