北京某体育场钢结构现场安装焊接工艺方案secret.docx
《北京某体育场钢结构现场安装焊接工艺方案secret.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京某体育场钢结构现场安装焊接工艺方案secret.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
北京某体育场钢结构现场安装焊接工艺方案secret
****体育场钢结构现场安装
焊接工艺方案
1范围
本焊接工艺适用于****体育场钢结构安装全过程的焊接。
2编制依据
设计施工图纸
总包初步的安装方案
GB50205-2001《钢结构工程施工验收规范》
JGJ81-2002《建筑钢结构焊接规程》
3定义
本文件使用下列缩写。
SMAW-手工焊条电弧焊
GMAW-实芯焊丝CO2气体保护半自动焊
FCAW-G药芯焊丝CO2气体保护半自动焊
F-平焊
H-横焊
V-立焊
O-仰焊
4本工程钢结构焊接概况
1.主要材料
钢板的最大厚度100mm。
当钢板厚度≤34mm时，采用Q345钢材；当钢板厚度≥36mm时，采用Q345GJ钢材；少量厚钢板采用Q460、S460ML钢材。
局部采用铸钢件。
厚度分布：
·组合钢柱除少量棱形柱底部和顶部为90~100mm，其余为50~80mm，另外两根方形斜柱板厚绝大多数为30、25、20mm。
·桁架上弦杆个别段为50mm外，其余均在40mm以下，大多数为30、25、20mm。
·桁架下弦杆个别段为50、42mm外，其余绝大多数为20mm。
·腹杆为20、14、10mm，多数为10mm。
·次结构板厚最大36mm，绝大部分为20mm以下。
屋顶主结构均为箱型截面，上弦杆截面基本为1000mm×1000mm，下弦杆截面基本为800mm×800mm，腹杆截面基本为600mm×600mm，腹杆与上下弦杆相贯，屋顶
矢高12.000m。
竖向由24根组合钢结构柱支撑，每根组合钢结构柱由两根1200mm×1200mm箱型钢柱和一根菱形钢柱组成，荷载通过它传递至基础。
立面次结构截面基本为1200mm×1000mm，顶面次结构截面基本为1000mm×1000mm。
2.焊缝类型
本工程现场安装焊缝绝大部分为板对接焊缝，焊接位置有平焊俯位、立焊位置、仰焊位置、横焊位置等。
5主要焊接方法
根据本工程的特点，现场安装焊接主要采用半自动实芯焊丝CO2气体保护焊、半自动药芯焊丝CO2气体保护焊、手工焊条电弧焊。
根据构件安装的焊缝位置，选择不同的焊接方法，一般平焊、横焊、立焊采用药芯焊丝CO2气体保护焊，仰焊位置、焊接量不大的焊缝以及箱体内焊接的焊缝等焊接空间少、焊接位置较复杂的焊缝采用手工焊条焊接。
板厚大于40mm的焊缝采用半自动药芯焊丝CO2气体保护焊。
6典型焊缝的焊接
6.1立柱焊缝
6.1.1焊缝坡口型式
根据安装方案，结构柱为多段现场安装。
棱形柱板厚大部分为50-80mm。
方形柱板厚大部分为20、25、30。
焊缝坡口尺寸按如下型式:
焊接位置为横焊位置。
由于主结构柱在开始安装时，无其它构件拘束，其焊缝承受的应力主要为压应力，焊缝焊接后可以有一定的自由受缩，其焊缝残余应力相对较小。
6.1.2焊接工艺参数
因此，在焊接方形柱时，焊缝不作预热处理（气温低于5℃时应预热）。
焊接采用CO2实芯焊丝保护焊。
焊材ER50-6，规格φ1.2，焊接参数如下：
焊层
方法
焊材规格
电流
A
电压
V
电流类型/极性
焊接速度
mm/min
焊丝伸出长度
气体流量
L/min
1-3
GMAW
Φ1.2
200~240
24~27
DC/+
250~300
25
20-30
4-12
GMAW
Φ1.2
220~260
26~30
DC/+
200~250
20
20-30
13-15
GMAW
Φ1.2
220~260
26~30
DC/+
200~250
15
20-30
棱形柱的板厚较大，焊前预热温度为120-150℃，预热范围为焊缝两侧150mm范围内。
预热采用远红外线加热器加热，红外线温度测量仪测量钢材表面加热温度。
加热到规定温度后用泡沫压型板保温。
如图。
焊接采用药芯焊丝CO2气体保护半自动焊，焊材为E501T-1。
焊接工艺参数如下：
焊层
方法
焊材规格
电流
A
电压
V
电流类型/极性
焊接速度
mm/min
焊丝伸出长度
气体流量
L/min
1-3
FCAW-G
Φ1.2
200~240
24~27
DC/+
250~300
25
20-30
4-6
FCAW-G
Φ1.2
220~260
26~30
DC/+
200~250
20
20-30
7-8
FCAW-G
Φ1.2
220~260
26~30
DC/+
200~250
15
20-30
6.1.3焊接措施
由于安装焊缝在高空作业，必须搭设适于焊工操作的焊接平台。
平台必须可供四名焊工同时焊接操作，并承载四台CO2焊接接送丝机构。
如图。
钢柱焊接平台
支撑结构用L160*12角钢，材质Q235；先在柱子上贴焊一块厚12的Q345板，支撑与贴板焊接。
在平台四周绑扎帆布以防大风影响焊接。
焊接时由四名焊接同时对称焊接，其中两对面焊工焊接方向相同。
6.2
弦杆焊缝焊接
6.2.1坡口型式
上弦杆尺寸大部为1000*1000*30（25，20），下弦杆基本为800*800*20。
60*50。
弦杆对接坡口采用单面V型，背面加衬垫。
其中外开坡口（腹板和上翼板）背面加钢衬垫，内开坡口（下翼板）背面加陶瓷垫。
如图
6.2.2焊接工艺参数
采用实芯焊丝CO2气体保护焊，焊材为ER50-6。
两腹板为立焊，上、下翼板为平焊。
焊层
方法
焊材规格
电流
A
电压
V
电流类型/极性
焊接速度
mm/min
焊丝伸出长度
气体流量
L/min
立焊
GMAW
Φ1.2
160~180
24~27
DC/+
250~300
25
20-30
平焊
GMAW
Φ1.2
220~260
26~30
DC/+
200~250
20
20-30
焊接措施
弦杆上翼板预留一人孔，腹板焊接完毕后，在箱体内焊接下翼板，下翼板坡口向内开，背面贴陶瓷衬垫。
下翼板焊接完毕并检验合格后，盖上翼板人孔盖板。
如图。
两名焊工先在两侧同步焊接腹板立焊缝。
焊接完毕后，由一名焊工在箱体内焊接下翼板焊缝。
下翼板焊接完毕，经外观检查、无损探伤合格后，盖上翼板人孔盖板，由一名焊工焊接完成。
弦杆的钢平台可以根据安装需要，制作单个的平台或包括整个节点位置的焊接、组装操作平台，可以实现弦杆、腹杆的组装、焊接操作。
6.3腹杆焊缝焊接
6.3.1坡口型式
腹杆基本尺寸为600*600，板厚大部分为10mm，部分板厚为10、14、20。
吊装过程中组装的腹杆为般有一定角度的倾斜，同时由于腹杆尺寸较小，不方便在箱体内焊接，其下翼坡口仍向外开，焊缝焊接处于仰焊位置。
6.3.2焊接工艺参数
两侧腹板为立焊位置焊缝，采用实芯焊丝CO2气体保护焊；上翼板为平焊焊缝，采用实芯焊丝CO2气体保护焊；CO2焊丝为ER50-6，焊条为J507。
下翼板为仰焊位置
焊缝，采用手工焊条电弧焊。
立焊和平焊位置焊接参数：
焊层
方法
焊材规格
电流
A
电压
V
电流类型/极性
焊接速度
mm/min
焊丝伸出长度
气体流量
L/min
立焊
GMAW
Φ1.2
160~180
24~27
DC/+
250~300
20
20-30
平焊
GMAW
Φ1.2
220~260
26~30
DC/+
200~250
20
20-30
仰焊位置焊接参数：
焊层
方法
焊材规格
电流
A
电压
V
电流类型/极性
焊接速度
mm/min
热输入
kJ/cm
1
SMAW
Φ3.2
90~105
23~26
DC/+
120~140
-
2-6
SMAW
Φ4.0
140~160
24~27
DC/+
140~160
-
工艺措施
由于各腹板倾斜位置不同，其焊接平台安装位置、形状不同。
也可以通过整个节点搭设平台来保证整个节点的焊接操作。
两名焊工在两侧同时同方向焊接两侧腹板立焊缝。
6.4柱与铸钢件焊接
6.4.1坡口型式
坡口为对接焊缝，加工后坡口等效于加衬垫坡口对接焊缝。
6.4.2焊接工艺参数
由于铸钢及柱脚厚度较厚，焊前应进行预热。
铸钢件及柱子板厚较大，焊前预热温度为150-180℃，预热范围为焊缝两侧300mm范围内。
预热采用远红外线加热器加热，外线外温度测量仪测量钢材料加热温度。
外面用泡沫压型板保温。
焊接采用药芯焊丝CO2气体保护半自动焊，焊材为E501T-1。
焊接工艺参数如下：
焊层
方法
焊材规格
电流
A
电压
V
电流类型/极性
焊接速度
mm/min
焊丝伸出长度
气体流量
L/min
1-3
FCAW-G
Φ1.2
200~240
24~27
DC/+
250~300
25
20-30
4-20
FCAW-G
Φ1.2
220~260
26~30
DC/+
200~250
20
20-30
21-25
FCAW-G
Φ1.2
220~260
26~30
DC/+
200~250
15
20-30
6.5柱与铸钢预埋件焊接
6.5.1坡口型式
该焊缝为角焊缝，仰焊位置。
6.5.2焊接工艺参数
由于柱脚较厚（100mm），焊前必须预热，焊前预热温度为150-180℃，预热范围为焊缝两侧300mm范围内。
预热采用远红外线加热器加热，外线外温度测量仪测量钢
材料加热温度。
外面用泡沫压型板保温。
焊接采用手工焊条电弧焊，焊材为J507焊条。
焊接工艺参数如下：
焊层
方法
焊材规格
电流
A
电压
V
电流类型/极性
焊接速度
mm/min
热输入
kJ/cm
1
SMAW
Φ3.2
90~105
23~26
DC/+
120~140
-
2-4
SMAW
Φ4.0
140~160
24~27
DC/+
140~160
-
焊后立即进行焊后热处理，热处理温度为580-620℃，加热范围为焊缝两侧300mm范围内，升温速度不大于150℃/小时，升到规定温度后保持恒温2小时。
后用泡沫板进行保温，使温度缓慢下降，降温速度不大于150℃/小时，直至构件温度低于300℃。
整个加温过程用红外线测温仪测量温度，控制整个加热过程。
7焊接平台用材统计
7.1钢柱焊接用平台
按施工方案的安装程序，其中第三阶段安装钢柱数量为12个，同时焊接至少需36个钢柱焊接平台（不包括柱间支撑焊接用平台）。
平台数量
钢材重量
木板数量
帆布数量
单重（kg）
总重（kg）
单数（m2）
总数（m2）
单数（m2）
总数（m2）
36
1050
37800
20
720
36
1296
7.2弦杆、腹杆（节点）处焊接平台
按吊装方案，弦杆一个阶段安装需焊接的节点数最多的有42个，每个节点至少有两个上弦杆和二个下弦杆（多数为三个上弦杆和三个下弦杆接头），弦杆焊接接头至少有168个。
根据焊接顺序，一次可以焊接28个焊接接头，如平台需需留给检验、探伤使用，应至少增加28个平台，即弦杆钢平台总数至少为58个。
如按整个节点制作平台，则就保证至少28个节点的焊接、检验操作。
节点的操作平台分上弦和下弦两层。
平台数量
钢材重量
木板数量
帆布数量
单重（kg）
总重（kg）
单数（m2）
总数（m2）
单数（m2）
总数（m2）
28×2
1400
78400
30
1680
70
3920
8焊接工艺评定
8.1焊接工艺评定
本工程所有的焊接必须先进行焊接工艺评定试验，工艺评定试验要求按GB50205-2001和JGJ81-2002的规定执行。
8.1.1
本工程工艺评定项目
本工程使用的母材材质为Q345,厚度范围为10-100mm,现场安装焊接需要预热和后热处理。
根据标准的规定本工程安装焊接需做下列工艺评定（材质全为Q345）：
序号
母材
厚度
焊接方法
焊材
规格
接头
型式
焊接
位置
预热
后热
适用厚度范围
1
10
SMAW
J507
Φ3.2、Φ4.0
对接
F
-
-
8～15
2
10
SMAW
J507
Φ3.2、Φ4.0
对接
V
-
-
8～15
3
10
SMAW
J507
Φ3.2、Φ4.0
对接
O
-
-
8～15
4
20
SMAW
J507
Φ3.2、Φ4.0
对接
V
-
-
15～30
5
20
SMAW
J507
Φ3.2、Φ4.0
对接
O
-
-
15～30
6
10
GMAW
ER50-6
Φ1.2
对接
F
-
-
8～15
7
10
GMAW
ER50-6
Φ1.2
对接
V
-
-
8～15
8
20
GMAW
ER50-6
Φ1.2
对接
F
-
-
15～30
9
20
GMAW
ER50-6
Φ1.2
对接
V
-
-
15～30
10
40
FCAW-G
E501T-1
Φ1.2
对接
F
150℃
-
30-60
11
40
FCAW-G
E501T-1
Φ1.2
对接
V
150℃
-
30-60
12
40
FCAW-G
E501T-1
Φ1.2
对接
O
150℃
-
30-60
13
80
FCAW-G
E501T-1
Φ1.2
对接
F
150℃
580℃-620℃
60-120
14
80
FCAW-G
E501T-1
Φ1.2
对接
V
150℃
580℃-620℃
60-120
15
80
FCAW-G
E501T-1
Φ1.2
对接
O
150℃
580℃-620℃
60-120
8.1.2工艺评定材料规定
制作焊接工艺评定的母材和焊材必须与本工程使用的母材、焊材牌号、标准相同。
原材料进货后应对材料进行进货验收并核对其质量证明书，符合标准才能使用。
母材检验合格后，按焊接工艺评定指导书进行取样加工试板。
铸钢构件的焊接可根据铸钢的化学成份，确定其是否与用Q345为同一个类别，如铸钢材料按JGJ81-2002的规定不能用Q345钢工艺评定替代，需另进行工艺评定试验。
安装过程中有Q460或S460ML钢材的焊接，还需另做此类钢材的工艺评定。
8.1.3焊接工艺评定程序
a.编制焊接工艺评定指导书。
焊接工艺评定指导书是指导焊工进行焊接的重要文件，必须由有一定经验的焊接工程师编制。
如附表一。
b.选择熟练热处理工预热、熟练的焊工焊接
预热及焊接严格工艺指导书进行，焊接检验人员全过程检查并记录，检验数据填入焊接工艺评定记录（附表二）。
c.热处理
需要热处理的试件由熟练的热处理工按工艺指导书进行热处理，质检人员监控热处理全过程并记录。
d.焊缝检查
焊缝检验标准与本工程检验标准相同，检验项目包括外观检查、超声波探伤检查、力学性能试验。
本工程对接焊缝为一级焊缝，超声波探伤按JB1134标准不低于2级为合格；力学试验内容包括抗拉试验、弯曲试验和冲击试验，其抗拉强度不低于母材标准的最低值，弯曲试验和冲击试验满足JGJ81-2002规定的要求为合格。
检验结果填入《焊接工艺评定检验结果》表（附表三）。
e.出具焊接工艺评定报告
所有检验、试验项目完成后，由焊接工程师出具焊接工艺评定报告。
焊接工程师根据以下项目的内容作出试验是否合格的结论，报本工程项目总工批准（附表四）。
焊接工艺评定指导书
焊接工艺评定记录表
焊接工艺评定检验结果表
热处理记录
外观检查记录
超声波探伤报告
如焊接工艺评定不合格，应由焊接工程师重新编制焊接工艺评定指导书，按以上程序重新试验，直至合格。
合格的焊接工艺评定其焊接参数作为指导工程施工焊接的文件。
9焊工培训与考试
本工程施工前，所有参与本工程的焊工按JGJ81-2002的规定进行考试。
本工程全为板材，因此本项目焊工全部考试Q345板材坡口焊缝。
本工程考试项目如下表：
序号
焊接方法
考试位置
试板厚度
适用焊接方法
适用焊接位置
适用厚度范围（mm）
1
SMAW
F
20
SMAW
F
厚度不限
2
SMAW
V
20
SMAW
F，H，V
厚度不限
3
SMAW
V+O
20
SMAW
F，H，V，O
厚度不限
4
GMAW
F
20
GMAW
F
厚度不限
5
GMAW
V
20
GMAW
F，H，V
厚度不限
4
FCAW-G
F
20
FCAW-G
F
厚度不限
6
FCAW-G
V
20
FCAW-G
F，H，V
厚度不限
7
FCAW-G
V+O
20
FCAW-G
F，H，V，O
厚度不限
为保证保证考试合格的焊工能真正胜任本工程焊缝焊接，本项目焊工考试用焊机为本工程使用的焊机，母材为本工程使用量最大的Q345、20mm厚板，焊材为本工程采购同厂生产的同牌号焊材。
焊试环境在室外，在考试工位加与工程类似的挡风板。
焊工考试前由施工方将需考试的焊工名称报业主或业主指定的第三方、工程监理，经业主或第三方、工程监理同意后在规定的时间、地点进行考试。
焊工考试时，第三方、工程监理派人到场监考，检查项目包括：
焊工身份证明文件，焊工考试试件是否符合要求，焊工是否按申报项目的要求固定试件，焊接方法是否正确，是否按工艺指导文件规定施焊，焊接过程是否规范等。
焊工在规定的时间内考试完毕后，按规定要求在试件上打上相应编号，将试件交监考人员后退场。
焊工考试试件由第三方或工程监理进行外观检查，外观检查合格后由第三方进行探伤检查、力学试验。
并由第三方出具试验报告。
由第三方或工程监理根据检验结果确定焊工考试是否合格，如合格则由第三方或工程监理发放相应项目焊工合格证。
持有焊工合格证的焊工，可以在本工程进行其相应项目的焊接。
10工程焊接通用规定
10.1焊材保管
焊材要有齐全的材质证明，经检查确认合格后方可入库，要逐批进行复验，
复验合格方可使用；焊材由专人发放，并作好发放记录；
焊条要按产品说明书规定的温度和时间，烘干焊条时，应防止将焊条突然放进高温炉内，或从高温中突然取出冷却，以防止焊条因骤冷骤热而产生药皮开裂脱皮现象；焊材烘烤次数不得超过三次；
焊条应随用随取，领出的焊条应放入保温筒内，剩余的焊条应当天退回焊条房。
不得使用药皮脱落或焊芯生锈的变质焊条、锈蚀或折弯的焊丝。
二氧化碳气体的纯度必须大于99.7%，含水率小于等于0.005％，瓶装气体必须留1Mpa气体压力，不得用尽。
10.2焊接人员资格管理
现场施工应有有实践经验焊接技术人员指导焊接工作。
现场焊接质检人员应由相当于中专及以上文化水平，有一定的焊接经验和技术水平的人员担任，负责现场作业的全面检查和控制，参与焊接技术措施的审定。
无损探伤人员应由国家授权的专业考核机构考核合格的人员担任，按考核合格的项目及权限，从事焊接检验和审核工作。
现场施焊焊工必须按相关规范进行考试，合格后才能持证上岗，从事与其合格项目相符的焊接工作。
10.3焊前准备
焊前应进行技术和安全交底。
焊前，焊缝坡口及附近50mm范围内清除净油、锈等污物。
焊缝两端设置引弧板、熄弧板，其材质、板厚、及坡口型式同正式焊缝。
手工电弧焊和气体保护焊其引弧板和熄弧板宽度应大于50mm，长度宜为板厚的1.5倍且不小于30mm。
定位焊焊接方法必须与打底焊相同，焊接要求同正式焊接。
定位焊应牢固可靠，定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
施焊前，复查组装质量，定位焊质量和焊接部位的清理情况，如不符合要求，修正合格后方可施焊。
手工电弧焊现场风速大于8m/s、气体保护焊现场风速大于2m/s时，采取有效的防风措施后方可施焊。
焊接的环境温度应能保证焊件所需的足够温度和焊工技能不受影响。
一般在0℃～45℃范围内，超出该范围不适宜工作，如必须工作应采取相应的措施并缩短工作时间，以保证焊工的人身安全和焊接质量。
焊接电弧1m范围内的相对湿度不得大于90%。
当焊件表面潮湿或下雨而又无防护措施时，不能进行焊接。
焊接时应尽量选择最佳的焊接位置以使焊缝质量更易于得到保证。
10.4焊接热处理
小于40mm厚的焊缝可不进行预热处理，但有下列情况之一必须对焊缝及两侧各100～200mm内进行加热，使母材温度达到60～100℃。
环境及钢材表面温度小于0℃;
钢材表面温度低于露点时；
有雾季节早、晚开始焊接时。
大于40mm板厚的接头，焊接前必须对接头两侧100～200mm内的区域用带自动记录的陶瓷加热带进行预热，预热温度为100～150℃，焊接过程中控制焊接层间温度，层间温度为100～200℃。
大于60mm厚的焊缝以及同一接点的最后一道对接缝或无收缩自由度的焊缝应进行后热处理，热处理温度为600℃±20℃。
10.5焊接过程控制
当焊接过程中出现已焊接焊缝或定位焊缝开裂时，应停止对其影响最大的焊缝焊接，并将开裂焊缝清除，重新测量尺寸组对并重新进行定位焊接。
对于不合格的焊缝返修，应制定返修工艺。
11冬季焊接施工措施
冬季焊接施工是指全天最低气温在0℃以下，或者出现下雪、霜冻天气时的焊接施工。
气温低于5℃、构件表面低于0℃时，应采取保暖措施，防止操作人员冻伤。
如在与人体接触的构件部位加隔热垫，焊工应穿戴有一定保暖的手套等。
钢材表面表面温度低于0℃时，焊缝两侧内150-300mm范围内需加热至60℃以上，并且应保持至整个焊接过程。
整个焊接区域应采取防风措施。
下雪及下雨时不得进行焊接操作。
当构件表面有积有雪、霜及冰时，应清除并对焊缝区域进行烘烤，确保不得有水份残留。
12焊接变形及应力控制
为控制局部及整体焊接变形，拟采取以下原则：
·减小坡口，减少收缩量
在保证焊透的前提下采用小角度、窄间隙焊接坡口，以减少收缩量；
要求提高构件制作精度，构件长度按正偏差验收；
尽量扩大拼装块，减少桁架高空拼装接口的数量；
采用小热输入量、小焊道、多道多层焊接方法以减少收缩量。
·采取预留收缩余量的措施
本工程钢结构主体工程可划分成钢柱与屋面主桁架两大区域，在安装时屋面主桁架又分成8个吊装分区，因此，整个工程的焊接收缩变形可按钢柱及8个吊装分区及交界处各自独立考虑。
具体措施如下：
各焊缝预留收缩量；
钢柱沿其高度，钢桁架段沿其轴向长度，根据其每道安装接缝的收缩余量2~3mm及其总和，在地面组拼时加放焊接收缩余量；
段（块）端头留切割裕量；
各分区交界处二侧主桁架拼接处之构件，其两端各放一定余量，安装时按
升级会员 