钢结构工程焊接专项方案.docx
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钢结构工程焊接专项方案
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）
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.由两名焊工同时焊接柱子对称侧的两个接口，先焊梁的下翼缘。
梁腹板两侧的翼缘焊道要保持对称焊接，可由一个焊工在腹板一侧先焊1、2层后换至另一侧焊接焊完2-4层后再换一侧施焊，反复倒换直至焊满焊缝，各焊道的接头在上下层间要错开。
。
b.待下翼缘焊完，然后焊接上翼缘，仍由两名焊工在柱子对称同时对上翼缘施焊。
c.如翼缘板厚大于30mm时，宜上下翼缘轮换施焊。
3）焊接工艺参数
CO2气保焊：
焊丝直径Φ1.2mm，电流280~320A，焊速300~～500mm/min
焊丝伸出长度：
约20mm，气体流量25~80L/min，电压30~～38V，层间温度150℃
（4）总体焊接顺序
就整个钢结构框架而言，钢柱、H型钢柱、H型钢梁刚性接头焊接，应从整个结构的中部施焊，形成整体框架后向四周扩展续施。
七.安装焊接的质量验收
1、外观检查
焊缝外观质量应符合下表规定：
焊缝外观质量允许偏差
焊缝质量
等级
检验项目
二级
三级
未焊满
≤0.2+0.02t,且≤1mm，每100mm长度焊缝内未焊满累计长度≤25mm
≤0.2+0.04t,且≤2mm，每100mm长度焊缝内未焊满累计长度≤25mm
根部收缩
≤0.2+0.02t,且≤1mm，长度不限
≤0.2+0.02t,且≤1mm，长度不限
咬边
≤0.05t,且≤0.5mm;连续长度≤100mm,且焊缝两侧咬边总长≤10%焊缝全长
≤0.1t,且≤1.0,长度不限
裂纹
不允许
允许存在长度≤5mm的弧坑裂纹
弧坑裂纹
不允许
电弧擦伤
不允许
允许存在个别电弧擦伤
接头不良
缺口深度≤0.05t,且≤0.5mm，每1000mm长度焊缝内不得超过去1处
缺口深度≤0.1t,且≤1.mm，每1000mm长度焊缝内不得超过去1处
表面气孔
不允许
每50mm长度焊缝内允许直径≤0.4t且≤3mm气孔2个;孔距≥6倍孔径
表面夹渣
不允许
深≤0.2t长≤0.5t且≤20mm
焊缝尺寸允许偏差（㎜）
焊缝类型
项目
允许偏差
图例
一、二级
三级
对接焊缝
余高C
B＜20
0～3.0
0～3.5
B≥20
0～4.0
0～5.0
错边d
d＜0.1t
且≤2.0
d＜0.15t
且≤3.0
一般全焊透的对接与角接组合焊缝
hf≥（t/4）
且≤10
0～4
需经疲劳验算的全焊透的对接与角接组合焊缝
hf=（t/2）
且≤10
0～4
角焊缝和部分熔透的角接与对接组合焊缝
hf
hf≤6
0～1.5
hf＞6
0～3.0
余高C
hf≤6
0～1.5
hf＞6
0～3.0
注：
1hf＞8.0㎜的角焊缝其局部焊脚尺寸允许低于设计要求值1.0㎜，但总长度不得超过焊缝长度10%；
2焊接H形梁腹板与翼缘板的焊缝两端在其两倍翼缘板宽度范围内，焊缝的焊脚尺寸不得低于设计值。
2、无损检测
本工程安装焊缝为二级焊缝，按《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345－89）进行20％UT探伤，B类
级合格。
3、焊缝返修
（1）、焊缝返修应由经验丰富的优秀焊工承担。
（2）、焊缝返修采用碳弧气刨清除缺陷。
确认彻底清除缺陷后，用砂轮机或直线磨光机清除渗碳层，然后进行补焊。
返修焊缝的焊接工艺同正常焊接。
（3）、焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次。
八.焊接质量保证措施
焊接是钢结构施工中的特殊工序，必须自始至终有一套行之有效的焊接管理体系和质量监控手段，把好焊前、焊中、焊后质量控制关;
1.建立质量管理机构（见图焊接质量保证体系）;
焊接质量保证体系
2.配置质检员，负责对材料供应、焊前准备、组装、焊接，焊后处理和成品检查、验收等全过程质量，进行严格检查验收并记录;
3.焊工必须经培训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认可范围内施焊;
4.首次采用的钢材，焊接材料，焊接方法，焊后热处理等应进行焊接工艺评定;
5.根据工艺评定，编制焊接工艺规程、工艺卡，施焊前作好技术交底;
6.用于本工程的焊接设备和仪器必须完好可靠、性能良好，清渣工具齐全;
7.焊接材料的保管和使用，要按各种物资管理制度，严格管理;
8.焊条烘焙后，应放在保温箱（筒）内随用随取;
9.焊前应认真检查构件组装质量（焊缝坡口形式与尺寸）焊接部位的清理质量，不符合要求的要及时处理达到合格要求;
10.格按照焊接工艺规定施焊，认真执行“三检制”并作好焊前、焊中、焊后质量检查记录。
11.缝出现裂纹，焊工不能擅自处理，应申报焊接负责人查清原因，订出修补措施。
12.安装焊接全过程质量必须符合设计要求和现行国家《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）中有关标准。
九.主要安全技术措施
１、防止触电
（1）焊接设备外壳，必须有效地接地或接零。
（2）焊接电缆，焊钳及连接部分，应有良好的接触和可靠的绝缘。
（3）装拆焊接设备与电力网连接部分时，必须切断电源。
（4）焊工工作时，必须穿戴防护用品，如工作服、手套、胶鞋并应保证干燥和完整。
（5）焊机前应设漏电保护开关，即“一机一闸”制。
（6）焊接机械应放置在防雨和通风良好的地方，交流电弧焊机变压器的一侧电源线长度应不大于5m，进线必须设置防护罩。
２、防止弧光辐射
（1）焊工必须戴防护面罩（内镶滤光玻璃）。
（2）在公众场所焊接，须装置活动挡光屏。
（3）焊接工作场所应该有良好的通风、排气装置，有良好的照明。
（4）焊接工作场所周围5m以内不得存在有易燃、易爆物品。
（5）焊工高空作业时要载安全带，随身工具及焊条均应放在专门容器或布袋中。
３、设备与工具使用要求
（1）焊接设备和用具应装在专门铁箱内提升到所在楼层上，搁置要稳固，摆放要整齐。
分配电箱应设置在焊接设备的附近，便于操作，保证安全。
（2）气瓶应装在专门的铁笼中提升，笼顶用铁板封闭，以防坠落的物件砸坏仪表。
（3）手持电动工具的负荷线，必须采用耐气候的橡皮护套铜芯软电缆并不得有接头。
（4）手持电动工具的外壳，手柄负荷线、插头、开头等必须完好无损，使用前必须作空载检查，运转正常后方可使用。
十．成品保护
1.焊后不准砸钢筋接头，不准往刚焊完的钢材上浇水，低温下操作应采取预热、缓冷措施。
2.不准随意在焊缝外母材上引弧。
3.各种构件校正好之后方可施焊，并不得随意移动垫铁和支撑，以防影响构件的垂直度，隐蔽部位的焊接接头，必须办理隐蔽验收手续，方可进行下一道工序。
4.低温焊接不准立即清渣，应等焊缝降温后方可清渣。
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