钢结构焊接施工方案.docx
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钢结构焊接施工方案
钢结构焊接施工方案
1.1焊接技术要求
（1）钢结构承包单位应根据采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接热处理等进行焊接工艺评定，并应根据焊接工艺评定报告确定焊接工艺。
（2）应严格控制钢构件制造时的焊接收缩变形量，选择合理的工艺及顺序，特别是焊接节点区域。
应采取有效的技术措施，减小焊接残余应力的影响。
（3）对于对接或T型，角接头的焊缝连接，当焊接板厚度大于6mm（对于手工焊）及大于12mm（对于埋弧焊）应按规范要求开坡口。
焊缝的质量等级与检测方法参见下表。
所有焊缝均须进行外观检查。
焊缝类型
焊接要求
焊缝等级
检测方法
探伤比例（%）
构件板件拼接焊缝
全熔透
一级
超声波探伤
100
全熔透等强焊缝；框架构件拼接焊缝；箱型柱节点区域内截面组合焊缝；梁柱连接翼缘对接焊缝；主次梁刚接节点焊缝
全熔透
二级
超声波探伤/射线探伤
20
一般构造焊缝
角焊缝
三级
磁粉探伤
10
按照《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的焊缝合格等级要求：
一级焊缝的合格等级为B级检验的II级及II级以上；二级焊缝的合格等级为B级检验的III级及III级以上。
熔透焊缝均应符合与母材等强的要求。
全熔透焊缝的端部应设置引弧板、引出板或钢衬管，引弧板的材质应与焊件相同。
手工焊引弧板厚度5mm，焊缝引出长度大于或等于25mm。
自动焊接引弧板宽度50mm，焊缝引出长度大于或等于50mm。
焊接完毕后，必须切除被焊工件上的引弧板，并沿受力方向修磨平整，严禁用锤击落。
焊缝应具有良好的外观质量，角焊缝应符合二级焊缝的外观要求。
为了保证结构的安全性与耐久性，构件及节点外表面的所有接缝均应保证密封，如焊缝做到完全密封确有困难时，需采用相应的建筑防水做法进行封堵，使整个钢结构形成完整的密闭体系。
外露构件焊接后焊缝余高应做磨平处理。
对于夹角小的节点区域，热影响区比较大，容易造成钢结构的过烧、脆断，施工单位应进行专门的焊接工艺评定和焊接全过程计算机仿真。
1.2焊接准备
1.2.1人员准备
从事焊接作业的人员，从工序负责人到作业班组长乃至具体操作的施焊人员和无损检测人员，都须为持证人员和曾从事过类似工程施工的人员。
辅助工也须通晓焊接作业平台的具体搭设方法、顺序和搭设所需的时间，从而准备好焊前工作、做好过程辅助工作及焊后清理工作，从人员组织上做好保障。
序号
人员工种
资历要求
1
焊接专业
负责人
持有相关部门核发的焊接高级技师证或焊接专业工程师证
十年以上现场焊接施工管理经验
三个以上大型工程类似岗位施工组织管理经验
2
焊接专业
班长
有多个大型工程本职位施工经验
十年以上现场焊接施工经验
持有劳动部门颁发的焊接操作证以及安全部门颁发的安全操作证
持有高级技工证书
3
持证
焊工
有大型工程现场焊接操作经验
有类似工程厚板、超厚钢板焊接经验
持劳动部门颁发的焊接操作上岗证以及安全部门颁发的安全操作证
4
焊材
负责人
有三个以上大型工程类似岗位材料采购、管理经验
熟悉各种焊材的性能要求、分类管理要求
了解相应的焊材保护规范及本工程相关的设计要求
5
熟练
辅助工
一个以上大型工程焊接辅助配合经验
熟悉焊材分类要求，焊接特点，焊接顺序等基本知识
能够熟练搭设焊接操作平台
1.2.2焊接设备准备
选用焊接设备的原则：
选用的焊接设备的选择应符合焊丝和焊条所标明的焊接电压与电流，当采用单独变压器或马达发电机提供焊接电流时，变压器的布置应使电流能容易调整到适合焊条与焊丝型号要求的电流值。
主要焊接设备及辅助设备实物图如下所示：
多功能焊机
逆变弧焊机
用途：
外框钢柱对接焊；钢梁对接焊。
用途：
预埋件安装时定位焊接；构件安装、校正时临时措施焊接；其它辅助焊接。
防风型二氧化碳焊枪
防风型二氧化碳流量计
用途：
二氧化碳焊枪与二氧化碳气体保护焊机配套使用，可拆卸，施工方便。
用途：
二氧化碳流量计直观的反映二氧化碳流量，便于控制焊缝处保护气体强度。
碳弧气刨枪
空压机
用途：
碳弧气刨枪用于焊缝修补，使用专用的空心碳棒，正极反接使用。
用途：
配合碳弧气刨枪使用，为配合碳弧气刨枪提供高压空气。
焊条烘箱
焊条保温筒
用途：
可控温焊条烘箱能够根据需要提供多种烘培温度，保证焊接质量；专人值守，焊条领用必须进行登记。
用途：
便捷式焊条保温筒用于现场施焊时焊条保温，能够持续保温四小时。
红外线探温仪
焊缝量规
用途：
厚板焊接时检测预热温度、层间温度、后热温度、保温温度等。
用途：
焊接完成后进行焊高、焊脚、弧坑等自检工具。
焊缝检测成套设备
便捷式超声波探伤仪
用途：
工序验收时进行抽检项目检查的成套工具。
用途：
焊接完毕，自检合格后24小时进行内部缺陷无损探伤专业仪器；由有相应资质证书的专业人员进行操作。
1.2.3焊接材料的选择
本工程主要钢构件材质主要为Q345B。
焊接材料选择应符合下列要求：
焊缝金属与母材金属强度相适应；当不同强度的钢材焊接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料；由焊接材料及焊接工序所形成的焊缝，其机械性能不低于原构件的等级；焊接用的电焊条的质量标准应符合国家规范的规定，自动焊接或半自动焊接选用焊丝或焊剂的质量标准应符合相应规范和标准的规定。
手工焊接用焊条应符合现行规范《碳钢焊条》及《低合金焊条》的规定，选用的焊条应与主体金属相匹配。
自动焊或半自动焊的焊丝与焊剂应与主体结构相匹配，焊丝与焊剂应符合现行标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》、《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》、《熔化焊用钢丝》、《焊接用钢盘条》和《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》的规定。
CO2气体保护焊接应优先选用药芯焊丝，符合现行标准《碳钢药芯焊丝》和《低合金钢药芯焊丝》的规定。
当不同强度的钢材焊接时，焊接材料的强度应按强度较低的钢材选用。
1.3焊接工艺流程
焊接工艺流程
1.4焊接工艺评定
本工程焊接过程中对焊接参数、焊前预热、焊后保温的把握，对焊接变形和层间温度的控制都需要通过焊接工艺试验进行测试，找出合适的焊接参数。
1.4.1焊接工艺评定程序
序号
焊接工艺评定程序
1
由技术员根据本工程的设计文件、图纸规定的施工工艺和验收标准，结合工程的结构特点、节点形式等提出工艺评定任务书（焊接方法、试验项目和标准）。
2
焊接责任工程师审核任务书并拟定焊接工艺评定指导书（焊接工艺规范参数）。
3
焊接责任工程师将任务书、指导书下发焊接工艺评定责任人，安排组织实施焊接工艺评定。
4
焊接责任工程师依据相关国家标准规定，监督由本企业熟练焊工施焊试件及试件和试样的检验、测量等工作。
5
焊接工艺评定责任人负责工艺评定试样的送检工作，并汇总评定检验结果，提出焊接评定工艺报告。
6
评定报告经焊接责任工程师审核，企业技术总负责人批准后，正式作为编制指导生产的焊接工艺可靠依据。
7
焊接工艺评定所用设备仪表应处于正常工作状态且为项目正式施工使用的设备，试样的选择必须覆盖本工程全部规格并具有代表性，试件应由本企业持有合格证书技术熟练的焊工施焊。
1.4.2手工电弧焊参数
位置
电弧电压（V）
焊接电流（A）
焊条
极性
层厚（mm）
层间温度（℃）
焊条
型号
平焊
其它
平焊
其它
首层
24～26
23～25
105～115
105～160
阳
3～4
-----
E43*
E50*
中间层
29～33
29～30
150～180
150～160
阳
3～4
85～150
面层
25～27
25～27
130～150
130～150
阳
3～4
85～150
1.4.3CO2气体保护焊（平焊）参数
位置
电弧电压（V）
焊接电流（A）
焊丝伸出长度
气体流量（L/min）
极性
层厚（mm）
层间
温度（℃）
焊条型号
≤40
＞40
首层
22～24
180～200
20～25
30～35
45～50
阳
6～7
-----
ER50-3
Ф1.2mm
中间层
25～27
230～250
20
25～30
40～45
阳
5～6
100～150
面层
22～24
200～230
20
20
35～40
阳
5～6
100～150
1.5焊工考核
本工程焊接位置多样，有横焊、平焊等，焊接难度大，所以对焊工的技术水平要求特别高。
因此将在进场后进行现场作业条件下的焊工考核，以挑选出水平过硬、符合本工程施工要求的焊工进行焊接操作。
1.5.1焊工选拔程序
内容
焊工考试与选拔
初选
根据每名焊工的个人资料筛选出焊接经验丰富、有类似工程施工经验的焊工。
培训
1、针对本工程结构特点对焊接要点、焊接注意事项进行培训；
2、对厚板焊接工艺、焊接要点要求进行培训；
3、特别对箱型柱单元区域对接焊接要求进行培训。
考试
1、按照相关标准规范的焊工考试规定，对通过初选的焊工进行理论知识考试和操作技能考试；
2、操作技能考试主要考核现场焊接条件下的操作能力以及厚板焊接技术，焊接完成24小时以后进行超声波检测并出具报告；
3、考试时邀请业主代表、监理参加，共同对焊缝外观、探伤报告进行检查；
4、只有全部考核项目合格的焊工才允许进入复试。
复试
项目正式施工前需对考试合格的焊工进行复试，复试合格后方可进入本工程项目进行焊接施工。
1.5.2焊工考核实例照片
焊前准备
平焊施焊
横焊施焊
焊缝打磨
焊接完成
焊缝探伤
1.6焊接注意事项
准备事项
准备内容
焊接条件
下雨时露天不允许进行焊接施工，如必须施工，则必须进行防雨防护。
厚板焊接施工时，需对焊口两侧区域进行预热，宽度为1.5倍焊件厚度以上，且不小于100mm。
当外界温度低于常温时，应提高预热温度15～25℃
若焊缝区空气湿度大于85％，应采取加热除湿处理。
焊缝表面干净，无浮锈，无油漆。
焊接环境
焊接作业区域搭设焊接防护棚，进行防雨、防风处理。
采用手工电弧焊作业（风力大于5m/s）和CO2气体保护焊（风力大于3m/s）作业时，未设置防风棚或没有防风措施的部位严禁施焊作业。
焊前清理
正式施焊前应清除定位焊焊渣、飞溅等污物。
定位焊点与收弧处必须用角向磨光机修磨成缓坡状且确认无未熔合、收缩孔等缺陷。
电流调试
手工电弧焊：
不得在母材和组对的坡口内进行引弧，应在试弧板上分别做短弧、长弧、正常弧长试焊，并核对极性。
CO2保护焊：
在试弧板分别做焊接电流和电压、收弧电流和收弧电压对比调试。
气体检验
核定气体流量、送气时间、滞后时间、确认气路无阻滞、无泄露。
焊接材料
钢结构现场焊接施工所需的焊接材料和辅材，均应有质量合格证书，施工现场设置专门的焊材存储场所，分类保管。
领用人员领取时需核对焊材的质量合格证、牌号、规格。
本工程的焊条使用前均需要进行烘干处理。
1.6.1定位焊
钢结构安装就位校正完成后，正式焊接施工前，应对焊接接头进行定位焊接，焊接时应注意以下事项：
序号
定位焊注意事项
1
定位焊焊缝所采用焊接材料及焊接工艺要求应与正式焊缝的要求相同。
2
定位焊焊缝的焊接应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊，弧坑应填满，严禁在焊接区以外的母材上引弧和熄弧。
3
定位焊尺寸参见定位焊尺寸参考表。
4
定位焊的焊脚尺寸不应大于焊缝设计尺寸的2/3，且不大于8mm，但不应小于4mm。
5
定位焊焊缝有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，必须清除后重新焊接，如最后进行埋弧焊时，弧坑、气孔可不必清除。
定位焊尺寸参考表
母材厚度
（mm）
定位焊焊缝长度（mm）
焊缝间距（mm）
手工焊
自动、半自动
t≤20
40--50
50--60
300--400
t＞20
50--60
50--60
300--600
备注
本工程钢材最大板厚为55mm
1.6.2焊接操作规程
序号
焊接施工
1
厚板焊接：
采用根部手工焊封底、半自动焊中间填充、面层手工焊盖面的焊接方式。
带衬板的焊件全部采用CO2气体保护半自动焊焊接。
2
全部焊段尽可能保持连续施焊，避免多次熄弧、起弧。
穿越安装连接板处工艺孔时必须尽可能将接头送过连接板中心，接头部位均应错开。
3
同一层道焊缝出现一次或数次停顿需再焊时，始焊接头需离原熄弧至少15mm，禁止在原熄弧处直接起弧。
CO2气体保护焊熄弧时，应待保护气体完全停止供给、焊缝完全冷凝后方能移走焊枪。
禁止电弧刚停止燃烧即移走焊枪，使红热熔池暴露在大气中失去CO2气体保护。
4
打底层：
在焊缝起点前方50mm处的引弧板上引燃电弧，然后运弧进行焊接施工。
熄弧时，电弧不允许在接头处熄灭，而是应将电弧引带至超越接头处50mm的熄弧板熄弧，并填满弧坑，运弧采用往复式运弧手法，在两侧稍加停留，避免焊肉与坡口产生夹角，达到平缓过度的要求。
5
填充层：
在填充焊接前应清除首层焊道上的凸起部分及引弧造成的多余部分，清除粘连在坡壁上的飞溅物及粉尘，检查坡口边缘有无未熔合及凹陷夹角，如有必须用角向磨光机除去。
CO2气体保护焊时，CO2气体流量宜控制在40～55（L/min），焊丝外伸长20～25mm，焊接速度控制在5～7mm/s，熔池保持水准状态，运焊手法采用画斜圆方法，填充层焊接面层时，应注意均匀留出1.5mm～2mm的深度，便于盖面时能够看清坡口边。
6
面层焊接：
直接关系到该焊缝外观质量是否符合质量检验标准，开始焊接前应对全焊缝进行修补，消除凹凸处，尚未达到合格处应先予以修复，保持该焊缝的连续均匀成型。
面层焊缝应在最后一道焊缝焊接时，注意防止边部出现咬边缺陷。
1.6.3钢构件多层多道焊参数
构件
名称
板厚mm
焊层
焊缝层厚（mm）
焊缝层数
焊接电流（A）
焊接电压（V）
气流量L/min
送丝速度mm/s
备注
钢梁
40
首层
6～7
1
180～200
22～24
50～55
5～5.5
横焊
6～7
1
180～200
22～24
45～50
5～5.5
平焊
中间层
5～6
5
230～250
25～27
45～50
5～5.5
横焊
5～6
5
230～250
25～27
40～45
5～5.5
平焊
面层
5～6
1
180～200
22～25
40～45
5～5.5
横焊
5～6
1
200～230
22～24
35～40
5～5.5
平焊
面层
5～6
1
180～200
22～25
40～45
5～5.5
横焊
5～6
1
200～230
22～24
35～40
5～5.5
平焊
3～4
1
110～130
22～24
45～50
3～3.5
仰焊
5～6
8
230～250
25～27
40～45
5～5.5
平焊
面层
5～6
1
180～200
22～25
40～45
5～5.5
横焊
5～6
1
200～230
22～24
35～40
5～5.5
平焊
钢柱
55
首层
6～7
1
180～200
22～24
50～55
5～5.5
横焊
6～7
1
180～200
22～24
45～50
5～5.5
平焊
中间层
5～6
5
230～250
25～27
45～50
5～5.5
横焊
5～6
5
230～250
25～27
40～45
5～5.5
平焊
面层
5～6
1
180～200
22～25
40～45
5～5.5
横焊
5～6
1
200～230
22～24
35～40
5～5.5
平焊
面层
5～6
1
180～200
22～25
40～45
5～5.5
横焊
5～6
1
200～230
22～24
35～40
5～5.5
平焊
3～4
1
110～130
22～24
45～50
3～3.5
仰焊
5～6
8
230～250
25～27
40～45
5～5.5
平焊
面层
5～6
1
180～200
22～25
40～45
5～5.5
横焊
5～6
1
200～230
22～24
35～40
5～5.5
平焊
1.7焊接质量检查
1.7.1焊缝外观质量允许偏差
质量等级
检验项目
二级
三级
未焊满
≤0.2+0.02£且≤1㎜，每100㎜长度焊缝内未焊满累积长度≤25㎜
≤0.2+0.04£且≤2㎜，每100㎜长度焊缝内未焊满累积长度≤25㎜
根部收缩
≤0.2+0.02£且≤1㎜，长度不限
≤0.2+0.04£且≤2㎜，长度不限
咬边
≤0.05£且≤0.5㎜，连续长度≤100㎜，且焊缝两侧两边总长≤10﹪焊缝全长
≤0.1£且≤1㎜，长度不限
裂纹
不允许
允许存在长度≤5㎜的弧坑裂纹
电弧擦伤
不允许
允许存在个别电弧擦伤
接头不良
不允许
缺口深度≤0.1£且≤1㎜，每1000㎜长度焊缝内不得超过1处
表面气孔
不允许
每50㎜焊缝长度内允许存在直径＜0.4£且≤3㎜的气孔2个，孔距应≥6倍孔径
表面夹渣
不允许
深≤0.2£，长≤0.5£且≤20㎜
1.7.2焊缝焊脚尺寸允许偏差
序号
项目
允许偏差（mm）
1
一般全焊透的角接与对接组合焊逢
且≤10
2
需经疲劳验算的全焊透角接与对接组合焊缝
且≤10
3
角焊缝及部分焊透的角接与对接组合焊缝
hr≤6时
0～1.5
hr＞6时
0～3.0
注：
1、hr＞8.0㎜的角焊缝其局部焊角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的10﹪；
2、焊接H型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要求值。
1.7.3焊缝的无损检测
序号
名称
焊接检查
1
外观检查
不允许有明显的裂纹、气孔、咬边或未焊透现象
焊缝外观尺寸满足设计及规范要求。
外观检查合格后，进行磨平、磨光处理。
2
无损检测
对焊缝进行超声波探伤，焊缝不应有诸如裂纹、气孔、夹杂、未焊合或未熔透等反射迹象。
超声波探伤检测示意图
1.7.4焊缝返修
序号
焊缝返修
1
返修前编写返修方案，经工程技术负责人同意，报监理工程师批准后方可实施。
2
返修焊缝的工艺及质量要求与焊缝相同，焊缝同一部位返修次数不宜超过两次，如两次返修后仍不合格，应重新制订返修方案，经工程技术负责人同意，报监理工程师批准后方可实施。
3
补焊时应在坡口内引弧，熄弧时应填满弧坑；多层焊的焊层之间接头应错开。
4
返修部位应连续焊成，如中断焊接时，应采取后热、保温措施，防止产生裂纹。
5
焊接修补的预热温度应比相同条件下正常焊接的预热温度高。
6
返修焊缝应填报返修施工记录及返修前后的无损检测报告，作为工程验收及存档资料。
1.8焊接质量控制与保证措施
1.8.1焊接质量控制程序
控制阶段
质量控制内容
焊接前质量控制
母材和焊接材料的确认与必要复验
焊接部位的质量和合适的夹具
焊接设备和仪器的正常运行情况
焊接规范的调整和必要的试验评定
焊工操作技术水平的考核
焊接中质量控制
焊接工艺参数是否稳定
焊条、焊剂是否正常烘干
焊接材料选择是否正确
焊接设备运行是否正常
焊接热处理是否及时
焊接后质量控制
焊接外形尺寸、缺陷的目测
焊接接头的质量检验
破坏性试验
理化试验
金相试验
其它
非破坏性试验
无损检测
强度及致密性试验
焊接区域的清除工作
1.8.2焊接过程质量保证措施
序号
焊接质量保证措施
1
焊接施工前搭设焊接防护措施（防风棚、防雨棚等）。
2
焊接使用药芯焊丝，并使用大流量的CO2气体进行焊接保护，增加CO2保护气柱的挺度，提高抗风能力，形成对焊接熔池的渣—气联合保护。
3
焊接前进行焊口清理，清除焊口处表面的水、氧化皮、锈、油污等。
4
严格按照焊接工艺评定所得参数施焊。
5
焊接过程中严格控制层间温度。
6
焊道之间熔渣的清除必须彻底。
7
分次完成的焊缝，再次焊接前要进行预热处理。
8
焊接时采取合理的焊接顺序进行施工（如两人对称焊）。
9
焊后进行后热处理。
1.8.3特殊施工环境焊接质量保证措施
1.8.3.1焊接施工防风措施
主要是应用在钢梁焊接、钢柱焊接等焊接时，当风速大于5m/s时应设置防风围挡。
在焊接防护棚内设接火盆接焊接过程中落下的炽热的焊渣、铁块，防止其引起火灾。
冬季天干物燥、积灰自燃，易发生火灾，提前在焊渣着落的竹篱笆上淋水，保持湿润状态。
1.8.3.2焊接施工防雨措施
在施工前，应在操作平台比焊口高1m处用阻燃编织布绕柱子包严，并将平台平面上的洞、缝用石棉布盖严，以便防风及焊渣下溅。
原则上在雨天不进行露天的焊接作业。
对焊完的焊缝，要加强保温工作，避免焊缝温度骤降导致脆裂，先用石棉布对焊缝周围包严，再用岩棉被包严。
焊机、焊丝、气瓶应放在专用的棚内。
以免焊接材料受潮。
1.8.4焊接防变形控制
序号
控制事项
控制方法描述
1
焊接方法
采用组合焊接方式：
CO2气体半自动保护焊＋药芯焊丝及手工焊接。
2
焊接工艺
加大焊接能量密度，减少热输入；采用小电流、快速度、多层、多道焊接工艺措施。
3
焊接材料
选用小直径的焊条、焊丝；所有使用的焊材具有在大电流密度下保持电弧持续稳定的特性。
1.9焊接残余应力的消除
拟采用高温退火处理方法消除焊接残余应力。
高温退火是传统应用的消除应力办法，根据钢种及其供货状态不同加热至580至620℃，按板厚确定适当保温时间，利用钢材在相变点以下发生重结晶，消除晶格畸变、位错而释放应力。
其特点是既能大幅消减残余应力（约60℃），同时也能改善材料塑性及韧性，因而广泛应用于压力容器及机械行业。
但整体加热受工件尺寸限制，还有能耗大，费工时的缺点。
对构件局部退火的方法则因仍为不均匀加热而消减效果稍低。
1.10焊接疲劳性能改善措施
（1）提高钢材的韧性
（2）控制焊接工艺、接头质量：
减少焊接缺陷特别是开口缺陷，改善焊趾部位的几何形状，保证焊根的完全熔透以降低应力集中系数；
调节焊接残余应力场，并产生残余压缩应力场。
采用的主要办法有锤击法、爆炸法、超声冲击法和焊接热影响区局部加热法。
（3）改进结构构造：
应注意选用刚度均匀应力集中不严重的方案，使构造合理，能均匀、连续、平顺地传力，避免构件截面剧烈变化：
当必须采用应力集中比较严重的构造时，应尽量把应力集中部位放在低应力区。
1.11焊接变形的控制方法
根据焊接变形产生的原因和影响因素可采取多种控制方法，如下表：
控制方法
简述
减少热输入总量
选用高能量密度、低热输入的焊接方法，如单丝或多丝气体保护焊，激光/等离子与MIG/MAG复合电弧。
由于焊
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