关键特殊工艺焊接教学文案.docx
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关键特殊工艺焊接教学文案
钢结构工程
关键/特殊工序
焊接作业指导书
编制：
日期：
审核：
日期：
批准：
日期：
项目经理部
二0一四年一月十日
作业指导书会签单
编号：
工程名称
工程
指导书内容
本施工指导书包括以下内容：
1、编制依据；
2、工程概况及工程特点；
3、主要施工工艺；
附图
评审结果
项目经理批准
相关部门会签
一、编制依据…………………………………………………………………1
二、工程概况及工程特点……………………………………………………1
三、主要施工工艺……………………………………………………………3
一、编制依据：
1.1《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001
1.2《工业安装工程质量检验评定统一标准》GB50252-2010；
1.3现场施工条件及我公司类似施工经验；
1.4签订的施工合同
1.5业主提供的相关施工图纸
钢柱系统
吊车梁系统
屋面系统
二、工程概况及工程特点：
2.1工程概况
工程名称：
工程
建设地点：
建设单位：
设计单位：
监理单位：
轧钢主厂房概况
ESP车间主厂房总长554.25m，共5跨，总轴线面积56827m2。
钢柱系统由排架柱和柱间支撑组成，共计138根。
其中，WA和WF列钢柱顶标高为20.750m，牛腿处标高为11.070m和12.070m；WB和WE列钢柱顶标高为21.650m，牛腿处标高为11.070m和11.470m；WC和WD列钢柱顶标高为23.150m，牛腿处标高为11.070m和11.470m,钢柱最重约为10t。
吊车梁顶标高为13.850m，吊车梁最重为32.480t。
ESP车间主厂房建筑一览表
序号
跨间名称
跨度
（m）
跨长
（m）
轨面标高
（m）
轴线面积
（m2）
备注
1
WA-WB主电机跨
18
100.5
14
1809
第一条ESP生产线
2
WB-WC主轧跨
30
554.25
14
16628
第一条ESP生产线
3
WC-WD磨辊间
36
554.25
14
19953
两条生产线共用
4
WD-WE主轧跨
30
554.25
14
16628
第二条ESP生产线
5
WE-WF主电机跨
18
100.5
14
1809
第二条ESP生产线
合计
56827
钢柱形式：
上柱为实腹式，下柱为格构式，肩梁腹板为单腹板。
上柱与下柱在距离牛腿标高800mm处采用Z型接口螺栓加焊接。
柱底标高为-1.600、-2.100m，其中钢柱A6a、A9、A9a柱底标高为-1.600，其余钢柱柱底标高为-2.100m。
厂房柱脚为分离式柱脚，与基础采用锚栓连接。
上柱采用Q345-B或Q235-B,下柱、柱脚、肩梁、系杆、缀条及柱间支撑采用Q235-B。
吊车梁系统：
吊车梁为简支焊接实腹式工字形，制动系统为制动板，辅助桁架。
吊车梁截面高度有：
1.7m、2.3m、2.7m、3.1m、3.2m、3.5m、3.65m、3.7m。
吊车粱材质为Q345C。
屋面系统由钢管桁架屋架、桁架式檩条及支撑体系组成，檩条为桁架式，上弦设横向水平支撑和纵向水平支撑，下弦通过隅撑来减小其平面外的计算尺寸，屋架与柱顶的连接采用铰接。
WB-WC跨11-21线屋架最重4.700t,最轻3.209t。
管桁架采用热轧无缝钢管，管桁架弦杆上下弦杆材质为Q345B，其余为Q235B材质，特殊注明处除外。
天沟为墙架柱的水平支点，墙架柱为天沟的中部垂直支点。
连铸主厂房概况
连铸主厂房建筑一览表
序号
跨间名称
长×宽
（m）
轴线面积
（m2）
轨面标高
（m）
起重机配置
（数量×吨位）
备注
1
浇铸跨
205×24
4920
25.2
3×100/30
Lk=21
连铸主厂房总长约208m，共1跨（AB跨为24m）。
檐高约34m，总轴线面积约4920m2，7-15线共计10轴，基本柱距26m、27m，局部6m、9m、30m。
钢柱为双肢格构式，共计9根。
WA列钢柱顶标高为33.500m，牛腿处标高为21.460m,钢柱最重为26.114t。
吊车梁顶标高为25.200m，吊车梁最重为39.474t。
钢柱形式：
上柱为实腹式，下柱为格构式，肩梁腹板为单腹板。
上柱与下柱在距离牛腿标高800mm处采用Z型接口螺栓加焊接。
柱底标高为-1.000m。
厂房柱脚为分离式柱脚，与基础采用锚栓连接。
上柱采用Q345-B,下柱、柱脚及肩梁腹板采用Q420-B，缀条及柱间支撑采用Q235-B。
吊车梁系统：
吊车梁为简支焊接实腹式工字形，制动系统为制动板，辅助桁架。
吊车梁截面高度有：
2.5m、3.5m、4.0m、4.3m。
吊车粱材质为Q345C。
屋架系统由屋架、托架、屋面檩条以及支撑体系组成，檩条下设隅撑。
屋架、托架主要采用上承式。
屋面天沟支撑在屋架、托架上弦牛腿上，可作为墙架柱的水平支点。
2.2工程特点：
（1）本工程钢构件具有结构外形尺寸大，体积重量大，安装高度高的特点。
（2）钢柱分为2节制作，分段运至施工场地，高空接口，施工及质量控制难度大。
（3）施工工期紧，制作及安装任务大，交叉作业多，施工作业面广。
三、主要施工工艺
3.1焊接人员，应明确以下事宜:
a、规范要求的长宽允差及切割边质量要求。
b、焊缝收缩余量。
c、铆工必须向气割工说明有关划线示意用途。
d、坡口形式，起拱要求。
e、半自动切割机的工艺参数、焊接工艺参数。
f、焊接质量等级及检验手段。
钢板拼接采用等强对接，为保证质量，钢板应视板厚开设不同坡口，钢板拼接焊缝在焊前加引弧板和熄弧板，其材质、坡口同焊接母材，焊完后引、熄弧板不得锤落，应用气割切除，并修磨平整。
板材的切割采用半自动切割，切割下料尺寸应预留割口宽度，参考数据如下：
切割方式
材料厚度（mm）
割缝宽度留量（mm）
气割下料
≤10
1～2
10～20
2.5
20～40
3.0
40以上
4.0
（1）下料时为减少切割变形（旁弯）可在板料两端留一段距离暂不切割，板料太长时，中间也应留一段不切，待钢板冷却后再切割。
（2）凡需刨平顶紧的工件，要进行刨削，铣削加工或打磨。
（3）钢板切割尺寸允许偏差见下表：
项目
允许偏差（mm）
切割件宽度、长度
±3
切割面平面度
0．05t且不大于2
割纹深度
0．2
局部缺口深度
1
（4）板料下好后，要检查确认，并进行校正处理，及清除焊缝100mm附近的油迹、铁锈。
3.2焊接H型钢制作
本次施工中，厂房柱，吊车梁等构件的主要结构形式为焊接H型钢，因此此部分制作的质量控制尤为重要。
（1）H型钢组对时，先用粉线弹出腹板位置线，将翼板与腹板紧贴，不得有缝隙，H型钢上下翼缘板拼缝与腹板拼缝要错开200mm以上。
（2）对于H型钢翼缘板和腹板的拼接，要求为一级焊缝质量标准。
（3）H型钢翼缘与腹板的对接焊缝应相互错开200mm以上。
对于梁的主加劲肋与拼接缝也应尽量错开200mm以上。
（4）对于超过24米的大梁的拼接，上翼缘板的拼接应尽量避开跨中1/4跨度范围，下翼缘板拼接应避开1/3跨度范围，腹板拼接应避开1/5跨度范围。
（5）屋架及托梁在跨度大于或等于24m时，构件需要按L/1000要求起拱。
（6）H型钢组焊完后，会因焊接而产生变形，应及时矫正、矫平，可在H型钢矫直机上矫正。
当用火焰矫正时，同一部分加热不宜超过两次，加热温度不超过900℃，以目测加热部分达到暗红色为宜，并严禁浇水冷却。
（7）H型钢组装质量标准见下表：
项目
允许偏差
高度
±2mm
垂直度
B/100.且不大于2mm
中心偏移
±2mm
3.3焊接工艺
制作过程中焊接质量将直接影响着工程质量。
在厂房构件制作中，存在大量的一、二级焊缝。
除钢板拼接和H型钢T型缝等采用埋弧半自动焊接外，还有很多坡口焊缝及贴角焊缝，采用手工电弧焊和CO2气体保护焊进行焊接。
（1）H型钢结构焊接
①所有H型钢的焊接采用船形焊。
焊接H型钢时，采用专用胎具，胎架长30米，使焊缝成船形焊接位置。
其胎具结构如下图:
②焊接顺序：
H型钢的焊接，主要是防止其挠曲变形，适当安排焊接顺序，可通过焊缝本身的收缩达到相互抵消上、下挠曲变形的作用，焊接顺序按1→2→3→4的顺序进行焊接，见图6。
对于用于吊车梁的H型钢，应先注意下翼板的方位，先接下翼板与腹板的主角焊缝，再焊上翼板与腹板的主角焊缝。
③H型钢角焊缝焊接工艺参数见下表
层次
焊丝直径（mm）
焊接电流（A）
焊接电压（V）
焊速（cm/min）
1（打底焊）
3.0
550～600
27～30
40～50
2（过渡焊）
3.0
650～700
30～32
35～40
3（盖面焊）
3.0
550～600
32～34
40～45
（2）焊接要求：
①构件施焊的焊工应经过考试并取得相应位置焊合格证后方可从事焊接工作（并且在有效期内，中间间断时间不超过六个月）。
②焊材：
焊缝金属一般与母材金属相适应。
在两种不同金属相连接时，在保证可焊性的前提下，焊材标号应与低强度钢材相适应。
焊接方法
钢号
钢号
焊缝质量等级
焊接材料
手工焊
Q235B
Q235B,Q345，Q420B
一级
E4315或E4316
Q235B
Q235B,Q345，Q420B
二级、三级
E4301或E4303
Q345
Q345，Q420
一级、二级、三级
E5015或E5016
Q420
Q420
一级、二级、三级
E5515-G或E5516-G
焊条性能须符合《非合金钢及细晶粒钢焊条》（GB/T5117-2012）和《热轧钢焊条》（GB/T5118-2012）的规定。
埋弧（半）自动焊
Q235
Q235,Q345，Q420
一级、二级、三级
H08A焊丝
Q345
Q345，Q420
一级、二级、三级
H08MnA焊丝
Q420
Q420
一级、二级、三级
H08MnMoA焊丝
焊丝和焊剂须符合《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T5293-1999，《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》（GB/T12470-2003）的规定。
③施焊前，焊工应复查焊件接头质量和焊区的处理情况。
当不符合要求时，应经修整合格后方可施焊。
对接接头、T形接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及对接和角接组合焊缝，应在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口形式与焊接相同。
焊接完毕后用气割切除引弧和引出板，并修磨平整。
④焊条（尤其碱性焊条）必须在烘箱进行烘焙，E43系列焊条的烘干温度2000C--2500C，烘干时间2小时；E50系列焊条的烘干温度为3500C--4000C，烘干时间2小时，烘焙后置于保温筒内，保温温度均为1500C。
随取随用。
⑤焊接时，不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂及已熔烧过的渣壳。
⑥角焊缝转角处宜连续绕角施焊，起落弧点距焊缝端部宜大于10.0mm；角焊缝端部不设置引弧和引出板的连续焊缝，起落弧点距焊缝端部宜大于10.0mm，弧坑应填满。
⑦焊条使用时应放入保温筒内,随用随取。
在保溫桶内存放时间不得超过4小时。
超过4小时后，应按原烘干制度重新干燥。
但重复烘干次数不宜超过二次。
焊丝在使用前应清除铁锈和油渍等污物。
⑧焊前，应将焊缝坡口及其两侧100mm范围内清理干净。
⑨主要焊缝须连续焊接，即一旦开始焊接，不允许中途间断（特殊情况间断，焊前须预热）；焊接过程中，焊工必须遵守工艺纪律，不得擅自改变。
多层施焊时，须将层间焊渣清除干净，发现焊缝表面有缺陷，应及时清除。
⑩厚板焊接前应预热处理，预热温度根据板厚和材质确定焊接工艺。
焊后应进行后热处理。
焊成凹形的角焊缝，焊缝金属与母材间应平过渡；加工成凹形的角焊缝，不得在其表面留下切痕。
焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，订出修补工艺后方可处理。
焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次。
当超过两次时，应按返修工艺进行。
焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。
检查合格后应在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印。
（3）焊接环境
在露天施工当出现下列情况之一又未采取有效防护措施时严禁施焊：
雨天；
雪天；
风速超过8m/s；
相对湿度超过90%。
（4）焊缝外观质量标准及尺寸允许偏差
①二级、三级焊缝外观质量标准（mm）见下表
项目
允许偏差
缺陷类型
二级
三级
未焊满（不足设计要求）
≤0.2+0.02t,且≤1.0
≤0.2+0.04t,且≤2.0
每100焊缝内缺陷总长≤25.0
根部收缩
≤0.2+0.02t,且≤1.0
≤0.2+0.04t,且≤2.0
长度不限
咬边
≤0.05t，且≤0.5；连续长度≤100，且焊缝两侧咬边总长≤10%焊缝全长
≤0.1t且≤1.0，长度不限
弧坑裂纹
-
允许存在个别长度≤5.0的弧坑裂纹
电弧擦伤
-
允许存在个别电弧擦伤
接头不良
缺口深度0.05t，且≤0.5
缺口深度0.1t，且≤1.0
每1000焊缝不应超过1处
表面夹渣
-
深≤0.2长≤0.5t，且≤20.0
表面气孔
-
每50.0焊缝长度内允许直径≤0.4t，且≤3.0的气孔2个，孔距≥6倍孔径
注：
表内t为连接处较薄的板厚
②对接焊缝及完全熔透组合焊缝尺寸允许偏差（mm）见下表
序号
项目
允许偏差
1
对接焊缝余高C
一、二级
三级
B<20；0～3.0
B≥20;0～4.0
B<20；0～4.0
B≥20;0～5.0
2
对接焊缝错边d
d<0.15t,且≤2.0
d<0.15t,且≤3.0
注：
B为焊缝宽度，t为板厚
③部分焊透组合焊缝和角焊缝外形尺寸允许偏差（mm）见下表
序号
项目
允许偏差
1
焊脚尺寸Hf
Hf≤6；0～1.5
Hf>6；0～3.0
2
角焊缝余高C
Hf≤6；0～1.5
Hf>6；0～3.0
注：
1、hf>8mm的角焊缝其局部焊脚尺寸允许低于设计要求值1.0mm，但总长度不得超过焊缝长度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值。
（5）焊接变形控制
主要采用的焊接方法有埋弧自动焊接、CO2气体保护焊接为主，手工焊接为辅。
①板单元焊接变形控制
板单元所产生的焊接变形主要是收缩变形和角变形。
a:
收缩变形采用预留焊接收缩余量的方法进行解决，长度方向按5/10000进行预留，宽度方向每个借口预留1.0mm。
b:
角变形则采用反变形法。
由于对接钢板较厚，达到20~60mm，如果板单元拼接使产生了角变形将对矫正带来非常大的困难，机械锤击法及火焰矫正法实施效果都不明显。
因此，必须要把握好反变形的尺度，将环节变形取消于反变形中。
以δ30mm板厚为例，在接口处垫高形成160度夹角最为适宜，如图所示。
（5）H型钢结构焊接变形控制
H型钢结构组装后，四条主角焊缝采用埋弧自动焊进行焊接，加劲板与板单元的连接采用CO2气体保护焊与手工电弧焊进行焊接。
其焊接变形主要是焊接收缩变形，旁弯和扭曲变形。
采取的防变形方法主要是：
预留焊接收缩余量、对称施焊法、考虑适当的焊接顺序以及设置临时支撑增加构件刚性以减少焊接变形。
3.4矫正工序：
采用火焰进行成品矫正时，同一部位加热次数不利超过二次，矫正温度不应在钢材淬火温度附近，并严禁水冷。
3.5成品检验：
构件作完后，按施工图及相关规范进行自检，并进行构件编号，检查合格后请业主及监理工程师验收，验收合格后才可进行下道工序。
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