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关于钢结构制作一般规定
钢结构制作一般规定
2005.03.31
1.钢材
1.1分类钢材的分类我们常接触到的有二种分法，一种是按照外部形态来分，一种是按照材质来分的。
同时按照表面状态也有简单的分类，电气上常用镀锌管和镀锌型钢。
1.1.1按外部形态：
钢板：
平板，花纹钢板
钢管：
无缝钢管，焊接钢管
型钢：
扁钢，圆钢，工字钢，槽钢，等边角钢、不等边角钢
1.1.2按材质分类：
普通碳素钢：
Q235A～D,Q235AF
碳素钢
优质碳素钢:
20
低合金结构钢：
Q345A～E（16Mn（R））
普通不锈钢：
304（0Cr19Ni9），1Cr18Ni9Ti
不锈钢耐热钢：
310SS（0Cr25Ni20）
耐酸钢：
316L（00Cr17Ni14Mo2）
1.2钢板
1.2.1用途
Q235AF:
一般使用条件下、不重要的零部件，如梯子、平台。
Q235A～D、Q345:
设备壳体，较冷的地区宜采用Q345，有较好的抗冷裂性能。
Q235也为大直径直缝焊管和螺旋管的常用材料。
Q345的管材、型材较难买，不常用。
20号钢多用于无缝钢管。
304：
最常用的不锈钢材料，国产的牌号常为0Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni9Ti,具有耐腐蚀和耐热性，用于火炬头及部件。
310SS:
优秀的耐热钢，用于火炬头上部与火焰最近的部分，包括火炬头筒体、引火筒、长明灯、爆燃管、稳火圈。
316L:
优秀的耐酸钢，为酸性气火炬的常用材料。
1.2.2钢板规格
平板常用热轧板，板幅通常为宽度1.5～2.2m,长度为6.5～12m.常用的厚度为δ4、δ6、δ8、δ10、δ12、δ14、δ16、δ20。
用于设备壳体、塔架筋板等。
花纹钢板常用的为板幅1.25m*6.0m,厚度为δ5。
常用材质为Q235A或Q235AF。
用作平台板。
1.3管材
1.3.1管材分类常用的管材分为无缝钢管和焊接钢管两类：
结构用无缝钢管
碳素钢
输送流体用无缝钢管
低压流体输送用焊接钢管
直缝焊接钢管
不锈钢镀锌焊接钢管
螺旋缝焊接钢管
1.3.2材质和规格
1.3.2.1无缝钢管常用的材质为20号钢和Q235,其中流体管通常为20号钢，结构管则20号钢及Q235均有。
焊接钢管常用材料为Q235、L245。
1.3.2.2规格
公称通径
钢管外径mm
DNmm
in″
A
B
6
1/8
10.0
/
8
1/4
13.5
/
10
3/8
17.4
14
15
1/2
21.3
18
20
3/4
26.9
25
25
1
33.7
32
32
11/4
42.4
38
40
11/2
48.3
45
50
2
60.3
57
65
21/2
76.1
76
80
3
88.9
89
100
4
114.3
108
125
5
139.7
133
150
6
168.3
159
200
8
219.1
219
250
10
273.0
273
300
12
323.9
325
350
14
355.6
377
400
16
406.4
426
450
18
457
480
500
20
508
530
550
22
559
/
600
24
610
630
650
26
660
/
700
28
711
720
750
30
762
/
800
32
813
820
850
34
864
/
900
36
914
920
950
38
965
/
1000
40
1016
1020
1050
42
1067
/
1100
44
1118
/
1150
46
1168
/
1200
48
1219
1220
1250
50
1270
/
1300
52
1321
/
1350
54
1372
/
1400
56
1422
1420
1450
58
1473
/
1500
60
1524
/
1600
/
1626
1620
1800
/
1829
1820
2000
/
2032
2020
A表示英制管，B表示公制管。
无缝钢管市场有售的最大规格通常为DN600。
螺旋管则一般为较大直径规格，通常在DN200以上。
直缝焊管的较小规格我们常用的有两种，一种是DN25的低压流体输送用焊接钢管，用作平台栏杆的横隔：
一种是DN15～25的镀锌焊接钢管，用作电气线缆穿线管。
直缝焊管的较大规格（一般DN200以上）通常为机制焊管，用作流体管，我们的管道、火炬筒体、设备壳体可用。
1.3.3结构用无缝钢管GB/T8162-1999
常用材质为20号钢、Q235A/B。
常用于结构部分如塔架，长度6～10m。
1.3.4输送流体用无缝管
GB/T14976-1994不锈钢管
GB/T8163-1999低碳钢、低合金钢
常用材质为20号钢和不锈钢（304、310SS、316L）。
交货状态通常为热轧。
由于其内部组织结构优化，力学性能佳，机械性能也较结构管要好。
通常长度为6～10m。
1.3.5管线钢管APISpec5L
产品形式：
螺旋焊管、直缝埋弧焊管、直缝高频焊管
常用材质：
X42X46X50X56X60
规格：
英制管常见，常用规格为DN200～DN600。
最大可到DN2000。
通常长度为6～12m。
用途：
用于石油、天然气工业中的气、水、油输送。
我们用于管道。
1.3.6石油天然气工业用输送钢管（A）GB/T9711.1-1997
产品形式：
螺旋焊管、直缝埋弧焊管、直缝高频焊管
常用材质：
L210、L245、L290、L320、L360
规格：
英制管常见，常用规格为DN200～DN600。
最大可到DN2000。
通常长度为6～12m。
用途：
用于石油、天然气工业中的气、水、油输送。
我们用于管道。
1.3.7低压流体输送用焊接钢管GB/T3092-1993
产品形式：
直缝高频焊管
常用材质：
Q215A、Q215B、Q235A、Q235B
规格：
全部英制管，规格为DN15～DN500。
通常长度为4～12m。
用途：
通俗称“黑管”，用于低压采暖管道、排水管道和平台栏杆的横隔。
1.3.8镀锌焊接钢管GB/T3091-1993
产品形式：
直缝高频焊管
常用材质：
Q215A、Q215B、Q235A、Q235B
规格：
全部英制管，规格为DN6～DN150。
通常长度为4～10m。
用途：
常用于电气穿线管、接地极及低压采暖和排水管道。
1.3.9低压流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管SY/T5037-2000
产品形式：
螺旋焊管
常用材质：
Q215、Q235、Q345、L210、L245、L290、L320
规格：
公制管常见，常用规格为DN200～DN1200。
最大可到DN2000。
通常长度为6～12m。
用途：
用于石油、天然气工业中的气、水、油输送。
我们用于管道、火炬筒体。
1.4型钢
常用的材质为Q235,扁钢、角钢常用Q235A（F）,较重要部位的较大截面的槽钢、工字钢常用2235B，圆钢则根据使用部位的不同有Q235A（F）、10、20、35、45等。
序号
名称
标注方法（mm）
标注示例
标准号
备注
1
热轧扁钢
-宽度×厚度
-40×3
GB/T704-1988
2
热轧圆钢
φ直径
φ20
GB/T702-1986
3
热轧工字钢
I高度的1/10（a/b/c）
I10、I25b
GB/T706-1988
a/b/c依次腿宽和腰厚较小
4
热轧槽钢
［高度的1/10（a/b/c）
［12.6、［20a
GB/T707-1988
a/b/c依次腿宽和腰厚较小
5
热轧等边角钢
∠边宽度×边厚度
∠50×5
GB/T9787-1988
6
热轧不等边角钢
∠边宽度×边宽度×边厚度
∠75×50×6
GB/T9788-1988
型钢多用于结构及设备附件。
2.
焊接手工电弧焊（手弧焊）
2.1焊接方法
手工钨极氩弧焊（氩弧焊）
2.2特点
2.2.1手弧焊：
使用范围广；操作方便；费用较低；焊接质量好。
2.2.2氩弧焊：
多用于重要焊缝的打底和不锈钢的焊接。
●焊丝不通过电流，无飞溅，焊缝美观。
●惰性气体保护，可成功焊接各种易氧化的不锈钢、合金等。
●小电流可焊，适用于薄板。
●热源和焊丝分别控制，位置好，可实现单面焊双面成型。
2.3手弧焊焊条的选用
2.3.1同种钢之间：
Q235、20：
一般采用J422,当有抗冷裂要求时，应采用J426或J427。
当材料为Q235B以上或20R、20g等时也采用J426/J427。
Q345:
J506,J507
304:
A102,A107
1Cr18Ni9Ti:
A132,A137
310SS:
A422
316L:
A022
2.3.2异种钢之间
Q235、20＋Q345：
J426，J427
Q235、20、Q345＋304，1Cr18Ni9Ti：
A302,A312
其它＋310S:
A422
2.4氩弧焊焊丝
Q235、20:
H08Mn2SiA
Q345:
H08Mn2SiA、H10MnSi
304：
H0Cr2Ni10
1Cr18Ni9Ti:
H0Cr2Ni10Ti
316L:
H00Cr19Ni12Mo2
2.5焊条、焊丝选用原则：
2.5.1匹配和适用原则
●匹配原则：
化学成分、力学性能及焊接性能与母材的相同或者相近。
●适用原则：
与焊件的结构特点、焊接方法、焊接位置等想适应。
2.5.2同钢号焊接时，碳素钢/低合金钢即Q235、20、Q345等的焊条金属其抗拉强度不应超过母材上限值的30MPa。
2.5.3焊条金属不低于母材抗拉强度的下限值。
2.5.4不锈钢则需要保证其耐腐蚀性、耐热性，即微量元素的含量。
2.5.5不同钢号相焊（碳钢/低合金钢），焊缝（条）金属的抗拉强度不应高于较高母材的上限。
2.5.6抗拉强度级别划分
●50级，即抗拉强度约为500MPa，母材为Q345（470～630）、不锈钢（下520），焊条牌号J50X系列，如J506/J507，对应的型号为E50XX系列，如E5016/E5015。
●43级，即抗拉强度约为430MPa，母材为Q235（375～500）、20（下410），焊条牌号J43X系列，如J422/J426/J427,对应的型号为E43XX系列，如E4303/E4317/E4315。
2.6焊条的烘干
2.6.1焊条一般要烘干后使用，在现场应装入保温筒，随用随取。
重复烘干的次数不超过3次。
2.6.2J422焊条若存储时间短且包装良好，无受潮迹象，可不烘干。
2.6.3碱性低氢型焊条J426/J427/J506/J507在使用前必须烘干，350℃1小时后100℃保温，随用随取。
2.6.4焊条烘干温度和时间
J422/A102/A132/A022/A302150℃1小时
A107/A137/A307250℃1小时
J426/J427/J506/J507350℃1小时
2.7焊接工艺参数
2.7.1电源极性是指交流/直流和正接/反接。
根据焊条牌号和焊件厚度决定，低氢型焊条采用直流，较薄焊件采用反接。
具体如下：
J422/A102/A132/A022/A302/A422交流、直流正、反接
J426/J506交流、直流反接
J427/J507/A107/A137/A307直流反接
2.7.2焊条直径
焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、材质、接头形式、焊接位置和焊接层数。
过大会造成未焊透、成形不良；过小会降低生产效率，影响焊接质量。
2.7.3焊接电压与弧长
2.7.3.1焊接电压和弧长是正比关系。
弧长增大时，电压身高，焊缝宽度增大，熔深减少。
故而应采用合适的弧长，并要求焊接中保持一定的弧长和电压。
2.7.3.2一般低氢型焊条要求短弧、低电压，弧长不超过焊条直径，通常未2～4mm。
2.7.3.3弧长过大易引起的缺陷：
●热量不集中，飞溅增多。
●熔深小，易产生咬边、未焊透、夹渣等。
●不易控制，易引起焊缝表面高低不平，宽窄不一致，焊波不均匀。
●熔池保护差，易使气体进入产生气孔，并使焊缝金属变脆。
2.7.3.4弧长过小易引起的缺陷：
●容易产生短路，影响焊接效率和质量。
●熔深大，焊缝过宽，降低焊缝系数。
2.7.4焊接电流
2.7.4.1焊接电流是最重要的焊接工艺参数，对电弧稳定和焊缝形成有极为密切的关系。
2.7.4.2焊接电流过大时：
●容易产生咬边、热裂纹、气孔。
●焊条红热，焊接中引起药皮脱落。
●熔深过大，飞溅多，焊区过热脆化。
●焊条熔化速度过快，焊渣的覆盖恶化，焊道外观粗糙。
2.7.4.3焊接电流过小时：
●容易产生焊瘤、冷裂纹、夹渣。
●熔深不足。
●焊道窄，余高大。
2.7.4.4焊接电流选择
一般按照焊条直径的35～55倍值选择，立、仰焊时减少20％。
板厚时取上限，不锈钢取下限。
2.7.5焊接速度
焊接速度的选择应与电流配合。
2.7.6焊接层次
焊件厚度较大时，往往采用多层多道焊。
2.8手弧焊焊接坡口
板厚在4～14mm范围内时，对接焊缝应作焊接坡口，采用单V型，单边角度25～30°，钝边0～3mm,组对间隙1～3mm。
如果不留组对间隙，焊接时要背面清根。
2.9焊缝检验
2.9.1焊缝尺寸
对接焊缝余高：
0～15％板厚
对接焊缝宽度：
每边超出坡口1.5mm以内。
角焊缝的焊角高度应为连接件中较薄件的厚度。
2.9.2外观要求
无表面缺陷，包括裂纹、气孔、焊瘤、咬边等。
成型良好：
表面光滑，纹路一致，无焊宽偏向，余高统一，与母材过渡良好，飞溅清理干净。
2.10焊缝系数
焊缝系数是指焊缝金属与母材的抗拉强度值之比。
设备图纸规定了焊缝系数后，在制作焊接时需要采用相应焊接方法和检测手段以保证达到相应的焊缝系数。
1.00双面焊/全焊透结构100％无损检测
0.90单面焊，有垫板100％无损检测
0.85双面焊/全焊透结构≥20％无损检测
0.80单面焊，有垫板局部无损检测
0.60单面焊，无垫板不进行无损检测
2.11碱性低氢型焊条使用时应注意的事项：
2.11.1使用前必须烘干，350～400℃，保温1h―――降低低氢含量，防止产生裂纹、气孔等缺陷。
2.11.2直流反接（焊条正接）―――保证电弧的稳定性。
2.11.3电弧要短―――防止空气中的氮、氧进入熔池而对焊接接头造成不良影响。
2.11.4焊接破口及其附近必须清理干净―――碱性焊条对锈、油和水的敏感性的，清理干净可以防止气孔产生。
2.11.5人体防护―――焊接时发尘量较多。
2.12塔架、火炬筒体焊接要求
2.12.1焊接采用手工电弧焊，焊条采用E43XX系列：
主要焊缝采用J427、J426，一般焊缝采用J422。
2.12.2焊缝系数
一般构件1.00；工地高空安装焊缝0.90；其它0.85。
2.12.3焊缝类别划分
2.12.3.1Ⅰ级：
●塔柱环缝对接;
●塔架型钢组合横梁、斜撑接长对接焊缝;
●塔架柔性拉杆与花篮螺丝对接;
●塔架被覆盖的焊缝。
2.12.3.2Ⅱ级：
●塔柱纵缝对接;
●火炬筒体安装环焊缝；
●塔架主肢节点板焊缝。
2.12.3.3Ⅲ级：
●塔架柱脚底板角焊缝；
●火炬筒体工厂焊缝。
2.12.3.4Ⅳ级：
操作平台焊缝
2.12.4焊缝尺寸
●塔架法兰盘与钢管（图1）；
●塔架节点板与塔柱、横梁、斜撑的角焊缝（图2）；
●塔架柔性拉杆圆钢与节点板角焊缝（图3）；
●塔架塔柱高空对接焊缝（图4）；
●塔架塔柱、横梁、斜撑地面/水平接长对接焊缝（图5）；
●塔架柱脚底板与塔柱和柱脚筋板角焊缝（图6）；
●火炬筒体高空安装对接焊缝（图7）；
●火炬筒体地面/水平对接焊缝（图8）；
●火炬筒体裙座贴角焊缝（图9）。
2.12.5检验
2.12.5.1外观检验
●焊缝表面不得有裂纹、夹渣、焊瘤、弧坑、烧穿等缺陷
●Ⅰ级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩缺陷
●Ⅰ、Ⅱ级焊缝不得有表面气孔、裂纹、电弧擦伤缺陷
●Ⅲ、Ⅳ级的气孔缺陷：
直径≤1.0mm的气孔在1m的长度范围内不超过5个；咬边缺陷：
深度不超过0.5mm，累计长度不超过焊缝长度的20％。
●焊缝感观：
外形均匀，成形较好，过渡平滑，焊渣和飞溅清除干净。
2.12.5.2无损检测
●Ⅰ级焊缝：
100％超声波，GB11345Ⅱ级。
●Ⅱ级焊缝：
塔柱纵缝对接/火炬筒体安装环焊缝：
20％超声波，GB11345Ⅲ级。
主肢节点板焊缝：
100％渗透，JB4730Ⅱ级
2.12.6说明
大于10mm的角焊缝的尺寸为规范规定，如果实际会产生较大的焊接变形，可减少10％左右。
3.法兰
3.1概述
现在我们常用的法兰分为管法兰和压力容器法兰两类，前者为管道连接用，也用于设备上的接管法兰；后者为容器、设备的较大直径法兰。
当某个系列无相应的公称尺寸或压力等级的规格时，可以用另一系列代用，但应注意其所接的管道或设备筒体的实际规格一致，同为英制或同为公制。
同时在同一台设备、同一项工程中应尽量采用同一系列、标准的法兰。
3.2标注
常用的简化标注方法为“DNXXPNXX”，其中DN表示公称直径，单位为mm，PN表示公称压力，单位为MPa。
详细的标注方法一般还包括表示法兰的连接形式、密封面形式、材料种类及标准号等的符号，有的还包括法兰的特征尺寸。
3.3常用标准
3.3.1英制系列管法兰
标准号
标准名称
压力等级MPa
备注
HG20615～20635-97
钢制管法兰
PN2.0/5.0/11.0/15.0/26.0/42.0
美洲系列
HG20593～20614-97
钢制管法兰
PN0.25/0.6/1.0/1.6/2.5/4.0/6.3
10.0/16.0
欧洲系列A
SH3406-96
钢制管法兰
PN2.0/5.0/11.0/15.0/26.0/42.1
欧洲系列A
GB9112～9124－2000
钢制管法兰
PN2.0/5.0/11.0/15.0/26.0/42.2
美洲系列
PN0.25/0.6/1.0/1.6/2.5/4.0/6.3
10.0/16.0
欧洲系列I
ISO7005-1（1992）
钢法兰
PN2.0/5.0/11.0/15.0/26.0/42.3
ANSIB16.5（1988）
管法兰和法兰管件
Class150/300/600/900/1500/2500
表中所列的压力等级是指可以同等级互换的范围，其中欧洲系列法兰的还有25.0MPa。
3.3.2公制系列管法兰
标准号
标准名称
压力等级MPa
备注
HG20593～20614-97
钢制管法兰
PN0.25/0.6/1.0/1.6/2.5/4.0/6.3
10.0/16.0
欧洲系列B
JB/T74～90-94
管路法兰及垫片
PN0.25/0.6/1.0/1.6/2.5/4.0/6.3
10.0/16.0/20.0
GB9112～9124-2000
钢制管法兰
PN0.25/0.6/1.0/1.6/2.5/4.0/6.3
10.0/16.0
欧洲系列I
ISO7005-1（1992）
钢法兰
PN0.25/0.6/1.0/1.6/2.5/4.0
表中所列的压力等级是指可以同等级互换的范围，其中HG标准欧洲系列法兰的还有25.0MPa。
3.3.3压力容器法兰
JB/T4700～4707-2000
PN0.25/0.60/1.00/1.60/2.50/4.00/6.40
3.4管法兰
3.4.1管法兰常用的标准有HG/JB/SH,分别为化工部、机械部和石油化学工业局标准，分别用于化工行业、机械冶金行业和石油天然气行业。
GB系列的通用但是不常用。
3.4.2我们常用的公称压力：
欧洲系列：
1.0MPa,1.6MPa（HG/JB）
美洲系列：
2.0MPa（SH）
3.4.3管法兰的型式
管法兰的型式包括两个方面：
连接型式和密封面型式。
3.4.3.1HG20592～20635-97法兰
连接型式
代号
欧洲系列标准号
美洲系列标准号
密封面型式
代号
板式平焊
PL
HG20593
全平面
FF
带颈平焊
SO
HG20594
HG20616
突面
RF
带颈对焊
WN
HG20595
HG20617
HG20623
凹面
FM
整体
IF
HG20596
HG20618
凸面
M
承插焊
SW
HG20597
HG20619
榫面
T
螺纹
Th
HG20598
HG20620
槽面
G
法兰盖
BL
HG20601
HG20622
环连接面
RJ
衬里法兰盖
BL（S）
HG20602
3.4.3.2SH3406-96法兰
连接型式
代号
密封面型式
代号
平焊
SO
全平面
FF
对焊
WN
凸台面
RF
承插焊
SW
凸面
LM
螺纹
PT
凹面
LF
松套
LJ
榫面
TF
法兰盖
不标注
槽面
GF
环连接面
RJ或环号
3.5压力容器法兰
3.5.1压力容器法兰标准为JB/T4700～4702-2000，用于压力容器、设备的较大直径法兰，规格DN300～3000，材质常为碳钢和低合金钢。
3.5.2分类：
甲型平焊法兰JB/T4701-2000
乙型平焊法兰JB/T4702-2000
长颈对焊法兰JB/T4703-2000
承压和使用等级依次增高。
我们常用的为乙型平焊法兰（JB/T4702-2000），密封面为平面（RF）,公称压力为0.60/1.00/1.60MPa。
4.法兰附件
垫片垫片为法兰连接付中的密封件。
各法兰标准系列都有相应的垫片标准。
我们常用的为石墨缠绕垫片和石棉橡胶垫片。
标注形式同于法兰。
工艺管道多采用石墨缠绕垫，特别是石化。
石棉橡胶垫片只用于排水管道。
石墨缠绕垫片需要采购
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