钢结构焊接施工方案最终版 15119Word文档格式.docx

1、16碳素结构钢GB/T 700-200617多高层民用建筑钢结构节点构造详图18GB50300-200119低合金高强度结构钢GB/T1591-200820建筑结构用钢板GB/T19879-200521圆柱头焊钉GB/T10433-200222建筑施工高处作业安全技术规范JGJ80-9123钢结构现场检测技术标准GB/T50621-201024建筑工程施工质量评价标准GB50375-200625气体保护焊用钢丝GB/T1495826焊接工艺规程及评定的一般原则GB/T 19866-200527气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝一.1.3 相关管理标准表一.1.3-1 相关管理标准分项名称相关标

2、准质量管理ISO9001质量管理标准环境管理ISO14001-2004环境管理标准职业安全健康管理OSHMS18001职业安全健康管理标准一.2 钢结构焊接工程概况一.2.1 焊接对象分析根据设计图纸，对本工程的主要焊接对象进行分析，见下表。表一.2.1-1 焊接对象分析部位截面示意最大截面尺寸（mm）板厚（mm）材质焊接位置塔楼外框钢柱1200100025、28、32、34Q345B横焊塔楼核心筒钢柱50020020、25塔楼外框钢梁105060028、30、40平焊40020、40平焊、立焊、仰焊裙房钢柱40016、25钢梁680350一.2.2 焊接流程图一.2.2-1 焊接流程图一.2

3、.3 焊接工艺评定本工程结构本体母材所用钢材为Q345B。中厚板焊接头较多，焊接过程中采用的各项参数均需要通过焊接工艺评定来确定。根据钢结构焊接规范（GB50661-2011），进行本工程焊接工艺评定。以钢板厚度、种类分别进行各位置、坡口形式、焊接方法及组合等进行评定工作，以合格报告为依据指导现场施工，工艺覆盖率100。第二章 施工准备及资源配置二.1 人员准备1）对于参与本工程焊接的所有焊工进行有针对性的培训，并按钢结构焊接规范（GB50661-2011）的相关要求进行考试。考试合格取得焊工资格证的焊工，方允许参加本工程的焊接。2）从事现场操作的所有焊工的资格证原件需由项目部统一收集管理，当

4、焊工调离本项目时，资格证方可返还给本人。二.2 主要焊接设备机具表二.2.1-1 主要焊接设备机具名称规格数量用途备注二氧化碳焊机奥泰50020台构件焊接直流焊机（手把焊）15台构件焊接、压型板焊接熔焊栓钉机SLH-25004台栓钉焊接空压机0.9立方米压型板安装、焊缝返修高温烘箱00C5000C2台保温箱1500C测温仪ST305部碳弧气刨枪600A3支焊缝返修角磨机200/1008台烤炬H0365010把构件焊接、校正氧割设备20套等离子切割机压型板安装二.3 技术准备1）正式施焊前，针对现场各焊接形式按钢结构焊接规范（GB50661-2011）的要求完成相关焊接工艺评定，报监理审查后由现

5、场焊接技术人员根据经确认的焊接工艺评定报告编制焊接工艺卡指导现场施工。2）由现场焊接技术人员根据规范、设计及焊接要求对焊工进行技术交底 ，主要内容包括工序的验收，焊前准备，过程控制，规范施工，存在问题的处理，措施的使用，对环境等影响因素的应急以及质量和安全意识等。二.4 焊接材料准备1）对进场焊接材料进行验收并分类摆放，验收焊材必须提供质量保证书，必要时可进行复验；2）焊丝存放于二级库保存，随时取用；3）项目部要建立焊接材料管理制度，做好焊材的烘焙、发放、回收的记录。第三章 主要焊接工艺三.1 焊接方法的选择结合本工程特点及各种焊接方法的焊接质量、焊接速度、操作方便程度、全位置焊接性能、抗风能

6、力、焊接成本诸因素，选择半自动实芯焊丝二氧化碳气体保护焊（GMAW）为主要焊接方法，焊条电弧（SMAW）、药芯焊丝二氧化碳气体保护焊（FCAW-G）为辅助焊接方法。各焊接方法的特点及应用部位如下表所示。表三.1.1-1 焊接方法的特点及应用部位焊接方法特 点在本工程中的应用优 点缺 点半自动实芯焊丝二氧化碳气体保护焊（GMAW）（1） 焊接成本低，熔敷速度快，熔敷效率高；（2） 抗锈能力较强，焊缝抗裂性能好； （3） 线能量相对较小，焊接变形也小；（4） 操作性能较好，可进行全位置焊接，但仰焊稍困难；（1） 抗风力较差，一般当风速2m/s时，即需采取防风措施；（2） 工艺性能较差（焊接飞溅相对

7、较大）；（3） 与焊条电弧焊相比，设备增加了供气系统和送丝系统，操作不如焊条电弧焊灵活方便，操作地点与送丝机构的距离只能在数米之内；本工程的主要焊接方法，但必须采取有效的防风措施；焊条电弧焊（SMAW）（1） 焊接灵活性好，可进行全位置焊接；（2） 焊接设备相对简单；（3） 抗风能力强优于CO2气体保护焊；（1） 熔敷速度、效率低；（2） 焊接变形大；（3） 焊缝外观与内部的质量与焊工技术水平关系密切；深窄坡口的底层焊接，及点固焊、焊接返修等零星焊接半自动药芯焊丝二氧化碳气体保护焊（FCAW-G）（1） 操作性能较好，可进行全位置焊接（仰焊的工艺性能优于实芯焊丝二氧化碳气体保护焊）；（2） 由

8、于焊丝中含有焊药，其工艺性能更好，而且焊缝质量优良，焊缝外观成型好；（1） 与焊条电弧焊相比，设备增加了供气系统和送丝系统，操作不如焊条电弧焊灵活方便，操作地点与送丝机构的距离只能在数米之内；（2） 药芯焊丝价格较贵；用于仰焊部位和重要焊缝的盖面焊接；三.2 焊接材料的选择焊接材料的化学成分、力学性能应与母材相匹配。焊缝金属的性能必须满足设计规定值。对于两种不同等级的钢材相焊时，焊材按低等级的钢材进行选用。选择焊接材料情况见下表。表三.2.1-1 母材及焊材化学成分对比牌号化学成分（%）（Z15钢板 P含量小于0.01）CMnSiPSVNbTiCrCuNiAL0.201.700.50.0300

9、.150.070.200.300.500.015ER50-60.060.150.91.40.4500.750.0250.03-0.5E501T-10.181.750.900.080.35E50151.60.750.0400.035表三.2.1-2 母材及焊材机械性能参数抗拉强度屈服强度冲击值延伸率标准470-630MPa345MPa34J/020%GB1591-2008母材500MPa420MPa27J/3022%GB/T8110-2008焊材490MPa400MPa27J/20GB/T10045-2001GB/T5117-1995表三.2.1-3 焊材选用情况母材牌钢号实芯焊丝气体保护焊药芯

10、焊丝气体保护焊焊条电弧焊Q345+Q345ER50-6（1.2）E501T-1（1.2）E5015、E5016（3.2、4.0）（GB/T5117-1995）三.3 坡口形式的设计根据设计说明及01（04）SG519国标图集中的焊缝形式与尺寸等，本区域主要坡口形式设计见下表。表三.3.1-1 坡口形式示意焊接类型示意图说明箱型柱焊接箱形柱的坡口尺寸t36时=45,b=5; t38时=35,b=9;工字形梁翼缘的焊接6t12时,b=6; t13时=35,b=9工字梁翼缘的焊接梁与柱采用完全焊透的坡口对接焊缝连接时，其梁端需作引弧板的加工大样 t36时=3538,b=9三.4 焊接设备的配置根据本

11、工程焊接施工特点及焊接方法的选择，施工过程中拟配置的主要焊接及检测设备如下表所示。表三.4.1-1 主要焊接设备设备名称图例主要用途逆变式气体保护焊机（1）箱型柱等柱-柱间熔透对接焊；（2）钢梁与钢柱牛腿节点焊接；逆变式直流手工 电弧焊机构件安装、校正时用的临时措施焊接；其它辅助焊接表三.4.1-2 主要焊接工具工具名称焊枪与二氧化碳气体保护焊机配套使用，可拆卸，施工方便；CO2流量计直观反应CO2流量，便于控制焊缝处保护气体强度。焊缝修补，使用专用的空心碳棒，正极反接使用；配合碳弧气刨枪使用，为碳弧气刨枪提供高压空气。氧气、乙炔压力表通过氧气、乙炔压力表将气瓶内氧气、乙炔释放，反应安全压力值

12、、正常使用压力值等，便于操作时灵活控制；割炬连接板现场下料、焊缝坡口处理、安装措施板割除。烘枪对焊缝坡口及焊缝周围进行烘干处理。焊缝的打磨、坡口清理。钢丝刷焊缝坡口清理表三.4.1-3 焊接辅助设备温控柜用于控制、测量焊件的温度、配置的温度记录仪用于实时记录焊件的温度曲线，便于存档备案可控温焊条烘箱可控温焊条烘箱能根据需要提供多种烘培温度，保证焊接质量；表三.4.1-4 焊接检测设备红外线测温仪厚板焊接时检测预热温度、层间温度、后热温度等。便携式超声波探伤焊缝内部质量检查焊缝量规（1）焊前坡口尺寸、间隙检查（2）焊后余高、焊脚尺寸检查焊缝检测工具工序验收时进行抽检项目检查的成套工具。放大镜焊接

13、完成后进行表面裂纹、弧坑等外观自检的观察工具。三.5 焊接工艺顺序1 整体焊接顺序1）确定整体焊接顺序遵循的原则 表三.5.1-1 焊接顺序原则内容按吊装顺序进行，原则上先焊横向杆件后焊竖向杆件；在焊接同楼层互有联系的钢梁时，尽量保证焊缝所连接的两个构件中，至少有一个为活动体（即在焊缝横向收缩方向有微量的活动余地）；同一根钢梁两端的焊缝，必须分别焊接，不可以同时施焊；对于相互有构件联系的钢结构整体，尽可能先焊接中心部位的节点，再焊接周边的节点（即先中心后周边）；收缩量大的焊接部位先焊，收缩量小的焊接部位后焊。尽量采用对称焊接法焊接批次适当，尽量使焊工群体保持均衡施工2） 塔楼外框架整体焊接顺序

14、外框整体施焊顺序以角对称轴线向两边延伸，现场由A、B、C、D四个焊接班组按下图所示顺序，同时对称焊接。图三.5.1-1 外框焊整体接顺序3） 主要节点焊接顺序表三.5.1-2 主要节点的焊接顺序接头形式焊接顺序焊接说明H型钢柱对接焊缝1、腹板厚度较小,可采用单面坡口焊;2、首先焊腹板焊缝A，然后两个人同时焊接翼缘焊缝B。H型钢梁对接焊缝先焊下翼缘A，再焊接腹板焊缝B，最后焊上翼缘C箱型钢柱对接焊缝1、采取两人对称焊的形式进行2、要求对称、分层、同步焊接三.6 焊工考试本工程大量使用30mm以上厚板，且均为高空焊接。焊接施工条件差，焊接难度大，所以对焊工的技术水平要求特别高。因此所有进场焊工必须

15、经焊工考试合格后才能进行现场焊接施工。焊工考试流程见下表。表三.6.1-1 焊工考试流程工作内容考试现场布置焊工资格审查焊前准备焊前调试横焊施焊立焊施焊焊缝打磨焊接完成的试板外观检测三.7 焊接施工流程表三.7.1-1 焊接施工流程工序保证措施施工准备焊接前必须设防风棚，使焊接作业区相对湿度90，风速2m/s。焊前检查用钢丝刷清理坡口除锈；使用焊缝量规对坡口角度、间隙等进行检查。预热履带式加热器用履带式加热器对坡口上下各150mm范围进行预热，用红外线测温仪进行过程监控。定位焊接定位焊由持焊工合格证的工人施焊，焊接材料与正式焊接材料相同，发现缺陷时必须及时处理，定位焊焊缝长度5060mm间距3

16、00400mm。多层多道焊接填充焊接前坡口再次清理；层间接头错出50mm左右；每层焊接结束后，使用钢丝刷进行层间清理。盖面焊接焊接前对焊缝进行修补，消除凹凸处，保证盖面焊缝成型美观。后热缓冷保温岩棉履带式加热器加热至250左右断电，覆盖保温岩棉。保温时间按每25mm厚度不小于0.5h，且不少于1h。外观检查采用放大镜及焊缝量规进行外观检查，焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤、接头不良、裂纹、焊瘤、咬边、未焊满、根部收缩等缺陷无损探伤焊接完成，焊缝冷却至常温24h后，打磨焊缝并进行UT检测，检验标准必须符合钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法GB11345规定的检验等级。三.8 预

17、热、层间温度控制和后热 焊前预热、焊后后热和层间温度的保持是焊接大厚度钢材的重要技术手段。本工程所用的钢材均属于高强度，大厚度材料，因此，焊前预热、焊后后热和层间温度的保持尤显重要。预热是指在焊接之前对焊接区的母材进行加热，母材温度达到要求后方可实施焊接；后热处理也称消氢处理，是在焊接完成后立即加热焊缝，达到规定温度后保持一定时间，使焊缝中的氢得以逸出，然后保温缓冷（氢是产生焊缝冷裂纹的重要原因）；层间温度的保持是指前一道焊缝焊完到后一道焊接开始的这一段时间里，不可任由焊缝自行冷却，需要通过加热手段使焊缝区域的温度保持在规定的温度范围之内。可见，加热工作贯穿了焊接的全部过程。1 预热温度、层间

18、温度、后热温度及后热时间要求见下表（推荐值，以此指导进行焊接工艺评定）所示。表三.8.1-1 预热温度、层间温度、后热温度及后热时间要求厚度t（mm）预热温度（）层间温度（）后热要求Q235Bt40不预热250t30mm:可不进行后热。t30mm：后热温度: 250350；后热时间: 0.5h/每25mm板厚t3636t4080250说明：1 在定位焊、焊接返修等局部焊接时，或构件拘束度较大时，或在气温低于0之下焊接时，预热温度应提高2550。2 在异种材质相焊时，预热温度应取高级别的钢材预热温度。2 加热方法对于定位焊、焊接返修以及一般的焊接接头，可采用火焰加热器进行预热。预热时应力求温度均

19、匀。对于大厚度和拘束度大的焊接接头，应采用电加热进行预热。后热时，必须全部使用电加热器。加热范围应覆盖焊缝两侧各100mm以上。加热带的敷设位置如下图（以宽翼缘板箱形梁对接焊口为例）。图三.8.1-1 加热带敷设3 测温方法用红外线点温计，在加热面的反面测温。如受条件所限需在加热面测温，应在停止加热时进行。测温时，应以在焊道中心两侧各50mm处的温度为准，如图下图。图三.8.1-2 红外线点温计测温示意4 后热处理应在焊接结束后立即进行，否则将使后热的消氢作用大减。预热和后热应共用一套热设备。在焊接结束后立即加大加热功率进行后热。焊缝表面处理、焊缝质量检查等工序可在后热处理之后进行。达到保温时

20、间（1小时或1.5小时）要求之后，焊缝在保温材料覆盖之下，缓冷至常温。一条焊缝尽可能一次性焊完。如果有意外原因出现焊接中断，也要进行同样的后热处理。再次焊接时，须按要求进行预热。第四章 栓钉焊接施工工艺四.1 栓钉焊接工艺流程本工程栓钉设计采用19规格，其长度均为95mm，栓钉质量应符合国家圆柱头焊钉（GB10433）的规定。栓钉焊接的工艺流程见下图所示。本工程现场焊接栓钉共177465套，塔楼150892套、裙房26573套。图四.1.1-1 栓钉焊接工艺流程图四.2 栓钉焊接前的准备工作1 施焊前进行栓钉焊接工艺评定试验。2 焊工必须持证上岗。3 焊接前应检查栓钉质量。栓钉应无皱纹、毛刺、

21、开裂、扭歪、弯曲等缺陷，栓钉应防止锈蚀和油污。4 瓷环的尺寸精度与栓钉焊接成型关系很大，对焊接工艺有直接影响，因此采购瓷环时一定要控制尺寸与说明书一致。5 栓钉焊接工艺参数见焊接工艺卡。6 穿透焊对瓷环强度及热冲击性能要求高，禁止使用受潮瓷环，受潮后要在120下烘烤2小时。采用穿透焊接时，薄钢板与工件间一定要紧密压实，并选用适当的工艺参数，方能获得合格的焊接接头。四.3 栓钉焊接工艺1 根据焊接工艺评定确定栓钉焊接的工艺参数，编制栓钉焊接工艺卡。2 焊接条件施焊中随时检查焊接条件，其内容见下表所示。表四.3.1-1 栓钉焊接条件检查一览表检查内容检查时机电压、电流、焊接时间每次更换位置时半径尺

22、寸焊枪筒的移动要平滑随时瓷环与焊枪筒要同心焊枪夹心要稳固瓷环的位置要正确、稳固焊接区清污、除油、除水焊接前四.4 焊后质量检查外观检查：焊接良好的栓钉应满足以下要求。成型焊肉周围360根部高度大于1mm，宽应大于0.5mm，表面光洁，栓钉高度差小于2mm，没有可见咬肉和裂纹等缺陷。图四.4.1-1 栓钉焊接外观图捶击检查：用铁锤或使栓钉弯折的工具使栓钉弯曲，偏离底板垂直方向30，然后进行外观检查，不能在任何部位出现裂缝等缺陷。弯曲方向一般与缺陷位置相反，抽检数1-5%，不合格栓钉一律打掉重焊。图四.4.1-2 栓钉焊后捶击检查四.5 栓钉焊接缺陷及对策1 未熔合：栓钉与压型钢板金属部分未熔合，

23、应增大电流、延长焊接时间。2 咬边：焊后压型钢板甚至钢梁金属部分未熔合，应调节电流，调节焊接时间。3 磁偏吹：应将地线对称在工件上，或者在电弧偏向的反方向放一块铁板，改变磁力线的分布。4 气孔：焊接时熔池中气体未排出而形成的。原因是板与梁有间隙、瓷环排气不当、焊件上有杂质在高温下分解成气体等。应减小上述间隙，做好焊前清理。5 裂纹：在焊接的热影响产生裂纹及焊肉中裂纹。原因有焊件的质量问题、焊接温度低等原因造成。解决的办法是，做栓钉的材质复验；当温度低于0时，要求打弯检查时提高1%的检查数，不合格则停止焊接。第五章 焊接质量控制措施五.1 防止层状撕裂的措施层状撕裂一般产生于厚板T形和十字形角焊接接头位置的热影响区，其最主要的影响因素是钢材的含硫量。现对层状撕裂的影响因素进行分析，如下图，并针对各项诱导因素制定预防措施。图五.1.1-1 引发层状撕裂的因素分析1 母材含硫量的控制 在钢材的选用上，严格控制钢材的含硫量，其含硫量必须满足现有国家规范及设计要求，对特厚板材料选用国内外有实力的钢材厂家，并对各个生产厂家钢材的含硫量进行分析比较，优选出含硫量更低的钢板以减小层状撕裂的倾向