钢筋结构埋弧焊通用工艺.docx

1、钢筋结构埋弧焊通用工艺钢结构作业文件 文件编号： 版本号/修改次数：埋弧焊焊接通用工艺受控状态：发放序号： 编写审核批准 发布日期:2017.05.27 实施日期：2017.05.29 工艺编写本标准所引用的技术规范与标准分为“执行技术规范与标准”和“参考技术规范与标准”两部分。2.1执行技术规范与标准2.1.1 GB50205-2002 钢结构工程施工及验收规范2.1.2 GB986-88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸2.1.3 JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程2.1.4 GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范2.1.5 GB5293 碳素钢埋弧焊用焊剂2.2参考

2、技术规范与标准2.2.1 钢结构制作安装手册2.2.2 建筑钢结构施工手册2.2.3 焊接手册2.2.4 钢结构工程施工工艺标准三部分：埋弧自动焊接技术3.1焊接原理： 焊接电弧是在焊剂层下的焊丝与母材之间产生，电弧热使其周围的母材、焊丝和焊剂熔化以致部分蒸发，金属和焊剂的蒸发气体形成一个气泡，电弧就在这个气泡内燃烧。气泡上部被一层熔化了的焊剂熔渣构成的外膜所包围，这层外膜以及覆盖在上面的未熔化的焊剂共同对焊接起隔离空气、绝热、和屏蔽光辐射作用。焊丝熔化的熔滴落下与已局部熔化的母材混合而构成金属熔池，部分熔渣因密度小而浮在熔池表面。随着焊丝向前移动，电弧力将熔池中熔化金属推向熔池后方，在随后的

3、冷却过程中，这部分熔化金属凝固成焊缝。熔渣凝固成渣壳，覆盖在焊缝金属表面上。在焊接过程中，熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外，还与熔化金属发生冶金反应（如脱氧、去杂质、渗合金等），从而影响焊缝金属的化学成分。3.2埋弧焊焊接施工工艺流程 不合格 不合格3.3 焊前准备工作3.3.1焊剂及焊丝的选择根据目前钢结构的钢材类型，常用埋弧焊丝和焊剂的选择如下表：表3.1类别适用母材焊丝牌号焊剂牌号备注低碳钢Q235H08AHJ431H08MnAHJ431s=340Mpa级低合金钢Q345H08AHJ431薄板不开坡口对接H08MnAHJ431H10Mn2 SJ101、HJ431H08MnAHJ4

4、31中厚板开坡口对接H10Mn2SJ1013.3.2焊接材料的保管和使用3.3.2.1焊剂的烘焙埋弧焊用焊剂的烘焙温度如下表： 表3.2焊剂类型烘陪温度（）烘焙时间（h）熔炼焊剂150350约1烧结焊剂200400约13.3.2.2焊剂的保存焊接低碳钢的熔炼焊剂在使用中放置时间不超过24h；焊接低合金钢的熔炼焊剂在使用中放置时间不超过8h；烧结焊剂经高温烘焙后，应转入100150的低温保温箱中存放，从保温箱中取出时间不超过4h。3.3.2.3焊剂的领用和使用焊接所用的埋弧焊焊剂必须在二级库领取；埋弧焊过程中，未熔化的焊剂可以反复使用，但一般不超过10次。3.3.3埋弧自动焊焊接方式的选择根据工

5、厂的设备情况，埋弧自动焊主要有小车式埋弧自动焊和门型埋弧自动焊，根据产品类型的不同选择相应的焊接方式，通常钢板的拼接采用小车式埋弧自动焊，箱型梁（柱）、工字梁（柱）等工件采用门型埋弧自动焊。3.3.4焊接前对设备的检查焊接前，先检查整个焊接系统的设备和工具全部运转正常，并确保安全的条件下才能运行，而且在焊接过程中应注意保持。主要检验指标如下：a.焊接的电压电流表和焊接速度调节钮上的刻度，应与焊接速度与刻度关系曲线相对应；b.焊剂要完全覆盖熔池，不能露出弧光；c.机体行走平稳，使用轨道时要保证平直和无振动；d.焊丝传送正常，无时快时慢现象；e.焊咀的角度和位置准确。3.3.5埋弧自动焊坡口的制备

6、根据钢板厚度和技术要求制备坡口，坡口尺寸符合工艺标准，要求使用半自动切割坡口。坡口加工完毕后，应对坡口面及周围50mm的范围内进行打磨，去除铁锈、氧化皮及焊点等杂物。3.3.6组装和定位焊3.3.6.1接头的组装接头的组装是指组合件或者分组件的装配，它直接影响焊缝质量、强度和变形。应严格控制错边和间隙的允差，参照下表、 表3.3序号接头示意图焊缝等级错边允差(mm)1一、二d0.1t且2.0三d0.15t且3.02一、二d0.1t且1.5三d0.15t且2.0当出现局部间隙过大时，可用性能相近的电弧焊进行修补。不允许随便塞入金属垫片或焊条头。3.3.6.2定位焊定位焊是为了装配和固定焊件接头的

7、位置而进行的焊接。使用与母材性能相近而抗裂性能好的焊条。定位焊焊缝尺寸要求如下表： 表34焊脚尺寸（mm）焊缝长度（mm）焊缝间距（mm）备注4540605006003.3.7引弧板和引出板通常始焊和终焊处最易产生焊接缺陷，例如焊瘤、弧坑等，避免这些缺陷落在接头的始末端，从而保证焊缝质量均匀。引弧板材质应与母材相同，其坡口尺寸形状也应与母材相同。埋弧焊焊缝引出长度应大于60mm，其引弧、引出板的板宽不小于100mm，长度不小于150mm；引弧板及熄弧板的设置形式及点焊位置如下示意图所示：3.3.8埋弧焊的焊接衬垫和打底焊焊接衬垫是为了防止烧穿，保证接头根部焊透和焊缝背面成形。垫板的厚度视母材的

8、板厚而定，一般在510mm之间，其宽度在2050mm之间。打底焊就是焊接有坡口的接头时，在接头根部焊接的第一条焊道。其目的是使埋弧焊能焊透而不至于烧穿。埋弧自动焊接的打底焊可以采用手工电弧焊和CO2气体保护焊，焊条和焊丝的选择要与母材相匹配，焊完打底焊道后，须打磨或刨削接头根部，以保证在无缺陷的清洁金属上熔敷第一道正面埋弧焊缝。3.4埋弧焊焊接规范的选择3.4.1焊接规范与焊缝形状的关系焊接规范是决定焊缝截面形状的重要参数，也是控制焊缝质量的重要手段。焊接规范参数主要是指焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊丝直径和送丝速度等。所谓焊缝截面形状，一般是指对接焊缝宽度b、熔透深度h和余高e；角接焊缝的

9、焊脚K、喉深H、凹凸度C和下陷等见图31： 图31焊缝截面形状3.4.1.1焊接电流对焊缝形状的影响 焊接电流是决定熔深的主要参数，一般情况下，电流越大，熔深越深。随着电流的增加，由于电弧潜入熔池的深度增加，使电弧缩短，电弧摆动能力减弱，因此，这时熔宽增加不明显，若继续增加电流，电弧产生的热量大，焊丝熔化量增加，这时，熔深反倒不再增加。当焊接电流较高时，由于熔深增大，熔宽变化不大，这时焊缝截面的形状系数变小，这样的焊缝结晶方向不利于气体和杂质上浮逸出，容易产生气孔、夹渣和裂纹，为了改善这一情况，在增加焊接电流的同时，还必须相应的提高电弧电压，以利于得到较为合适的焊缝形状。当采用直流电源时，由于

10、电弧较为稳定，电弧对母材的加热较为集中，因此，其熔深在采用相同电流值的情况下比交流电源要深，另外，在直流电源时采用反极性（工件接负）接法要比正极性接法要深，它与手工电弧焊时相反。3.4.1.2电弧电压对焊缝形状的影响随着电弧电压的增加，焊缝的宽度将明显增加，而熔深和余高则有所下降。电弧电压的增加，实际上就是电弧长度的增加，这样母材加热面积增加，从而焊缝的熔宽也增加。当电弧拉长后，焊剂的熔化量也会相应的增加，而焊缝余高和熔深反而会有所减小，因此，单一的过份增加电弧电压，容易造成未焊透，焊播粗糙，脱渣困难，严重时还会造成焊缝咬边。3.4.1.3焊接速度的影响增加焊接速度时，焊缝的线能量将减小，焊缝

11、宽度明显变窄，而余高则稍有增加。当焊接速度过快时（如每小时超过40米左右），由于电弧对母材加热时间缩短，故熔深会逐渐减小。不适当的提高焊接速度，有发生母材未焊透和边缘未熔合的危险，但适当的提高焊接速度，对减小焊接变形是有利的。3.4.1.4焊丝直径的影响随着焊丝直径的减小，电流密度则增加，母材的熔深增大，成形系数提高，因此生产效率也将随之提高。由于增加了熔深，因此可以降低对母材的开槽要求，这样不但可以节省人工和焊丝消耗量，同时，还可节省电能和减小工件变形。焊丝直径与电流密度，熔深的关系见表： 表3.5焊丝直径（mm）电流与电流密度熔透深度3456810124.8焊接电流（A）450500550

12、600725825925电流密度（A/mm2）23262831374247焊接电流应在规定的范围内，不能为增大熔深过分的增加电流。埋弧自动焊焊丝直径与电流、电压的范围见表36： 表3.6焊丝直径（mm）2.43.24.04.86.4电流范围（A）40030050035080050011007001300电压范围（V）25272530273229402940电弧电压要与焊接电流相匹配，采用4.8mm焊丝时，电弧电压与焊接电流的配合关系可参考下表：焊接电流（A）600-700700-850850-10001000-1200电弧电压（V）36-3838-4040-4242-443.4.1.5焊剂类型

13、和颗粒度的影响：目前常用的焊剂有熔炼型焊剂和烧结型焊剂二类，由于前者的熔点低于后者，因此在相同焊接规范参数下，前者的熔深也低于后者。由于烧结型焊剂的熔点高，因此焊剂的消耗量应相应的减少，焊缝成型和脱渣性比熔炼焊剂要好，但烧结型焊剂的吸潮性比较强，所以在使用过程中应严格执行焊剂烘培制度。此外，焊剂的颗粒度越细，焊件的熔透深度也相应增加。3.4.1.6焊丝伸出长度的影响：焊丝伸出长度增加，焊丝产生的电阻热便随之增加，焊丝被预热，熔化速度加快，熔深和熔合比将稍有减小。当电流密度较大时，焊丝伸出长度的影响更为明显。3.4.7焊丝和工件倾斜度的影响焊丝倾斜角越大，则焊缝宽度增加，而熔深及余高减小，若焊丝

14、顺焊接方向倾斜，则焊件熔深增加，而逆焊接方向倾斜，焊件的熔深会减小。在焊接有斜坡的焊件时，顺斜坡方向向上的焊缝余高呈凸型，而逆斜坡方向向下焊接的焊缝余高趋于凹型。3.4.1.8焊剂的堆放高度焊接时，焊剂的堆放高度对焊接熔池表面的压力成正比。焊剂堆放过高，焊缝表面波纹粗大，凹凸不平，有“麻点”。一般使用玻璃状焊剂的堆放高度以2545mm为佳，高速焊时宜堆放低些，但不能太低，否则电弧外露，焊缝表面变得粗糙。3.4.1.9工件间隙和定位焊的影响工件的间隙大小，对熔深的影响明显，间隙越大，熔深也越深，所以，过大的间隙会造成焊穿。在封底焊时由于无间隙，若规范选择不当，焊缝的余高过凸，这也是不允许的。定位

15、焊的焊脚大小，对角焊缝的成型将产生影响，若焊接规范选择不当，在主焊缝上便会凸现定位焊缝的痕迹，影响焊缝的外型，因此，若定位焊缝焊后需要覆盖埋弧焊的焊件，定位焊脚的尺寸应控制在45mm。在进行箱型柱（梁）的焊接时，对于坡口焊缝在进行气保焊打底埋弧焊盖面时，应注意气保焊打底的质量，气保焊焊缝不应超过焊缝的坡口面。3.5埋弧焊焊接参考规范3.5.1H型钢船型位置自动埋弧焊焊脚高度间 隙电源极性焊丝直径mm电 流A电 压v速 度m/h伸出长度mm61反4mm500-55030-32232525-3081反4mm550-60030-32222425-30101反4mm550-60030-32222430

16、-35121反4mm600-65032-34212330-35141反4mm650-70032-34202330-353.5.2厚板H型钢船型位置自动埋弧焊：焊件的坡口形式在考虑施焊和坡口加工条件下，尽量减小焊接变形，提高劳动生产率，降低成本，通常在坡口形式的选择上主要按以下坡口形式进行选择：图：T型接头20mm坡口示意图图：T型接头25mm坡口示意图图：T型接头30mm坡口示意图图：T型接头35mm坡口示意图图：T型接头40mm坡口示意图图：T型接头45mm坡口示意图图：T型接头50mm坡口示意图图：T型接头55mm坡口示意图图：T型接头60mm坡口示意图图：T型接头70mm坡口示意图在焊接

17、工艺上主要采取气保焊打底，埋弧自动焊填充及盖面，在船形位置施焊，过程中应着重注意以下几点：1. 焊接顺序应为：大坡口面打底焊一道，打底厚度根据板厚为10-20mm；反面碳弧气刨清根后，打底焊一道，打底厚度根据板厚为15-30mm，然后，填充、盖面；翻身后进行正面焊缝的填充、盖面。2. 在具体的施焊过程中，根据实际焊缝的高度、构件的变形情况，加强构件翻身的次数，防止扭曲变形。箱型柱（梁）坡口平焊单丝埋弧焊序号板厚焊道焊丝直径mm电 流A电 压v速 度m/h伸出长度mm11420盖面4.8mm63067033-36192225-3022030盖面4.8mm65070035-38182025-303

18、3060填充层4.8mm7007503436202225-30盖面层4.8mm6507003234212425-30箱型柱（梁）坡口平焊双丝埋弧焊序号板厚电源极性电极焊丝直径mm电 流A电 压v速 度m/h伸出长度mm1T30反DC4.8mm6507503436253525-30AC4.8mm7008003338253525-302T60反DC4.8mm650-75034-36253525-30AC4.8mm700-80033-38253525-30坡口形式及焊缝成型规范要求如下：图：钢板20mm坡口示意图图：钢板25mm坡口示意图图：钢板30mm坡口示意图图：钢板35mm坡口示意图图：钢板4

19、0mm坡口示意图图：钢板45mm坡口示意图图：钢板50mm坡口示意图图：钢板55mm坡口示意图图：钢板60mm坡口示意图图：钢板70mm坡口示意图图：钢板80mm坡口示意图图：钢板90mm坡口示意图第四部分：埋弧自动焊质量控制4.1焊接过程中，应随时注意观察影响焊缝质量的因素，保证焊接的连续性，如在零件加工、接缝组对和焊接过程中均应严格执行工艺要求，否则就会产生一系列不符合工艺要求的生产准备和焊接缺陷。4.2当焊接零件及组对工艺不符合要求时：要获得一条合格的埋弧自动焊缝，首先要保证零件加工及其组对达到工艺要求，如焊件的坡口角度过大或过小，前者将造成工件的过度的角变形，后者将会造成未焊透等缺陷，

20、因此，坡口加工必须符合设计要求；工件在装配时发生位移，或间隙过大，前者将造成焊接接头受力状态的改变，后者容易造成焊穿或焊缝下陷；焊接部位附锈、附有水、油等杂物，也是造成焊缝气孔的重要原因，因此，在组对时必须清除干净。4.3焊缝尺寸不符合要求一条合格的焊缝，必须符合设计规定的尺寸要求，如熔宽、余高或焊脚、角焊缝的凹度等，因为熔宽过窄，焊缝下陷，角焊缝不等边和凹陷过多，均有损于焊缝强度，影响结构的安全性。因此，每一条焊缝的外形尺寸，必须要达到设计规定的有效尺寸。为了防止上述缺陷的产生，首先要确保组对接缝的正确，并有合格的定位焊缝，在此基础上正确选择焊接规范，调节好自动焊机行走方向的指示针和焊丝与工

21、件的相对夹角，同时，在焊接过程中还应随时调整好电弧的位置，以免发生偏焊。4.4气孔和气纹（斑）气孔和气纹是埋弧焊最常见的一种缺陷。存在于焊缝内部或表面的孔洞称为气孔，而分散在焊缝表面无光泽的平行条纹或斑点，一般称为气纹或气斑。这些缺陷的产生原因都是熔池中的气体在焊缝凝固时逸出不及或保护不良所致，常见的原因如：a. 工件表面有锈或带水、油等杂物。b. 焊剂湿度太高，烘培不到位。c. 使用带锈斑或油污的焊丝。d. 电弧电压或网路电压不稳定。e. 工件装配间隙不均匀造成电弧不稳定。f. 覆盖于电弧的焊剂层太薄，使空气进入熔池。g. 空气湿度过高或工件表面沾有露水等。要防止气孔或气纹（斑）的发生，就要

22、针对上述原因，清除会在熔池中产生过量的气体的根源和防止由于电弧不稳定等原因使空气侵入熔池。4.5弧坑和熔坑焊缝熄弧后在尾端留下的下弦小坑称为弧坑，若这种小坑不在焊缝的熄弧端，则称为熔坑。弧坑的产生原因是由于熄弧过快，没有分两步按下“停止”按钮，使弧坑还送入足够的填充焊丝时即已凝固。防止弧坑的发生应在熄弧时分两步按下“停止”按钮，并在每条焊缝的两端按装引出板。工件的局部间隙过大，常会产生熔坑或焊穿，因此，如出现局部间隙过大的部位，应先进行补焊，以防发生熔坑或焊穿。弧坑常是诱发弧坑裂纹的根源，因此一旦出现弧坑必须给予补焊。4.6未焊透未焊透是埋弧焊中最危险的缺陷之一，因为这种缺陷都发生在焊缝内部，

23、一般不通过无损探伤检查，很难发现这种缺陷。未焊透的产生原因，最主要的是规范选择不当，如焊接电流过小，焊接速度过快，另外若工件坡口角度太小，钝边过大，工艺间隙太小，以及焊丝未对准焊缝，特别是封底焊缝焊偏时更易产生未焊透。因此，防止未焊透的最有效的办法是：应根据焊接工艺评定试验时所确定的焊接参数进行操作，并要求使用指示针，保证不偏焊。4.7咬边咬边也称咬口，是由于电弧将焊缝边缘熔化后，而没有及时得到熔化金属的补充所留下的缺口，可能是局部的，也可能是连续的；过深的咬边是不允许残留的，应给予焊补，产生咬边的原因是焊接速度过高或电流过大，在角焊时，由于焊丝的位置调节不当也会发生咬边。因此，防止咬边的主要

24、措施是要选择合适的焊接电流和焊接速度，调节好焊丝的位置，焊接开始后应及时检查焊缝是否存在咬边，若出现咬边应及时调整焊接规范或焊丝所处的位置。4.8夹渣夹渣是指焊缝内部夹入的非金属夹杂物，特别是在多层焊时由于焊渣清除不彻底，是焊缝造成夹渣的主要原因，使用熔渣比重过大的焊剂，也容易发生焊缝夹渣。在坡口中小电流的焊接时也可能发生夹渣，因此正确的选用焊接规范，多层焊时彻底清除焊渣，是防止焊缝夹渣的主要措施。4.9裂纹裂纹是焊接结构中不允许存在的一种缺陷，造成焊缝裂纹的原因有冶金因素，也有工艺因素，主要的原因有：a. 焊件或焊丝中硫、磷含量超标。b. 焊接结构中应力过大，超过焊缝的极限强度。c. 焊件含

25、碳量过高，热影响区被脆化。d. 焊件刚性固定过度无收缩的余地。e. 没有预热措施的情况下在低温环境中进行焊接。f. 由焊缝内部尖锐的缺陷诱发裂纹。g. 在多条焊缝交接处，由多向应力叠加造成裂纹。h. 焊接顺序不当，造成强大的收缩应力所致。因此，要防止裂纹的产生，首先要正确的选用焊接材料，通过工艺评定试验，合理选择焊接规范（包括焊接规范、焊前预热，焊后缓冷等），设定合理的焊接顺序，在低温环境下焊接要选择合适的预热或缓冷措施。常见的焊接缺陷和防止措施如下表41所示：焊接缺陷和防止措施 表41缺陷产生原因防止措施裂纹1、焊丝和焊剂匹配不当1、选配合适的焊丝和焊剂2、焊接区快速冷却2、增加焊接电流，降

26、低焊接速度3、由于收缩应力过大产生打底焊裂纹3、增加打底焊道的宽度4、母材的约束过大，焊接程序不当4、制定合理的焊接工艺和顺序5、焊缝形状不当。梨状焊缝产生裂纹5、降低焊接电流和增加焊接电压6、冷却方法不当6、进行焊后热处理7、由于沸腾钢产生的硫致裂纹7、选择匹配的焊丝和焊剂咬边1、焊接速度过快1、选择适当的焊接速度2、衬垫不当2、仔细安装衬垫板3、电流和电压不当3、调节电压和电流使之配合适当4、焊丝位子不当4、调节焊丝位子焊瘤1、焊接电流过大1、降低电流2、焊接速度太慢2、增大焊接速度3、焊接电压太低3、调节电压夹渣1、母材倾斜于焊接方向致使熔渣超前1、把母材位子水平放置2、多层焊时焊丝过于

27、靠近坡口侧2、焊丝距坡口侧的距离至少要大于焊丝直径3、在接头的连接出焊接时易产生夹渣3、应使连接接头厚度和坡口形状与母材相同4、多层焊时电流太低，熔渣没有完全消除4、增大电流，使没有被完全清除的 熔渣熔化5、焊接速度太慢，熔渣超前5、增加电流和焊接速度气孔1、接头上粘有油锈等其他有机物1、焊接前对接头和坡口进行清理2、焊剂受潮2、按规定要求烘干焊剂3、焊丝生锈3、检查焊丝是否生锈4、焊剂中混有杂质4、回收时要注意避免混入杂质焊缝表面粗糙1、焊剂散布位子不当1、调整焊剂散布高度2、焊剂粒度选择不当2、选择与焊接电流匹配的焊剂粒度鱼骨状裂纹1、破口表面有油、锈、油漆等杂质1、焊接之前进行清理2、焊

28、剂受潮2、按规定要求烘焙焊剂第五部分：埋弧自动焊焊接质量自检规范5.1焊接完毕后，焊工必须对焊缝的外观质量进行自检，如果发现有超出标准规定缺陷应及时修补，焊后打磨平整、光顺，出现重大质量事故要及时与质量科、工艺科汇报。5.2焊接完毕后，应在焊接件上注明工程名称、操作者和所属班组。5.3焊接后零件的外观质量应作为常规项目进行检查，如焊接后焊件的外形尺寸、表面气孔、裂纹、夹渣、未焊满和咬边等。焊缝外观质量应符合下列规定：a、 一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边、接头不良，一级焊缝和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷b、 二级焊缝的外观质量除应符合a条款要求外，应满足下表规定；c、 三级焊缝的外观质量应符合表52规定。表7.1焊缝质量检查 等级项目允许偏差(mm)图 例一级二级三级裂纹不允许不允许不允许 表面气孔不允许不允许每米焊缝长度内允许直径0.4t,且3.0的气孔2个,孔距6倍孔径表面夹渣不允许不允许深0.2t 长0.5t,且20.0咬边不允许0.05t,且0.5t;连续长度100.0,且焊缝两侧咬边总