钢结构焊接工程

钢结构焊接工程钢结构焊接工程..............................11、施工准备.................................21.1技术准备..............................21.2材料要求..............................31.3主要机具.............................111.4作业条件.............................132、施工工艺................................152.1手工电弧焊...........................152.2埋弧自动焊...........................232.3二氧化碳气体保护焊...................292.4熔嘴电渣焊...........................382.5栓钉焊接.............................402.6高层框架结构制作与安装焊接工艺.......432.7空心球一钢管网架结构焊接.............452.8钢管桁架结构制作及安装焊接工艺.......463、质量验收要点............................474、成品保护................................515、环境、职业健康安全控制措施..............525.1环境控制措施.........................525.2职业健康安全控制措施.................536、应注意的问题............................547、质量通病及控制措施......................597.1控制焊接变形.........................597.2焊后变形矫正.........................627.3焊前预热及后热.......................627.4防止层状撕裂.........................657.5焊后消除应力处理.....................677.6焊缝缺陷返修.........................687.7其他质量通病.........................698、质量记录及内容要求......................701、施工准备1.1技术准备1、在构件制作前，工厂应根据施工制造方案和钢结构技术规范以及施工图纸和《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81)的要求编制各类施工工艺，进行焊接工艺评定试验。工厂应组织有关部门进行工艺评审。生产制造过程应严格按工艺评定的有关参数和要求进行，通过跟踪检测，如发现按照工艺评定规范生产质量不稳定的，应重做工艺评定，以达到质量稳定。2、钢结构工程中选用的新材料必须经过新产品鉴定。钢材应由生产厂提供焊接性能资料、指导性焊接工艺、热加工和热处理工艺参数、相应钢材的焊接接头性能数据等资料；焊接材料应由生产厂提供贮存及焊前烘焙参数规定、熔敷金属成分、性能鉴定资料及指导性施焊参数。经专家论证、评审和焊接工艺评定合格后，方可在工程中采用。1.2材料要求钢结构焊接材料必须符合国家现行标准及设计要求。1.1焊条选用原则1.手工电弧焊时，焊条一方面可以传导焊接电流和引弧，同时焊条熔化后又作为填充金属直接过渡到熔池里，与液态的熔化的基本金属熔合而形成焊缝。常见的焊条、焊丝、焊剂类型、型号见表2-1。表2-l焊条、焊丝、焊剂类型、型号的选择类型使用条件焊接材料类型、型号的选择手工Q235重级工作制吊车梁、吊车桁架类结宜用EA315、E4316型焊条焊接构其他结构宜用FA301～FA313型焊条，常用E4303型焊Q34516Mn钢重级工作制吊车梁、吊车桁架类结构宜用：E5015、E5016、E5018型焊条其他结构宜用E5001～E5014型焊条，常用的为E5003型焊条Q39015MnVq钢重级工作制吊车梁、吊车桁架类结构宜用E5515、E5516、E5518型焊条其他结构宜用E5500～E5513型焊条焊条外观不应有药皮脱落，焊芯生锈等缺陷，焊缝金属的性能要符合使用要求(达到设计要求)，一般要求焊缝金属的力学性能(包括抗拉强度、塑性和冲击韧性)达到母材金属标准规定的性能指标的下限值。3.结构钢焊条的选择(1)根据母材的抗拉强度，按照“等强”原则选择抗拉强度级别相同的焊条。在焊接高强钢时因母材熔人影响，焊缝金属实际抗拉强度比焊条牌号的名义强度高得多。因此，可以选用抗拉强度低一等级的焊条，使焊缝金属与母材实际等强。(2)不同材质的母材焊接，焊条选用原则是匹配母材屈服强度低的。(3)对于易裂的母材或结构(碳当量较高或工作厚度大、结构刚性大、施焊环境温度低)的塑性、韧性要求高的重要结构，应选用塑性韧性好、含氢量低及抗裂性能好的碱性焊条(即低氢焊条)，最好选用高韧性、超低氢焊条，以提高接头的抗冷裂性能。(4)对于管道焊接、立向下焊接、底层焊接、盖面焊接等，最好相应选用管道焊接专用焊条、立向下焊条、底层焊条和盖面焊条等。(5)应选用碱性焊条(即低氢焊条)而无直流焊接电源时，可选用低氢钾型焊条。(6)大型结构，可选用熔敷速度较高的铁粉焊条。4.铸铁焊条的选择根据铸铁种类、工件的使用要求和加工要求等，选择符合要求的成本低的铸铁焊条。5.在选择焊条时，尽量降低成本，选用生产率高成本低的焊条，即“低成本”原则。6.选择焊条时，要考虑在施焊和坡口加工可能的条件下，尽量减少焊接变形，节省焊条，提高劳动生产率，降低成本。一般主要根据板厚选择，见《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》(GB985)。1.2焊剂的选用原则焊剂的选择视母材的成分、性能与焊丝相匹配使用。1.对于碳素钢和普通低合金钢，应保证焊缝机械性能。对于不同强度级别的异种钢接头，一般可按强度级别较低的钢材选用抗裂性较好的焊接材料。3.焊丝焊剂常用组合为高锰高硅焊剂(HJ431)与低锰(H08A)或含锰(H08MnA)焊丝相配合；低锰或无锰高硅焊剂与高锰焊丝(H10Mn2)相配合。4.焊剂不应受潮结块。焊剂在使用前必须烘干，烘干温度一般为酸性焊剂(如HJ431.、HJ430)250℃～300℃，烘烤时间为2h；碱性焊剂(如HJ250、HJ260)一般300℃～400℃，2h烘烤后使用。使用中回收的焊剂应经过筛除，去杂物后烘干，再与新焊剂配比使用。车间要定期回收焊剂以免浪费。1.3二氧化碳气体选用原则大型、重型及特殊钢结构工程中主要构件的重要焊接节点采用的二氧化碳气体质量应符合国家现行标准《焊接用二氧化碳》(HG/T2537)优等品的要求，即其二氧化碳体积分数不得低于99.9％，水蒸气与乙醇质量分数不得高于.0.005％，并不得验出液态水。气路系统中应设置干燥器和预热装置。当压力低于1.0MPa时，不得继续使用。直径不大于1.2mm时，二氧化碳气体流量一般为6～15L/min为宜。当选用大电流焊时，焊速提高。室外焊及仰焊应采用较大气体流量。焊接用的C02呈液态装入钢瓶。钢瓶规定漆成铅白色，上标黑色“二氧化碳”字样，瓶内液态C02充装数量不得大于0.66kg/L。1.4焊丝的选用原则焊丝成分应与母材成分相近，主要考虑碳当量，它应具有良好的焊接工艺性能。焊丝含C量一般要求0.11％。其表面一般有镀铜等防锈措施。目前我国常用的C02气体保护焊焊丝是H08Mn2SiA。它适用于焊接低碳钢和抗拉强度为500MPa级的低合金结构钢。H08Mn2SiA焊丝熔敷金属的机械性能详见《二氧化碳气体保护焊用焊丝》。对于Q420、Q460级低合金钢，焊丝的选择应根据母材的强度及冲击韧性要求使用含M0的或专用焊丝进行合理匹配，并须符合《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》规定。焊丝的表面质量(包括直径偏差、表面硬度均匀性、有无硬变、有无油污和锈蚀等)直接影响焊接工艺的稳定性和焊缝质量，应该严格控制。1.5熔嘴不应有明显锈蚀和弯曲，焊剂不应受潮结块。为保证焊接过程的稳定性，细丝导电嘴孔径一般不大于焊丝直径的0.1mm～0.25mm，粗丝焊导电嘴孔径一般不应大于焊丝直径的0.20mm～0.40mm。送丝软管内的曲率半径不得小于150rnm。1.6焊钉的选用原则用低碳合金钢制成，其化学成分可靠，强度稳定，可焊性、顶锻性能良好。使用中要防止出现锻造裂纹。1.焊钉化学成分见表2-2。焊钉机械性能见表2-3。表2-2焊钉化学成分材料化学成分％CmaxSimaxMnPmaxSmax普碳钢0.200.100.30～0.600.040.04表2-3焊钉机械性能抗拉强度(N/mm2)屈服点(N/mm2)延伸率(％)minmaxminman40055024014焊钉尺寸符合图2-1及表2-4所示。表2-4焊钉尺寸(mm)公称681013161922dmin5.767.719.7116515.6518.5821.58max6.248.2910.2913.3516.3519.42242dkmin10.6515.3518.3524229.423535.5max11.3514.6517.6521.5828.5831.534.5kmin5.487.587.5810.5810.5810.5817max5.007.007.0010.0010.00100100rmin2222233WA(参考)4444444公称长度l14050801001201301501702001.7焊接瓷环的选用原则焊接瓷环是服务于栓钉焊的一次性辅助焊接材料，其主要作用有以下几点：1.使融化金属成型，不外溢，起到铸膜的作用；使融化金属与空气隔绝，防止融化金属被氧化；3.集中电弧热量，并使成型焊缝缓慢冷却；4.释放焊接过程中的有害气体；5.屏蔽电弧光与飞溅物；6.充当临时支架，构成焊枪操作系统的一部分。采用栓钉直接焊在工件上的普通栓钉焊，使用普通瓷环。栓钉在引弧后先要熔穿具有一定厚度的薄钢板(一般厚度在0.8mm～1.6mm)，然后再与工件熔成一体，穿透焊需要的瓷环壁厚要大于普通瓷环，下部排气孔总面积亦是普通瓷环的1.3倍。瓷环的尺寸关键是控制支撑焊枪平台的高度和瓷环中心栓钉孔的直径。由于瓷环生产工艺的差异，其产品尺寸的精确程度和稳定性将直接影响栓钉焊的质量。瓷环的中心孔的内外直径、椭圆度、薄壁必须均匀。禁止使用已破裂和有缺损的瓷环。潮瓷环要经过250℃，1h的烘焙，中间放潮气5min。建筑钢结构用圆柱头焊钉用焊接瓷环尺寸参见图2-2及表2-5。表2-5圆柱头焊钉用焊接瓷环尺寸(mm)DDlD2H形式适用的公称直径d8.51014.510.0图2-2(a)适用于普通平焊810.517.520.011.01013.518.023.0101317.024.527.014.01620.027.031.517.01923.53036.518.52213.523.62716.0图2-2(b)适用于穿透平焊1317.026.03018.01620.031.03618.019注：焊接瓷环的尺寸公差，应能保证与同规格焊钉的互换性。1.3主要机具焊接用主要机具见表2-6、表2-7。表2-6焊接用机械设备设备名称设备型号设备能力电动空压机4L-2020m3柴油发电机200kW200kW直流焊机AXS-500500A交流焊机BXl-500500A埋弧焊机NZA-10001000A焊条烘干箱HYT04-4焊接滚轮架HGZ-5A5tC02气体保护焊机熔嘴电渣焊机翼缘矫正机YTJ-5050mm表2-7其他设备、仪器名称规格单位用途经纬仪J6台放线超声波探伤仪ECH0PE22010—500mm数字温度仪RKCDP-5000—1300℃膜测厚仪345FB-MKll0—1250μm数字钳形电流表20032000A，1000V湿温度仪WHM5温10—40℃，湿0～100％焊缝