建筑钢结构焊接规程

第1页共26页中华人民共和国行业标准建筑钢结构焊接规程JGJ81-91条文说明前言本规程根据原国家建筑工程总局（82）建工科字第14号文件通知，由湖北省建筑工程总公司负责，会同冶金部北京钢铁设计研究总院、冶金部建筑研究总院、宝山钢铁总厂工程指挥部、重庆钢铁设计研究总院、武汉钢铁公司金属结构厂、武汉冶金设备制造公司等单位共同编制完成。为便于广大设计、施工及科研、教学等单位有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，规程编制组按章、节、条顺序，编制了本规程的条文说明，供国内使用者参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见直接寄湖北武汉中南一路48号湖北省建筑工程总公司《钢结构工程施工及验收规范》国家标准管理组。本条文说明由建设部标准定额研究所组织出版发行，仅供国内使用，不得外传和翻印。1992年2月20日第2页共26页第一章总则第1．0．1条本条说明了编制规程的宗旨目的以及规程编制所遵循的原则方针。第1．0．2条本规程仅适用于工业与民用建筑钢结构的焊接设计、焊接施工和采用焊接方法的补强与加固。对于其它专业性强的钢结构（如钢板结构、塔桅、水工、桥梁、网架、轻钢、钢管结构等），因各有其特点，尚应执行相应的行业规范进行焊接施工。对高层建筑钢结构，本规程的规定一般都可以采用。但因在我国钢结构应用于高层建筑积累的经验不多，所以本规程未能针对它的特点，提出相应的规定，此部分有待以后修订补充。本规程适用的钢材主要是碳素结构钢(平炉或氧气转炉3号钢)和低合金结构钢16Mn，16Mng，15MnV或15MnVq钢），这同《钢结构设计规范》（GBJ17—88）和《钢结构工程施工及验收规范》协调一致。第1．0．3条本条所列的焊接方法是目前我国建筑钢结构制作和安装中常用的方法。其中电渣焊（丝极电渣焊和管状焊条丝极电渣焊）常用于制作过程中的厚板拼接、摩擦压力焊等。对其它国内还尚未广泛采用的焊接方法（如螺栓焊）以及不属建筑钢结构所使用的焊接方法就未列入本规程。第1．0．4条施工图是建筑钢结构焊接设计、制作、安装施工的重要技术文件，图中对结构构造几何尺寸、钢材和焊接材料都提出了明确的要求，施工图是焊接工作的基本依据，因此必须严格按施工图施工。本规程是《钢结构工程施工及验收规范》焊接部分的补充和扩展，其基本技术要求是在规范总原则指导下深化的，故在应用本规程时也必须遵守《钢结构工程施工及第3页共26页验收规范》的各项规定。第1．0．5条焊接过程中产生大量的热、光和有害气体，对焊工的身体会带来有害的影响。为了保证焊工的身体健康，从事焊接工作必须遵守国家现行的安全技术和劳动保护的有关规定。第二章钢材及焊接材料第2．0．l条钢结构工程施工图中，设计人员根据《钢结构设计规范》和《钢结构工程施工及验收规范》的规定，通过强度计算后，对所设计的结构件采用的钢材和焊接材料都提出了明确的要求。制作施工单位必须按施工图的要求备料，不得随意变更，否则会造成严重的工程质量事故，特别是酸性焊条和碱性焊条二者不得混杂使用，这是操作人员必须懂得的基本知识。钢材和焊接材料的各项性能还必须达到国家标准和行业标准的规定，性能指标达不到标准的规定就是不合格产品，不合格产品严禁使用。国家明文规定产品出厂必须有质量保证书。但是，目前有大量的无合格证的钢材焊接材料充斥市场，生产厂家多，产品混乱，就拿焊条而言，虽然牌号型号标牌相同，但其质量往往有很大差异，因此，凡是无合格证的铜材和焊接材料都不得使用。对少数因流转造成质量证明书不全的材料，应做补充检验，达到合格并出据检验报告后方可使用。如因材料供应困难需要代换时，应由设计单位签发材料代换通知单。某些材料的代换可能影响到构件的性能、制作、焊接工艺的改变，此时应作相应的试验，调整焊接工艺。第2．0．2条表2．0.2－1和表2.0.2－2所列钢材与焊接材料的选配关系为一般工程常用情况，但不能代替设计要求，也不能取代焊接工艺试验第4页共26页和工艺文件的编制。在设计无要求和不需作工艺试验的情况下，可以直接在工程上按表列数据应用，但必须按规定执行。第2．0．3条碳当量是国际上评定钢材可焊接性的重要指标。碳当量的计算公式虽然很多，但表达形式一样。不同的是根据热轧钢材所含元素种类多少而变换公式中的符合，增减分母的大小。本规程公式（2.0.3)是根据我国热轧碳素结构钢的产品标准，经分析研究后确定的，以作为我国碳当量计算推荐公式，它能满足实际应用要求。第三章焊接构造和接头设计第3．0．1条对焊接构造设计提出的是几个基本的要求。目的是减少焊接的收缩应力和避免应力集中，防止过大焊接变形，同时为焊接操作创造良好条件。其取材来自《焊接结构设计》和《钢结构》（西安冶金建筑学院编，高等教育试用教材，1988年版）。第3.0．2条本条所列焊接接头型式，是通常采用最普遍的、最基本的焊接接头。既能满足结构件受力性能的要求，又方便焊接操作，提高焊接工效，保证质量。第3．0．3条国标GB985－80中手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸，从调查研究各地钢结构制造厂家焊接工艺情况看，一般不太实用于建筑钢结构焊接，完全采用的不多。例如：承受动荷载结构件，在船形位置施焊时，按国标将焊条夹角放在45°施焊，焊缝质量用超声探伤检测多数不合格。但如取焊条与翼缘夹角为32°～34°，施焊后用超声波检测时，合格率几乎可达到100％。故本规程推荐采用附录一、二中所列手工电弧焊和埋弧焊焊接第5页共26页接头的基本型式和尺寸。附录一、二是武汉钢铁公司金属结构厂根据多年来建筑钢结构制作经验，并经过一些工艺试验而制定的，在建筑钢结构焊接工作中应用是可行的。另外，根据陕西金属结构厂的经验，对角接、T型接头、II型接头考虑了抗层状撕裂问题，将焊透K形坡口作了一定修改，有关单位可参照表1应用。第3．0．4条不同厚度钢板对接，在《钢结构设计规范》（GBJI7－88）中均有规定。允许厚度差的规定，是根据应力传递不造成应力集中的原则确定的经验数据。较厚板加工成斜坡的坡度是取自《钢结构设计规范》。第3．0．5条～第3．0．7条均摘自《钢结构设计规范》（GBJ17－88）中的规定，以方便制作施工时应用。第3.0.8条～第3．0．11条列举了钢结构工程中常用的焊接接头构造型式，这是根据《钢结构设计规范》中部分构造要求和第3．0．l条的原则而规定的，其目的是便于制作施工中注意焊缝的设置，更好地保证构件的制作质量。第3．0．12条钢结构中常用的钢板和型钢搭接接头。这种接头设计主要是给焊缝留有足够的位置，并尽量使焊缝布置在型钢重心线附近，这样力的传递更为简捷。第3．0．13条钢框架柱的现场接头要避免翼线焊缝和腹板焊缝的交叉。所以焊接组合截面柱的现场接头设计时就应使接头处翼线焊缝和腹板焊缝错开。第3.0．14条钢框架的梁与柱的接头是刚性接头，接头既要传递剪刀，第6页共26页又要传递弯矩，因此要求梁的上、下翼缘和柱之间的焊缝都要焊透。为达到这个要求，可以采用清根办法双面焊，也可以采用加垫板的单面焊双面成型焊。第四章焊接工艺第一节一般要求第4．1．l条采用合理的焊接工艺和工艺参数施焊是保证焊接质量的基本条件。在缺乏成熟经验的情况下，均应通过焊接工艺试验来制定工艺文件（焊接工艺和参数），只有严格遵守工艺文件所规定的焊接工艺和参数，才能保证焊接质量达到标准。本规程所述焊接工艺为通用工艺，凡从事焊接工作的人员均应遵守。但仅此还不能满足施工的需要，各单位还应根据工程结构特点、复杂程度、材料规格及性能、焊接方法、设备条件和技术水平等状况，编制详细具体的工艺措施、这样才能满足施工要求，保证焊接质量。第4．1．2条焊接和切割设备，是建筑钢结构施工的主要手段，其性能（包括设备能力、传动机构、调控系统等）直接影响焊接质量的好坏，必须能满足工艺要求，并应稳定灵活。第4．1．3条切割区有锈蚀、油污等物，在切割时容易浮化堵塞割嘴造成熄火，俗称放炮。发生这种情况的切割截面的断口上往往留下缺口或割第7页共26页成斜面，影响加工质量，故应在切割之前认真清除有害物。精密切割是最近几年发展起来的火焰切割的一种新工艺。它的割嘴和热源有别于普通切割机具，其特点是热值高、稳定，氧气压力大,线长嘴细，无紊流，切割缝小，表面光洁度可达到300s以上，是一种质量好、成本低又无电石残渣污染环境的钢结构加工理想的切割新工艺，在有条件的单位应积极采用。但该工艺对氧气的纯度要求达到99.5％～99．8％，对丙烷气体纯度要求达到85％以上；而普通切割的氧气纯度则为99％以上，乙炔纯度为96.5%以上，磷化氰的含量应小于或等于0.2%，硫化氢含量应小于或等于0.1%。第4．1．4条坡口的加工，以往一般为刨（铣），但近年来切割技术有很大的发展，大都采用火焰切割坡口，特别是弧形零件或长条形的零件坡口以及低温地区采用火焰切割坡口更为有利。切割后的坡回表面应进行清理，发现有裂纹要先处理后再施焊。如坡口边缘上附有其它氧化物时，也会直接影响焊接质量，因此应予以清除干净。当不具备火焰切割或机械加工坡口条件时。可用风铲铲削。但这种手工操作加工的坡口，质量不易保证，同时效率低，劳动强度大，噪声频率高，影响操作人员健康，应尽量少用或不采用为好。第4．1．5条本条说明钢板在加工过程中可能出现的缺陷处理方法。钢板出现分层，这是由于钢锭中含有气孔、硫化物夹渣或缩孔所致，或在轧制过程中切头不足，轧制温度偏低又未能压合也可造成分层。此种缺陷多发生在沸腾钢中，而钢材轧制标准中只保证在断口处肉眼未发现类似缺陷即认为合格。这类钢材在加工过程中，除火焰切割时偶然可以发现外，剪切、刨、铣加工都很难发现，可是在焊接或焊接完成冷却之后，往往却会被发现。钢第8页共26页材本身会有一定的缺陷，对有缺陷的钢材不用也是不可能的，应从工程的实际出发，提出合理处理办法，使其应用。经过多年的实践证明，本条规定的处理方法是可行的。美国焊接规程中也有类似的处理方法。必须指出，钢材除按规定作力学性能和化学分析外，只作外观检查（一般都不用超声波探测内部缺陷）；当在断口边缘观察到有分层状况时，则用超声波探测分层缺陷的范围大小，处理方案须经有关技术人员确定后方能进行处理。第4．1．6条焊条分酸性和碱性焊条。碱性焊条又称低氢型焊条，这种焊条的药皮有较强的吸潮性能，空气中的相对湿度高于65％以上时，药皮就开始吸潮，吸潮时间超过4h以上的焊条，在电弧高温作用下，熔敷金属中的扩散氢升高，焊缝金属中就容易生成氢白点或气孔。这些都是影响焊接质量的主要因素之一。因此，焊接材料应储存在湿度低于60％以下、且通风良好的仓库内，使用前还应按产品质量说明书或工艺要求烘干。但重复烘干次数不宜过多，烘干次数过多，药皮中的铁合金容易氧化，分解硅酸盐，易老化变质，、影响焊接质量。焊条锈蚀、油污，在高温作用下也会分解出氢和其它气体，使焊缝产生气孔或其它缺陷，施焊前必须清除锈蚀、油污。镀铜焊丝一般不易生锈，但也应清除油污。第4．1．7条焊件部位的组装质量，对焊缝质量有明显的影响，甚至还会影响结构的安全度，因此必须重视焊件的组装质量。如不符合要求时，应及时修整或重新组装，绝对不允许在焊接缝隙之间加金属填充物。第4．1．8条焊接区表面潮湿要处理干燥，因为水分子在电弧高温作第9页共26页用下能分解出氢，影响焊缝质量，所以规定必须待干燥后施焊。在四级以上风力的环境区下施焊，一是电弧容易吹偏，二是迫使焊缝冷却速度加快而产生冷裂纹，因此规定应加防风措施。第4．1.9条普通低合金钢对低温很敏感，在温度低于零度以下施工，应注意考虑钢材脆硬的各种影响因素，如冲孔、锤击、骤冷以及焊接过程中温度变化均会使钢材变脆、产生断裂或焊接裂纹等，为此规程表4．l．9对低温焊接作出了限制。第4．1．10条在焊缝以外的母材上打火引弧是一种不良的操作习惯，容易烧伤母材留下缺口，导致应力集中，使钢材韧性值下降，影响疲劳强度；特别是低合金结构钢对此更为敏感。故规定不应在焊缝之外的母材上打火引弧。第4．1.11条定位点焊是正式焊缝的一部分，而且是底层焊缝，其质量应与正式焊缝相同。点焊工必须要有合格证。考虑到许多施工单位的习惯，由