钢结构焊接与连接施工工艺标准文档格式.docx
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焊药——压涂在焊芯表面上的涂料层。
焊渣——焊后覆盖在焊缝表面上的固态熔渣。
焊接工作台——为焊接小型焊件而设计的工作台。
定位板——为保证焊件间的相对位置,防止变形和便于装配而临时焊上的金属板。
引弧板——为在焊接接头始端获得正常尺寸的焊缝截面,焊前装配的一块金属板。
焊接在这块板上开始,焊后割掉。
引出板——为在焊接接头末端获得正常尺寸的焊缝截面,焊前装配的一块金属板。
焊接在这块板上结束,焊后割掉。
3.1.4
施工准备
3.1.4.1
技术准备
(1)首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等,应进行焊接工艺试验。
焊接工艺试验所用的设备、仪表应处于正常的工作状态,有特殊要求时,要与生产时采用的焊机相同。
参与焊接工艺试验的焊工,必须由本单位技术熟练的焊接人员承担。
(2)工艺试验完后还须进行评定,判断其是否可行。
未经评定的试验结果不能盲目投入批量生产。
工艺评定的目的,一是审定生产工艺能否实现;
二是质量保证可靠程度的检验;
三是经济合理性分析。
(3)编制工艺文件。
通过钢结构焊接施工前进行的工艺试验,得到最佳工艺参数,并据此编制出正式的焊接工艺评定报告和焊接工艺指导书,根据工艺指导书及图样的规定,编写焊接工艺,根据焊接工艺进行焊接施工。
3.1.4.2
材料准备
(1)钢材应按施工图的要求选用,其性能和质量必须符合国家标准和行业标准的规定,并应具有质量证明书或检验报告。
如果用其它钢材和焊材代换时,须经设计单位同意,并按相应工艺文件施焊。
(2)焊条选用原则
1)焊接材料的选择应按照施工图的要求选用,并应具有质量证明书或检验报告。
施工单位必须按施工图的要求备料,不得随意变更,特别是酸性焊条和碱性焊条二者不得混杂使用。
2)焊接材料代换时必须经设计单位同意,并应由设计单位签发材料代换通知单。
因某些材料的代换可能影响到构件的性能、制作和焊接工艺的改变,所以,代换后的焊接材料应做相应的试验,根据试验结果调整焊接工艺。
3)焊接低碳钢和低合金钢时选用焊接材料可依据以下原则进行选择:
①依据焊接材料的力学性能和化学成分要求。
对于普通碳素结构钢,通常要求焊缝金属与母材等强度,应选用抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。
对于合金结构钢,通常要求焊缝金属的主要合金成分与母材金属相接近或相同。
当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时,焊缝容易产生裂纹,应选用抗裂性能好的低氢型焊条。
②依据焊件的使用性能和工作条件要求。
对于承受动荷载和冲击荷载的焊件,除满足强度要求外,还要保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性,应选用塑性和韧性指标较高的低氢焊条。
对于接触腐蚀介质、在高温或低温条件下工作的焊件,应选用相应的耐腐蚀焊条、耐热或低温钢焊条。
③依据焊件的结构特点和受力状态。
对于结构形状复杂、刚性大及大厚度焊件,由于焊接过程中产生很大应力,容易使焊缝产生裂纹,应选用抗裂性能好的低氢型焊条。
对于焊接部位难以清理干净的焊件,应选用氧化性能强,对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。
由于受条件限制而不能翻转的焊件,当焊缝处于非平焊位置的,应选用全位置焊条。
④依据施工条件及设备情况。
在狭小或通风条件差的场合,尽量选用酸性焊条或低尘低毒焊条。
在没有直流电源,而焊接结构又要求必须使用低氢焊条的时候,应选用交直流两用的低氢型焊条。
⑤依据操作工艺性能及经济效益。
在满足产品性能的条件下,尽量选用工艺性能好的酸性焊条。
在满足使用性能和操作工艺性能的条件下,尽量选用成本低、效率高的焊条。
(3)焊材的保管
1)各种焊条必须按不同类别、型号或牌号分别在不同位置存放。
2)存放焊材的仓库要求通风良好、干燥,库内应设置温度计和湿度计。
应采取措施使库温控制在10~25℃,最低不应低于5℃。
10~20℃时的相对湿度为60%以下;
20~30℃时的相对湿度为50%;
30℃时的相对湿度为40%以下,以防止焊条受潮变质。
3)焊条不应直接放置地上,存放时必须垫高,离地面和墙面均应大于300mm,最好放在专用的架子或柜子里,或分垛码放,以保证焊条周围空气流通。
4)为防止损坏包装及药皮脱落,搬运及堆放时不得乱摔、乱砸,应注意轻放。
焊条包装要随用随启封,拆包后未用完的焊条要妥善保管,以免受潮变质。
(4)焊件坡口形式的选择
1)要考虑在施焊和坡口加工可能的条件下,尽量减小焊接变形,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》GB985-88)。
2)不同板厚的钢板对接接头的两板厚度差(t—t1)不超过表3.1.4.2规定时,则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选择;
否则应在厚板上作出如表中图示的单面a)或双面削薄b),其削薄长度L≥3(t—t1)。
两板厚度差允许值
表3.1.4.2
较薄板厚t1(mm)
≥2~5
>5~9
>9~12
>12
允许厚度差(t-t1)(mm)
1
2
3
4
3.1.4.3
主要机具
主要机具表
表3.1.4.3
设备名称
设备型号
数量
单位
备注
电动空压机
依据工程实际情况确定
台
碳弧气刨用
柴油发电机
应急使用
直流焊机
结构焊接
交流焊机
焊条烘干箱
烘干焊条
翼缘矫正机
型钢校正
超声波探伤仪
数字温度仪
测量层间温度
数字钳形电流表
个
测量焊接电流
温湿度仪
测量空气湿度
焊缝检验尺
把
检验焊缝尺寸
磁粉探伤仪
测量焊缝内部缺陷尺寸
游标卡尺
测量焊缝外观尺寸
钢卷尺
测量
3.1.4.4
作业条件
(1)焊接区表面及其周围20mm范围内,应用钢丝刷、砂轮、氧乙炔火焰等工具,彻底清除待焊处表面的氧化皮、锈、油污、水份等污物。
(2)焊条在使用前应按产品说明书规定的烘焙时间和烘焙温度进行烘焙。
低氢型焊条烘干后必须存放在保温箱(筒)内,随用随取。
焊条由保温箱(筒)取出到施焊的时间不宜超过2h(酸性焊条不宜超过4h)。
不符上述要求时,应重新烘干后再用,但焊条烘干次数不宜超过2次。
(3)复核焊接件的接头质量和焊接区域的坡口、间隙、钝边等的处理情况。
有不符合要求的,需修整合格。
(4)焊接设备及各种附件、仪表性能应达到产品合格证各项指标、并且调节灵活绝缘可靠,还必须满足国家标准GB15579的安全要求。
(5)焊工应持焊工合格证并在有效期内。
(6)制作防风棚和储存其它防风措施,以防风雨天气。
3.1.5
材料和技术质量要求
3.1.5.1
材料要求
(1)所用钢材及焊接材料均应符合设计图纸和规程的要求。
(2)焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。
(3)重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验,复验结果符合现行国家产品标准和设计要求。
(4)焊条外观不应有药皮脱落、焊芯生锈等缺陷。
3.1.5.2
技术要求
焊工应严格按照焊接工艺及技术操作规程施焊。
3.1.5.3
质量要求
建筑钢结构焊接质量检查应由专业技术人员担任,并经岗位培训取得质量检查员岗位合格证书。
3.1.6
施工工艺
3.1.6.1
工艺流程
清理焊接部位→检查构件组装质量→调整焊接工艺参数→按合理顺序施焊→自检、交检记录→考职检验员检查
3.1.6.2
操作工艺
(1)一般规定
①施焊前应复查装配质量和焊区的处理情况,当不符合要求时,应修整合格后方可施焊。
②对接接头、自动焊角接接头及要求全熔透的焊缝,应在焊道的两端设置引弧和引出板,其材质和坡口形式应与焊件相同。
手工电弧焊应大于20mm。
焊后用气割切除引板,并修磨平整。
③引弧应在焊道处,不得擦伤母材。
④焊接时的起落弧点距焊缝端部宜大于10mm,弧坑应填满。
⑤多层焊接宜连续施焊,注意各层间清理和检查,有缺陷要及时清除后再焊。
⑥焊缝出现裂纹时要查清原因,订出返修工艺后在处理。
⑦焊缝的返修应按返修工艺进行,同一部位的返修次数不宜超过两次。
⑧雨雪天气时不得露天焊接。
在四级以上风力下焊接,应采取防风措施。
(2)焊接参数的选择
手工电弧焊的工艺规范参数主要有:
焊接电流、焊条直径和焊接层次。
焊接工艺参数的选择,应在保证焊接质量条件下,采用大直径焊条和大电流焊接,以提高劳动生产率。
①焊条直径的选择
焊条直径一般根据构件厚度及焊接位置来选择,见表3.1.6.2-1。
平焊时焊条直径可选择大些,立焊时焊条直径不大于5mm,仰焊和横焊最大焊条直径为4mm,多层焊及坡口第一层焊缝使用的焊条直径为3.2~4mm。
焊条直径的选择
表3.1.6.2-1
焊件厚度(mm)
4~5
6~12
≥13
焊条直径(mm)
3.2
3.2~4
4~6
②焊接电流
(a)手工电弧焊焊接电流按经验公式计算:
I=Kd
式中I-----焊接电流,A;
d-----焊条直径,mm;
K-----系数,一般为35~50,A/mm,K和d的关系见表3.1.6.2-2
焊接电流经验系数
表3.1.6.2-2
1.6
2~2.5
4~∮6
经验系数(A/mm)
20~25
25~30
30~40
40~50
立焊、横焊、仰焊时焊接电流应比平焊时小10%~20%。
焊条直径与电流的匹配参数见表3.1.6.2-3。
2.0
2.5
4.0
5.0
5.8
电流(A)
25~40
40~60
50~80
100~130
160~210
200~270
260~300
打底焊时,特别是焊接单面焊双面成形焊道时,使用的焊接电流要小;
填充焊时,通常用较大的焊接电流;
盖面焊时,为防止咬边和获得较美观的焊缝,使用的电流稍小些。
碱性焊条选用的焊接电流比酸性焊条小10%左右。
不锈钢焊条比碳钢焊条选用电流小20%左右。
焊接电流初步选定后,要通过试焊调整。
(3)焊接层次。
中、厚钢板手工电弧焊应采用多层多道焊。
对同一厚度的材料,其他条件不变时,焊接层次增加,热输入量减少,有利于提高焊接接头的塑性和韧性。
但层数过多,焊件变形程度会增大,焊接时应根据情况合理选择。
多层焊的施焊应符合下列要求:
①厚板多层焊时应连续施焊,每一焊道焊接完成后应及时清理焊渣及表面飞溅物,发现影响焊接质量的缺陷时,应清除后方可再焊。
在连续焊接过程中应控制焊接区母材温度,使层间温度上、下限符合工艺文件要求。
遇有中断施焊的情况,应采取适当的后热、保温措施,再次焊接时重新预热温度应高于初始预热温度;
②坡口底层焊道采用焊条直径应不大于Φ4mm,焊条底层根部焊道的最小尺寸应适宜,最大厚度不应超过6mm。
③手工电弧焊工艺参数示例见表3.1.6.2-4。
4)焊前预热
①根据焊接接头的坡口形式和实际尺寸、板厚及构件约束条件确定预热温度。
焊接坡口角度及间隙增大时,应相应提高预热温度。
②根据熔敷金属的扩散氢含量确定预热温度。
扩散氢含量高时应适当提高预热温度。
当其他条件不变时,使用超低氢型焊条打底预热温度可降低25~50℃。
③根据焊接时热输入的大小确定预热温度。
当其他条件不变时,热输入增大5kJ/cm,预热温度可降低25~50℃。
④根据接头热传导条件选择预热温度。
在其他条件不变时,T形接头应比对接接头的预热温度高25~50℃。
但T形接头两侧角焊缝同时施焊时应按对接接头确定预热温度。
⑤施焊环境温度确定预热温度。
操作地点环境温度低于常温时(高于0℃),应提高预热温度15~25℃。
(5)焊接变形控制
①在组装好的构件上施焊,应严格按焊接工艺规定的参数以及焊接顺序进行,以控制焊后构件变形。
②控制焊接变形,可采取反变形措施,其反变形参考值见表3.1.6.2-5。
焊接收缩量见表3.1.6.2-6。
3)在约束焊道上施焊,应连续进行;
如因故中断,再焊时应对已焊的焊缝局部做预热处理。
4)采用多层焊时,应将前一道焊缝表面清理干净后再继续施焊。
5)因焊接而变形的构件,可用机械(冷矫)或在严格控制温度的条件下加热(热矫)的方法进行矫正。
①普通低合金结构钢冷矫时,工作地点温度不得低于-16℃;
热矫时,其温度值应控制在750~900℃之间。
②普通碳素结构钢冷矫时,工作地点温度不得低于-20℃;
热矫时,其温度值不得超过900℃。
③同一部位加热矫正不得超过2次,并应缓慢冷却,不得用水骤冷。
(6)操作技术
①引弧
焊条电弧焊的引弧有擦划法和碰击法两种。
对受压部件来说,不得在焊缝外引弧。
②运条
引燃电弧后,焊条要保持三个基本方向,即朝着熔池方向逐渐送进;
横向摆动以及沿着焊接方向移动,以使焊缝形成良好。
③收弧
收弧时,应将熔池填满,使焊缝终端具有与正常焊缝相同的尺寸。
④平焊
a.焊缝基本处于水平位置,允许使用直径较大的焊条和较大的电流。
b.为防止熔渣和铁水出现混合不清现象,将电弧少许加长,同时将焊条向前倾倒,并做往熔池后面推送熔渣动作。
c.平对接焊焊件厚度小于6mm时,可不开坡口。
焊正面焊缝时,应采用3mm~4mm直径焊条,采用短弧焊接。
焊接时,运条方法采用直线形,运条速度应慢些。
焊件大于6mm时应开坡口,进行多道焊或多层焊时,焊第一层的打底焊道,应选用较小直径焊条,采用直线形或直线往复形运条方法焊第二层以上,采用直径较大焊条或较大的焊接电流进行短弧焊接,用月牙形或锯齿形运条方法。
d.DT形接头平角焊时,根据两板厚度调节焊条角度。
如果焊接两板厚度不同的焊件时,电弧要偏向厚板一边。
对于焊脚尺寸小于8mm的焊缝,采用单层短弧焊,焊条角度与水平板成45°
,与焊接方向成65°
~80°
夹角,用直线形运条法。
当焊脚尺寸大于8mm~10mm时,采用多层焊或多层多道焊。
除第一层焊道外,均采用斜圆圈形或锯齿形运条法。
⑤立焊
对焊时,焊条与焊件的角度左右方向各为90°
,向下与焊缝成60°
。
而立脚焊时,焊条与两板之间各为45°
,向下与焊缝成用较小的焊条60°
用较小的焊条直径和焊接电流,以减小熔池体积,防止熔化金属下流。
⑥横焊
操作时应采用短弧、较小直径的焊条及适当的电流和运条法。
对于不开坡口的横对接焊,宜选用3.2mm直径的焊条。
焊件较薄时,用直线往复形运条方法;
焊件较厚时,用直线形或圆圈形运条法。
焊接开坡口的横对接焊缝时,用多层焊。
焊第一层时,焊条直径3.2mm,可应用直线形运条方法,第二层以上用斜圆圈形运条法。
⑦仰焊
a.必须保持最短的电弧长度。
b.焊条直径和焊接电流应比平焊时小些。
c.对于不开坡口的仰焊对接焊,当焊件厚度小于4mm时,选用3.2mm直径焊条施焊时,应用直线形或往复运条方法,焊条与焊接方向的角度为70°
,左右方向为90°
。
d.当焊件厚度大于5mm时,应开坡口进行对接焊,用多层焊或多道焊。
⑧定位焊缝的焊接
焊前为装配和固定焊件接头的位置而焊接的短焊缝,由于定位焊缝较小,焊接过程不够稳定,容易产生各种焊接缺陷。
其技术要点如下:
a.定位焊缝的起头和结尾处应圆滑不应过陡,防止造成未焊透。
b.焊件在焊接时如需预热,则定位焊缝焊接时亦应进行预热,预热温度与正式焊接时相同。
c.定位焊缝为间断焊缝,焊件温度比正常焊接时低些,由于热量不足而产生未焊透,焊接电流应比正式焊接时高10%~15%左右。
d.定位焊缝尺寸见表3.1.6.2-7
定位焊缝尺寸
表3.1.6.2-7
焊件厚度
定位焊缝高度
焊缝长度
间距
≤4
<
4
5~10
50~100
4~12
3~6
10~20
100~200
>
12
15~30
100~300
e.不能在焊缝交叉处和方向急剧变化处进行定位焊,应离开50mm左右距离,方可进行。
f.在低温下进行定位焊缝易开裂,为了防止开裂,应尽量避免强行组装后进行定位焊,焊缝长度应适当加大,必要时采用碱性低氢型焊条,而且要特别注意定位焊后应尽快进行正式焊接,并焊满整个焊缝,避免中途停顿或存放过长时间。
⑨薄板焊接操作技术
厚度不大于2mm的板称作薄板。
薄板焊接时的主要困难是容易烧穿、变形较大及焊缝成型不良,其主要操作要点如下:
a.装配间隙应越小越好,最大不要超过0.5mm,焊口边缘的切割熔渣和剪切毛刺应清除干净。
b.两板装配时,对口处的对接偏差不应超过板厚的1/3,对某些要求高的焊件,偏差不应大于0.2mm~0.3
mm。
c.应采用较小的焊条(2.0mm~3.2mm)进行焊接。
定位焊的间距适当小些,定位焊缝呈点状,在间隙较大处定位的间距应更小些。
d.焊接时应采用短弧直线焊接,焊条不需要摆动,以得到小熔池和整齐的焊缝表面。
e.对可移动的焊件可将焊件一头垫起,将焊件倾斜呈15°
~20°
进行下坡焊,这样可提高焊速和减小熔深,对防止烧穿和减少变形。
f.对不能移动的焊件可进行灭弧焊接法,即焊接一段后发现熔池将要烧穿时,立即灭弧,可使焊接处温度降低,然后再进行焊接。
也可采用直线形前后往复焊接(向前时电弧稍高些)。
⑩管子的焊接技术
管子对接焊可分滚动焊和固定位置焊(其中又分为加障碍物和不加障碍物)两种。
管子固定位置焊分为水平固定和垂直固定等。
a.管子滚动焊—管子滚动焊接是在水平位置上一面转动管子一面进行焊接。
通常采用两种方法:
一是把管子分成四段。
在立焊位置,先焊好两段焊缝,再将管子转动90°
,仍在立焊位置焊好后段焊缝,以完成层焊的焊接。
在焊以后各层时,方法与上述相同,但应注意使层与层之间的焊接方向相反并把接头错开。
b.管子水平固定焊—水平固定管对接环焊缝焊接的特点:
焊缝包括平、立、仰等多种位置,管子水平固定焊的装配要求较高,两根管轴线必须同心。
由于先焊管子下部,为补偿焊缝收缩,上部装配间隙应比下部留得大一些。
焊接大厚壁管时,焊件应保持有较高的温度,以防开裂。
收弧时应填满弧坑。
定位焊两端应平滑过渡,根部应尽可能焊透。
施焊时将管子分成左右两部分。
右半圈的焊接一般从仰焊部位中心线前5mm~15mm引弧,提前按管径选择,管径小时取下限值。
在焊接左半圈焊缝要有一仰焊起点和一个平焊终点。
c.管子垂直固定焊—焊接管子垂直固定,焊接与板材横焊操作基本相同,不同点是圆弧形,焊条要随圆弧移动。
d.单面焊双面成型焊一在焊缝坡口一侧进行焊接,使焊缝正、背面成形良好,而无缺陷的焊接技术。
这种技术关键是在焊接过程中在熔池前保持一个熔孔,并尽量使熔孔直径均匀,其尺寸应控制在焊条直径的0.5~1.5倍之间,否则易造成未焊透。
(7)焊缝缺陷产生原因及防止措施
焊缝易产生的缺陷种类为:
气孔、夹渣、咬边、熔宽过大、未焊透、焊瘤、表面成形不良如凸起太高、波纹粗等。
缺陷产生的原因和防止措施列于表3.1.6.2-8。
(8)焊缝缺陷的返修
①焊缝缺陷的返修按照返修工艺的要求和措施进行,并做好返修后的质量检查。
必要时,返修工艺要通过工艺评定试验确认,编制焊接工艺规程指导返修工作。
由于上述原因,同一部位的焊缝返修次数不应超过两次,力求一次合格。
②缺陷的清除可根据材质、板厚、缺陷部位、大小等情况,采用碳弧气刨、手工铲磨、机械加工或气割等方法。
碳弧气刨操作灵活、方便,适用于各种小缺陷,一般碳素钢、普通低合金钢和不锈钢都可以用。
高强度、对冷裂十分敏感的钢,不宜采用碳弧气刨。
手工铲磨的工具主要是风铲、风动或电动砂轮、角向磨光机等。
气割清除用于整条焊缝的返修,对于易淬火的低合金高强钢、气割后应将割面氧化层磨掉,并打磨出金属光泽。
③焊缝返修除应按工艺要求操作外,还应注意以下几个问题:
a.返修采用的焊接材料、焊材烘干条件、预热、层间温度控制均应与原焊接相同。
b.挖除缺陷时,每侧不应超过板厚的2/3,如已达到板厚的2/3仍
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