氧化碳气体保护焊施工方案.docx

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氧化碳气体保护焊施工方案

二氧化碳气体保护焊

专项施工方案

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目录

1、编制依据1

1.1设计文件1

1.2有关规范及标准1

2、编制范围1

3、工程概况1

4、施工特点1

5、施工工艺2

5.1焊接工作原理2

5.2焊接工艺流程3

5.3清根工艺3

6、施工准备4

6.1焊接材料检验4

6.2焊接工艺评定4

6.3焊工考试4

6.4焊缝坡口检查4

7、现场焊接4

7.1焊接参数的选择4

7.2操作技术5

8、焊接规定6

8.1焊接一般规定6

8.2引弧板、引出板、垫板要求6

8.3多层焊的施焊规定6

9、二氧化碳气体保护焊施焊过程易出现缺陷、原因及处理措施7

10、焊缝质量检查标准8

10.1焊缝外观质量检验标准8

10.2焊缝内部缺陷的检测10

11、焊接质量控制10

12、焊接区别及优劣12

12.1药芯焊丝优点13

12.2药芯焊丝缺点13

13、安全文明施工13

13.1安全保证措施13

13.2文明施工14

二氧化碳气体保护焊专项施工方案

1、编制依据

1.1设计文件

《桥梁工程设计说明及图纸》（市政工程设计研究院2011.08）。

设计交底及图纸会审记录。

1.2有关规范及标准

《市政工程施工技术规程》（桥梁工程部分）（DB29-76-2004）；

《公路桥涵施工技术规范》（JTG-TF50-011）；

《二氧化碳气体保护焊用焊丝》（GB8110）；

《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81—2002）；

《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）；

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）。

2、编制范围

本方案主要针对XX桥梁工程—钢结构箱梁焊接二氧化碳气体保护焊工程编制。

3、工程概况

本工程的钢结构左幅、右幅箱梁焊接采样二氧化碳气体保护焊。

4、施工特点

施工特点

特点详述

成本低

半自动二氧化碳气体保护焊其成本只为手工电弧焊和埋弧焊的40%~50%。

效率高

半自动二氧化碳气体保护焊的穿透能力强，熔深比手工电弧焊大，熔敷速度快，可减少焊接层数，生产效率是手工焊的1~4倍。

抗锈蚀能力强、抗裂性好

二氧化碳气体保护焊熔渣少，电弧气氛中的含氢量较易控制，可减少发生冷裂纹倾向。

明焊弧

二氧化碳气体保护焊电弧可见，能观察到焊接的全过程，容易操作，可进行全方位焊接。

焊缝成型美观

焊缝焊接成型后无需再打磨处理，焊缝几何尺寸均匀一致。

焊接变形量小

二氧化碳气体保护焊的电弧热量较集中，焊接速度快，熔池小，气体对焊缝区有冷却作用，热影响区较窄，使得构件焊后变形小。

5、施工工艺

5.1焊接工作原理

二氧化碳气体保护焊工作原理见下图一：

图表一：

二氧化碳气体保护焊工作原理图

5.2焊接工艺流程

焊接工艺流程见图表二：

返

修

图表二二氧化碳气体保护焊焊接工艺流程图

5.3清根工艺

（1）焊缝背面清根采用碳弧气刨。

（2）清根应将定位焊的熔敷金属清除掉，清根后应用砂轮修磨刨槽，磨除碳层。

（3）清根后的坡口形状、宽窄应一致，清根深度应适当，并完全清除根部缺陷。

6、施工方法

6.1焊接材料检验

（1）焊接材料的合格证、检验报告等材质证明书齐全。

焊接材料的种类、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。

（2）焊丝包装完好，如有破损而导致焊丝污染或弯折、紊乱时应不适应。

（3）二氧化碳气体纯度应不低于99.9%（体积比）；含水量应低于0.005%（重量比），瓶内高压低于1MPa时应停止使用。

（4）焊丝等焊接材料与母材的性能匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》的规定。

（5）实心焊丝及熔嘴导管应无油污、锈蚀、镀铜层应完好无损。

6.2焊接工艺评定

根据JGJ81-2002规程的要求，进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺（已报审）。

6.3焊工考试

所有焊工进入施工现场前，必须进行现场考试，考试合格后方可施焊。

经现场审核合格的焊工，根据其合格证所列项目及现场实际需要安排考试，考试合格后，发给相应的上岗证；且只能在自己考试合格项目范围内施焊。

6.4焊缝坡口检查

焊缝的坡口形式、位置、间隙等符合设计和规范要求；坡口表面不得有台阶；禁止在接头间隙中填塞焊条头、铁块等杂物，焊接前应复查焊接构件接头质量和焊缝区的处理情况，坡口表面及两侧各50mm区域内应清除水、锈、油污等杂物，当不符合要求时，应经修整合格后方可施焊。

7、现场焊接

7.1焊接参数的选择

焊接参数的选择对焊接质量、效率影响很大，应根据构件接头形式、板厚及空间位置，选定焊丝直径、过渡形式、电源极性及焊接电流，然后选取与之相匹配的电弧电压、焊速、焊丝干伸长及气体流量。

最佳的焊接参数应能满足焊接过程稳定、飞溅最小、焊缝成形美观、应无气孔、裂纹及咬边等缺陷，对要求焊透的焊缝应能保证焊透质量要求，并应具有最高的生产效率。

（1）焊丝直径

焊丝直径对焊接过程的稳定性、金属飞溅及熔滴过渡等均有较明显的影响，焊丝直径应根据工件厚度、施焊位置及生产效率等因素来确定。

焊丝直径一般为0.8-1.6mm范围。

（2）焊丝伸出长度

焊丝伸出长度:

二氧化碳气体保护焊焊丝伸出长度可按下列经验公式计算：

L≈10d，L—为焊丝干伸长（mm），d—为焊丝直径（mm）。

焊丝伸出长度过大，焊丝容易发生过热而熔断，喷嘴至工件距离过大，保护效果变差，飞溅严重，焊接过程不稳定。

焊丝伸出长度过小，喷嘴至工件距离变小，飞溅易堵塞喷嘴。

（3）焊接电流、电弧电压

焊接时，电流表和电压表上的数值是焊接电流和电弧电压的有效值而不是瞬时值。

适合一定直径焊丝的电流具有一定的调节范围。

电弧电压的大小决定电弧弧长和熔滴过渡形式，它对焊缝成形、飞溅、焊接缺陷以及焊缝的力学性能都有较大影响，确定电弧电压的数值，应考虑电弧电压与焊接电流的匹配关系，才能获得稳定的焊接过程。

（4）气体流量

二氧化碳气体保护焊气体流量应按焊接电流，焊丝干伸长及喷嘴直径等来选择，一般为5-20升/分。

焊接电流大，焊接速度快，焊丝干伸出长度大或室外作业等情况下，气体流量应加大，以使保护气体有足够的挺度，加强保护效果但气体流量不宜过大，以免将外界空气卷入焊接区，降低保护效果。

（5）电弧极性

二氧化碳焊主要采用直流反接，这样电弧稳定，飞溅小。

7.2操作技术

（1）平焊

按焊枪运动方向分右焊法和左焊法二种。

右焊法时熔池保护良好，热量利用充分，焊缝外形较饱满；但右焊法时不易观察焊接方向，易偏焊。

厚板焊接时，为保证熔宽，可将焊丝作适当的横向摆动。

左焊法时，电弧对母材有预热作用，熔宽增加，焊缝形成较平，改善焊缝形成，且能看清焊接方向，不易焊偏。

因而，一般常用左焊法焊接。

（2）立焊

对细丝薄板立焊，常用立向下焊接。

焊枪向下倾斜5～10（喷嘴向上），气体流量比平焊要略大。

此时焊缝熔深浅，成形美观。

对粗丝厚板立焊，可用立向上焊接。

焊枪作适当的横向摆动，亦可获得良好的成形。

（3）横焊

焊接规范可与立焊相同。

焊枪可作小幅度前后摆动，以防熔池温度过高，铁水下流。

焊枪与焊缝水平线间夹角为5～15。

（4）仰焊

仰焊时电流适当减少，气体流量适当增大。

通常采用右焊法。

焊枪可作前后左右摆动。

焊枪倾角5～15。

8、焊接规定

8.1焊接一般规定

（1）焊接作业区风速超过2m/s时，应采取防风措施。

（2）焊接作业区域的相对湿度超过90%时，停止施焊。

当焊接表面潮湿时，应加热去湿除潮。

遇雨天或雪天停止焊接，环境温度低于五度时，应按规定采取预热。

8.2引弧板、引出板、垫板要求

（1）严禁在承受动载荷且需经疲劳构件焊缝以外的母材上打火、引弧或装焊焊接夹具；

（2）不应在焊缝以外的母材上打火、引弧；

（3）T型接头、十字接头、角接接头和对接接头主焊缝两端，必须设置引弧板和引出板，其材质应和被焊母材相同，坡口形式与被焊焊缝相同，禁止使用其他材质的材料充当引弧板和引出板；

（4）焊缝引出长度应大于25mm。

其引弧板和引出板宽度应大于50mm，长度宜为板厚的1.5倍且不小于30mm，厚度应不小于6mm；

（5）焊接完后，用火焰切割去除引弧板和引出板，不得用锤击落引弧板和引出板，清理焊缝表面及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量，检查合格后方可进入下道工序。

8.3多层焊的施焊规定

厚板多层焊接应连续施焊，第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板的连接处，然后逐道逐层累焊至填满焊道，每一道焊道焊接完成后应及时清理焊渣和表面飞溅，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，使层间温度的上下限符合焊接工艺文件的要求。

9、二氧化碳气体保护焊在施焊过程中容易出现的缺陷、原因及处理措施

缺陷类型

缺陷特征

产生原因

处理措施

热裂纹

1、发生在焊缝区或热影响区，沿焊缝方向分布；

2、有氧化色彩；

3、焊后即可见

1、母材中硫、磷、铜等杂质含量过高；

2、街头中存在拉应力。

1、选择合适的焊接材料，严格控制杂质含量；

2、选择合适的焊接工艺参数，控制焊接速度、电流等；

3、焊前预热，焊后缓冷。

冷裂纹

1、处于焊道与母材熔合线附近的热影响区中，

为穿晶裂纹；

2、无氧化色彩；

3、有延后特性。

1、焊接接头淬火倾向严重，产生淬火组织；

2、接头含氢量较高；

3、存在较大的拉应力。

1、选择碱性焊条或焊剂，减少氢含量；

2、焊条焊剂烘干；

3、清除焊缝坡口及附近的母材上的油、水、锈等杂质；

4、焊前预热，焊后缓冷；

5、焊后热处理，去氢。

气孔

1、氢气孔；

2、一氧化碳气孔（氧化铁和碳反应产生）；

3、氮气孔。

1、焊接部位不洁净，存在油水锈杂质；

2、焊条和焊剂受潮；

3、电流和焊接速度过大；

4、气体保护焊时气体流量过大。

1、焊接前清除坡口及附近的母材上的油水锈杂质；

2、焊条和焊剂应在适当的温度下烘干保温；

3、控制焊接电流及焊接速度；

4、采用气体保护时，控制保护气体的流量。

未焊透

1、分为表面未焊透和内部未焊透；

2、减小焊接面积，引起应力集中；

3、发生频率高。

1、坡口角度或间隙偏小，钝边过大，坡口边缘不齐；

2、焊接工艺参数选择不当；

3、坡口不洁净；

4、焊工技术差。

1、正确选用和加工破口；

2、选择合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动适当，随

时调整焊接角度；

3、认真清洁坡口及附近母材；

4、提高焊工技术水平。

未融合

1、发生在焊条和母材、不同焊接层间；

2、未融合经常伴随夹渣。

1、焊接热不够；

2、层与层之间的焊渣没有清除干净；

3、坡口不洁净。

1、采用合理的电流；

2、选用适当的焊接速度；

3、认真清洁坡口及附近母材；

4、提高焊工技术水平。

夹渣与夹杂

1、包括非金属杂质及熔渣；

2、肯能存在于焊缝与母材间及焊缝层间。

1、坡口角度或电流太小；

2、弧长过长或极性不当；

3、坡口未清理干净；

4、层间焊渣为清理干净。

1、选择合适的坡口参数及焊接参数（电流和焊接速度）；

2、保持坡口干燥洁净；

3、层间焊渣清理干净后焊接下一道焊口。

咬边

1、可分为内咬边和外咬边；

2、咬边不仅减少了有效工作截面积，还在咬边处形成应力集中；

3、咬边多出现在横、立、仰焊。

1、电流过高，电压过大，电弧过长偏吹；

2、运条角度不当，手法不稳，焊接焊接速度过快。

1、选择合适的电流和电压；

2、注意控制焊接角度及电弧长；

3、加强焊工技能培训。

焊瘤

1、过多熔化的金属流到了位熔化的母材上；

2、常伴有未熔合和夹渣出现。

3、使焊缝实际尺寸发生偏差，而且容易造成应力集中。

1、电流过大造成焊接温度太高；

2、运条速度太慢；

3、操作不熟练。

1、控制电流大小和运条速度；

2、选择正确的运条角度；

3、加强焊工技能培训。

烧穿

1、常见于薄板焊接。

1、间隙太大；

2、焊接电流太大而焊速太快。

1、选择正确的焊接电流和焊接速度；

2、组对的时候控制好焊接间隙；

3、在焊接接头处电弧不能长时间停留，运条匀速。

图表三二氧化碳气体保护焊在施焊过程中容易出现的缺陷、原因及处理措施

10、焊缝质量检查标准

本方案的质量检查与验收应按GB50205-95《钢结构工程质量检验评定标准》进行检查及验收；焊缝外形尺寸应符合现行国家标准《钢结构焊缝外形尺寸》的规定；焊接接头内部缺陷分级应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定；焊缝外观质量应符合GB50205-95二级的规定。

10.1焊缝外观质量检验标准

（1）所有焊缝应冷却到环境温度后进行外观检查；

（2）外观检查一般用目测，裂纹的检查应辅以5倍的放大镜在合适的光照条件下进行，必要时可采用磁粉探伤，尺寸的测量采用量具和卡规

（3）焊缝外观检测标准：

一级焊缝外观不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，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。

二级焊缝和三级焊缝的外观质量应满足图表四相关要求：

图表四二级、三级焊缝的外观质量要求

焊缝的焊脚尺寸符合图表五的规定：

图表五焊缝的焊脚尺寸

焊缝的余高及错边符合图表六的规定：

图表六焊缝的余高及错边

10.2焊缝内部缺陷的检测

（1）焊缝内部缺陷的检测采用无损检测方法。

根据设计图纸要求全熔透的二级焊缝，应进行超声波探伤检查，抽检比例应不小于20%，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345）B级检验的Ⅲ级及Ⅲ级以上；

（2）超声波检查应做详细记录，并写出检查报告。

（3）经检查发现的焊缝不合格部位，必须进行返修。

并应按同样的焊接工艺进行补焊，再用同样的方法进行质量检查。

（4）当焊缝有裂纹、未焊透和超标准的夹渣、气孔时，必须将缺陷清除后重焊。

清除可用碳弧气刨或气割进行。

（5）焊缝出现裂纹时，应由焊接技术负责人主持进行原因分析，制定出措施后方可返修。

当裂纹界限清楚时，应从裂纹两端加长50mm处开始，沿裂纹全长进行清除后再焊接。

（6）低合金结构钢焊缝返修，在同一处返修次数不得超过2次。

对经过2次返修仍不合格的焊缝，否则要更换母材，或由责任工程师会同设计和专业质量检验部门协商处理。

应会同设计或有关部门研究处理。

11、焊接质量控制

（1）焊工应持有相应的合格证，保证持证上岗。

（2）所有质量活动都应在质量保证体系的控制下进行。

（3）严把构件（材料）进场检查质量关，凡进场的钢结构构件、焊接材料等工程材料，必须按设计图纸和规范标准的规定进行检查，发现问题，及时处理完善。

（4）严格控制剖口形式、组对间隙、焊接质量和焊接变形，焊接完成后，必须进行全面检查，对变形超标的必须进行矫正处理。

（5）严格控制钢柱的垂直度，注意焊接变形对柱垂直度的偏差影响。

（6）全熔透二级焊缝的焊接质量必须确保、焊缝按20%进行超声波探伤检测。

对检测出存在缺陷的部位，必须按规范要求处理重焊。

（7）雨天施工必须确保施工质量，焊接等必须搭设遮雨棚；焊条必须按规范要求进行烘烤保管、作好焊条收发记录，焊条头回收。

（8）焊接工程质量控制流程图见图表七：

图表七焊接工程质量控制流程图

12、焊接区别及优劣

12.1药芯焊丝优点

（1）焊接速度快

下向焊，水平焊的时候，药芯焊丝的速度比实心焊丝的焊接速度快约10%，特别是立向焊合仰焊的时候，根据药粉的作用，可以使用高电流焊接，所以可以提高两倍以上速度。

（2）可以进行全位置焊接

实芯焊丝在水平焊或者上向焊的时候要求焊工有很高的焊接技巧，会产生大量的飞溅。

药芯焊丝飞溅小，连续使用也不会堵塞焊强嘴。

12.2药芯焊丝缺点

（1）熔敷效率低。

药芯焊丝在焊接后因为产生大量的焊渣，所以熔敷效率为约88%,而实心焊丝因为没有焊渣，熔敷效率约95%。

（2）药芯焊丝在焊接过程中产生烟尘大

（3）药芯焊丝价格比较贵，

药芯焊丝和实心焊丝有很大的不同，两种焊丝焊接后形成的焊缝其强度根据施焊环境及条件有所差异，理论上在焊接环境及条件如周围空气流动影响等等相同情况下，使用药芯焊丝焊接形成的焊缝其强度优于实芯焊丝，其原理是药芯焊丝的药芯在焊接过程中的作用和焊条药皮一样，在焊接过程中将焊缝与空气隔开，使焊缝在冷却前不被氧化而保证焊接强度，同时焊丝基本上都用于气体保护焊，使用焊丝焊接时起主要保护作用的还是惰性气体比如氩气，所以使用药芯焊丝时这种双重保护叫做“气-渣联合保护”，而使用实芯焊丝时就仅为气体保护，相比药芯焊丝少一重保护，因此在同等条件下使用药芯焊丝焊接强度优于实芯焊丝。