钢结构四焊接施工.doc
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1、钢结构焊接施工 4.1一般规定 4.1.1钢结构制作与安装单位承担钢结构焊接工程时,应具有国家认可的企业资质和焊接质量管理体系,应具有规范规定资格的相关人员,应具有相应的焊接方法、焊接设备、检验和试验设备、检定有效的计量器具,施工单位在承担钢结构焊接时应具备与焊接难度相适用的技术条件,并建立相关人员的工作职责。 4.1.2对设计文件应进行认真的审阅,明确设计要求及所采用材料的品种、性能,焊接的方法、焊缝坡口形式和尺寸及其他特殊设计要求。 4.1.3钢结构制作之前,应根据设计文件、施工图纸、现场实际条件及施工单位的条件编制制作工艺,并经相关人员批准。 4.3施工工艺 4.3.1钢结构焊接工艺流程
2、 4.3.2施工工艺1.钢结构常用焊接方法(1) 手工电弧焊:手工电弧焊亦称手弧焊或药皮焊条电弧焊,是一种使用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。手工电弧焊是一种适应性很强的焊接方法。它在建筑钢结构中得到广泛使用,可在室内、室外及高空中平、横、立仰的位置进行施焊。它所需的焊接设备简单,使用灵活、方便,大多数情况下焊接接头可实现与母材等强度。适应于焊接钢种的范围广;最小可焊接钢板厚度为1mm。手工电弧焊的缺点是生产效率低,劳动强度大,对焊工的操作技能要求较高。(2) CO2气体保护焊: CO2气体保护焊根据自动化程度分全自动CO2气体保护焊和半自动CO2气体保护焊两种,在建筑钢结构中应用的主要是半
3、自动CO2气体保护焊。目前它已发展成为一种重要的熔化焊接方法。1) CO2气体保护焊的特点和施焊要求:.焊接成本低:CO2气体是化工厂、制氧厂的副产品,价格低,故其成本只有手工电弧焊和埋弧焊的40%50%。.生产效率高:CO2气体保护焊多数是细丝,穿透能力强,熔深比手工电弧焊大,熔敷速度快,可减少施焊层数,不需要清渣,效率是手工焊的14倍,易于实现机械化和半自动化的焊接。.明弧焊:CO2气体保护焊的电弧是可见的,能观察到焊接全过程,操作容易,可进行全位置焊接。.抗锈能力强、抗裂性好:CO2气体保护焊气氛氧化性大,可减少电弧气氛中的含氢量,从而减小焊缝发生冷裂缝倾向。由于氧化性大,所以对锈不敏感
4、。 .焊后变形量小:CO2气体保护焊的电弧在气流的压束下热量较集中,焊接速度快,熔池小,气体对焊缝区有冷却作用,热影响区窄,构件焊后变形较小。 f.送丝机构要稳定:CO2气体保护焊对送丝系统的性能要求较高,要求稳定地输送焊丝,以保证焊接质量。g.要有防风措施:CO2气体保护焊是依靠从喷嘴里连续流出的一定量的气体将四周空气排开,机械地保护电弧和焊接区域,外界风速的增加,保护气流的弯曲或紊乱程度也越大,且空气很容易沿工件表面入侵熔池,因此一般CO2气体保护焊当风速大于2m/s时要采取防风措施。(2) 半自动气体保护焊焊机的组成:半自动CO2气体保护焊焊机一般由弧焊电源、送丝机构、焊丝、气体等部分组
5、成。(3) 埋弧焊:埋弧自动焊(半自动焊)简称埋弧焊(半自动埋弧焊)。埋弧焊是电弧在颗粒状的焊剂层下,并在空腔中燃烧的自动焊接方法。埋弧焊和手工焊的区别主要在于它的引弧、维持电弧稳定燃烧、输送焊丝、电弧的移动,以及焊接结束的填满弧坑等动作,全部都是利用埋弧自动焊机本身工作实现的。埋弧焊的特点是生产效率高、节省材料和电能;熔深大,适用于厚板焊接;金属飞溅少;焊接过程稳定、焊缝质量好,成型美观;保护效果好,无弧光辐射,劳动强度低、工作条件好;但在小直径环缝、短焊缝、狭窄位置焊缝和薄板焊接时受到一定限制,且一般只适用于平焊。埋弧焊施工技术要求:1)正确选用适合与构件母材相匹配的焊接材料(焊丝和焊剂)
6、。2)正确保管和使用焊接材料。3)选择合适的接头型式和尺寸,装配时应保证坡口的装配精度要求。埋弧焊的特点之一是焊接过程中电弧不可见;焊接时,机器按焊前给定的条件(电流、电压、速度等)进行焊接的。因此,如果坡口的钝边、根部间隙和坡口角度不准确就会产生烧穿、未焊透、余高太高或太低等焊接缺陷。4)选择合适的焊接条件(电流、电压、焊接速度等)。5)保持良好的坡口表面状态。如果焊接时坡口表面有锈、水分、油污等杂质,则在焊接过程中容易产生气孔等缺陷,因此焊前应将坡口表面及其附近进行清理。 4.3.3施工要点1.焊接材料的烘干与发放(1)焊条 、药芯焊丝、焊剂等在使用前,应按其产品说明书及焊接工艺文件的规定
7、进行烘焙和存放。焊接材料在烘干时应排放合理、有利于均匀受热及潮气排除。烘干条时应注意防止焊条因骤冷骤热而导致药皮开裂或脱落。烘焙好的焊条应放在110120的保温箱内,随用随取。2.焊接坡口的检查和清理(1)焊接坡口可用火焰切割或机械加工。缺棱为13mm时,应修磨平整;缺棱超过3mm时,应用直径不超过3.2mm的低氢型焊条补焊,并修磨平整。当采用机械方法加工坡口时,加工表面不应有台阶。(2)施焊前,焊工应检查焊接部位的组装质量情况,如坡口角度、钝边大小、组装间隙等。(3)施焊前,焊工应清理焊接部位,去除油污及锈迹。焊接区域表面潮湿或有冰雪时,必须清除干净方可施焊。(4)严禁在接头间隙中填塞焊条头
8、、铁块等杂物。3.定位焊(1)定位焊所用焊接材料应与正式施焊相同。定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求。(2)钢衬垫的定位焊宜在接头坡口内焊接,定位焊焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3,定位焊焊缝长度宜40mm,间距宜为500600mm,并应填满弧坑。(3)定位焊预热温度应略高于正式施焊预热温度。当定位焊焊缝上有气孔或裂纹时,必须清除后重焊。4.引弧板、引出板及垫板(1)T形接头、十字形接头、角接接头和对接接头主焊缝两端,必须配置引弧板和引出板,其材质应和被焊母材相同,坡口形式应与被焊焊缝相同。(2)手工电弧焊和气体保护电弧焊焊缝引出长度应大于25mm。其引弧板和引出板宽度应大于50mm,
9、长度宜为板厚的1.5倍且不小于30mm,厚度应不小于6mm。非手工电弧焊焊缝引出长度应大于80mm。其引弧板和引出板宽度应大于80mm,长度宜为板厚的2倍且不小于100mm,厚度应不小于10mm。(3)引弧板、引出板、垫板的固定焊缝应焊在接头焊接坡口内和垫板上,不应在焊缝以外的母材上焊接定位焊缝,如图4.3.3.4.(3)所示。图4.3.3.4.(3)引弧板、引出板和的固定焊缝位置示意 (4)焊接完成后,应用火焰切割去除引弧板和引出板,并修磨平整。不得用锤击落引弧板和引出板。 (5)引弧板、引出板、垫板割除时,应沿拐角处切割成圆弧过渡,且切割表面不得有深沟、不得伤及母材。 6.多层焊的施焊要求
10、 (1)厚板多层焊时应连续施焊,每一焊道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的温度,使层间温度的上、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)坡口底层焊道采用手工电弧焊时宜使用不大于4mm的焊条施焊,底层根部焊道的最小尺寸应适宜,但最大厚度不应超过6mm。 7.塞焊和槽焊 可采用手工电弧焊、气体保护电弧焊及自保护电弧焊等焊接方法。平焊时,应分层熔敷焊缝,每层熔渣冷却凝固后,必须清除方可重新焊接;立焊和仰焊时,每道焊缝焊完后,应待熔渣冷却并清除后
11、方可施焊后续焊道。 8.防止板材层状撕裂的工艺措施 T形接头、十字形接头、角接接头焊接时,宜采取以下防止板材层状撕裂的工艺措施: (1)采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接。 (2)采用低强度焊条在坡口内母材板面上先堆焊塑性过渡层。 (3)对于强度级别在295MPa以上钢材的箱形柱角接接头,当板厚大于或等于80mm时,板边火焰切割面宜用机械方法去除淬硬层,见图4.3.3.8.(3) (4)采用低氢型、超低氢型焊条或气体保护电弧焊施焊。 (5)提高预热温度。 9.特殊部位焊接时机的控制 (1)对于非密闭的隐蔽部位,应按施工图的要求进行处理后,方可进行组装。 (2)对刨平顶紧的部位,应经质量
12、部门检查确认合格后才能施焊。 10.控制焊接变形的工艺措施 (1)采用合理的焊接顺序控制变形: 1)对于对接接头、T形接头和十字形接头坡口焊接,在工件放置条件允许或易于翻身的情况下,宜采用双面坡口对称顺序施焊;对于有对称截面的构件,宜采用对称于构件中心轴的顺序施焊。 2)对双面非对称坡口焊接,宜采用先焊深坡口侧部分焊、后焊浅坡口侧、最后焊完深坡口侧焊的顺序。 3)对长焊缝宜采用分段退焊法或与多人对称焊接法同时运用。4)宜采用跳焊法,避免工件局部集中加热。 图4.3.3.8.(3) 特厚板角接接头防止层状撕裂的工艺措施示意5)刚度大的部件最后焊接。6)由中间向两边施焊。7)如果焊缝a阻碍了焊缝b
13、的横向收缩,那么应该先焊焊缝b,见图4.3.3.10.(1).7)。8)从构件的工作状态考虑,应先焊拉应力区,后焊剪应力区和压应力区,图4.3.3.10.(1).8)。 (2)在节点形式、焊缝布置、焊接顺序确定的情况下,宜采用熔化极气体保护电弧焊或药芯焊丝自保护电弧焊等能量密度相对较高的焊接方法,并采用较小的热输入。(3)采用反变形法控制角变形。(4) 对一般构件可定位焊固定同时限制变形;对大型、厚板构件宜采用刚性固定法增加结构焊接时的刚性。(5) 对于大型结构宜采取分部组装焊接、分别矫正变形后再进行总装焊接或连接的施工方法。 图4.3.3.10.(1).7) 相交焊缝的焊接顺序图4.3.3.
14、10.(1).8)工字梁现场对接的焊接顺序a先焊焊缝;b后焊焊缝 1、2、3、4、5表示焊接顺序11.焊接变形的矫正因焊接而变形的构件,可用“冷矫”和“热矫”的方法进行矫正。冷矫时,对于普通低合金钢,环境温度不得低于-12;对于普通碳素钢,环境温度不得低于-16。热矫时,加热温度不应高于900。同一部位的加热矫正次数不得超过2次,并应缓慢冷却,不得用水骤冷。13.焊缝缺陷返修(1)焊缝表面缺陷超过相应的质量检验标准时,对气孔、夹渣、焊瘤、余高过大等缺陷应用砂轮打磨等方法去除,必要时应进行焊补;对焊缝尺寸不足、咬边、弧坑未填满等缺陷应进行焊补。(2)经无损检测确定焊缝内部存在超标缺陷时应进行返修
15、,返修应符合下列规定:1)返修前应编写返修施工方案。2)应根据无损检测确定的缺陷位置、深度,用砂轮打磨或碳弧气刨清除缺陷。缺陷为裂纹时,碳弧气刨前应在裂纹两端钻止裂孔,并清除裂纹及两端各50mm长的焊缝或母材。3)清除缺陷时应将刨槽加工成四侧边斜面角大于10度的坡口,并应修整表面,磨除气刨渗碳层,必要时应用渗透探伤和磁粉探伤方法确定裂纹是否彻底清除。4)焊补时应在坡口内起弧,熄弧时应填满弧坑;多层焊的焊层之间接头应错开,焊缝长度应小于100mm;当焊缝长度大于500mm时,应采用分段退焊法。5)返修部位应连续焊成。如中断焊接时,应采取后热、保温措施,防止产生裂纹。再次焊接前宜用渗透探伤和磁粉探
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