关键特殊工艺焊接.doc

钢结构工程关键/特殊工序焊接作业指导书编制： 日期：审核： 日期：批准： 日期：项目经理部二0一四年一月十日作业指导书会签单编号：工程名称工程指导书内容本施工指导书包括以下内容：1、 编制依据；2、 工程概况及工程特点；3、 主要施工工艺；附图评审结果项目经理批准相关部门会签目 录一、编制依据1二、工程概况及工程特点1三、主要施工工艺3一、编制依据：1.1钢结构施工质量验收规范GB50205-20011.2工业安装工程质量检验评定统一标准GB50252-2010；1.3 现场施工条件及我公司类似施工经验；1.4 签订的施工合同1.5 业主提供的相关施工图纸钢柱系统 吊车梁系统屋面系统 二、工程概况及工程特点：2.1工程概况工程名称： 工程建设地点：建设单位：设计单位：监理单位：轧钢主厂房概况ESP车间主厂房总长554.25m，共5跨，总轴线面积56827m2。钢柱系统由排架柱和柱间支撑组成，共计138根。其中，WA和WF列钢柱顶标高为20.750m，牛腿处标高为11.070m和12.070m；WB和WE列钢柱顶标高为21.650m，牛腿处标高为11.070m和11.470m；WC和WD列钢柱顶标高为23.150m，牛腿处标高为11.070m和11.470m,钢柱最重约为10t。吊车梁顶标高为13.850m，吊车梁最重为32.480t。ESP车间主厂房建筑一览表序号跨间名称跨度（m）跨长（m）轨面标高（m）轴线面积（m2）备注1WA-WB主电机跨18100.5141809第一条ESP生产线2WB-WC主轧跨30554.251416628第一条ESP生产线3WC-WD磨辊间36554.251419953两条生产线共用4WD-WE主轧跨30554.251416628第二条ESP生产线5WE-WF主电机跨18100.5141809第二条ESP生产线合计56827钢柱形式：上柱为实腹式，下柱为格构式，肩梁腹板为单腹板。上柱与下柱在距离牛腿标高800mm处采用Z型接口螺栓加焊接。柱底标高为-1.600、-2.100m，其中钢柱A6a、A9、A9a柱底标高为-1.600，其余钢柱柱底标高为-2.100m。厂房柱脚为分离式柱脚，与基础采用锚栓连接。上柱采用Q345-B或Q235-B,下柱、柱脚、肩梁、系杆、缀条及柱间支撑采用Q235-B。吊车梁系统：吊车梁为简支焊接实腹式工字形，制动系统为制动板，辅助桁架。吊车梁截面高度有：1.7m、2.3m、2.7m、3.1m、3.2m、3.5m、3.65m、3.7m。吊车粱材质为Q345C。屋面系统由钢管桁架屋架、桁架式檩条及支撑体系组成，檩条为桁架式，上弦设横向水平支撑和纵向水平支撑，下弦通过隅撑来减小其平面外的计算尺寸，屋架与柱顶的连接采用铰接。WB-WC跨11-21线屋架最重4.700t,最轻3.209t。管桁架采用热轧无缝钢管，管桁架弦杆上下弦杆材质为Q345B，其余为Q235B材质，特殊注明处除外。天沟为墙架柱的水平支点，墙架柱为天沟的中部垂直支点。连铸主厂房概况连铸主厂房建筑一览表序号跨间名称长×宽（m）轴线面积(m2)轨面标高（m）起重机配置（数量×吨位）备注1浇铸跨205×24492025.23×100/30Lk=21连铸主厂房总长约208m，共1跨（AB跨为24m）。檐高约34m，总轴线面积约4920m2，7-15线共计10轴，基本柱距26m、27m，局部6m、9m、30m。钢柱为双肢格构式，共计9根。WA列钢柱顶标高为33.500m，牛腿处标高为21.460m,钢柱最重为26.114t。吊车梁顶标高为25.200m，吊车梁最重为39.474t。钢柱形式：上柱为实腹式，下柱为格构式，肩梁腹板为单腹板。上柱与下柱在距离牛腿标高800mm处采用Z型接口螺栓加焊接。柱底标高为-1.000m。厂房柱脚为分离式柱脚，与基础采用锚栓连接。上柱采用Q345-B,下柱、柱脚及肩梁腹板采用Q420-B，缀条及柱间支撑采用Q235-B。吊车梁系统：吊车梁为简支焊接实腹式工字形，制动系统为制动板，辅助桁架。吊车梁截面高度有：2.5m、3.5m、4.0m、4.3m。吊车粱材质为Q345C。屋架系统由屋架、托架、屋面檩条以及支撑体系组成，檩条下设隅撑。屋架、托架主要采用上承式。屋面天沟支撑在屋架、托架上弦牛腿上，可作为墙架柱的水平支点。2.2工程特点：（1）本工程钢构件具有结构外形尺寸大，体积重量大，安装高度高的特点。（2）钢柱分为2节制作，分段运至施工场地，高空接口，施工及质量控制难度大。（3）施工工期紧，制作及安装任务大，交叉作业多，施工作业面广。三、主要施工工艺3.1焊接人员，应明确以下事宜:a、规范要求的长宽允差及切割边质量要求。b、焊缝收缩余量。c、铆工必须向气割工说明有关划线示意用途。d、坡口形式，起拱要求。e、半自动切割机的工艺参数、焊接工艺参数。f、焊接质量等级及检验手段。钢板拼接采用等强对接，为保证质量，钢板应视板厚开设不同坡口，钢板拼接焊缝在焊前加引弧板和熄弧板，其材质、坡口同焊接母材，焊完后引、熄弧板不得锤落，应用气割切除，并修磨平整。板材的切割采用半自动切割，切割下料尺寸应预留割口宽度，参考数据如下：切割方式材料厚度（mm）割缝宽度留量（mm）气割下料101210202.520403.040以上4.0（1）下料时为减少切割变形（旁弯）可在板料两端留一段距离暂不切割，板料太长时，中间也应留一段不切，待钢板冷却后再切割。（2）凡需刨平顶紧的工件，要进行刨削，铣削加工或打磨。（3）钢板切割尺寸允许偏差见下表：项 目允许偏差（mm）切割件宽度、长度±3切割面平面度005t 且不大于2割纹深度02局部缺口深度1（4）板料下好后，要检查确认，并进行校正处理，及清除焊缝100mm附近的油迹、铁锈。3.2焊接H型钢制作本次施工中，厂房柱，吊车梁等构件的主要结构形式为焊接H型钢，因此此部分制作的质量控制尤为重要。（1）H型钢组对时，先用粉线弹出腹板位置线，将翼板与腹板紧贴，不得有缝隙，H型钢上下翼缘板拼缝与腹板拼缝要错开200mm以上。（2）对于H型钢翼缘板和腹板的拼接，要求为一级焊缝质量标准。（3）H型钢翼缘与腹板的对接焊缝应相互错开200mm以上。对于梁的主加劲肋与拼接缝也应尽量错开200mm以上。（4）对于超过24米的大梁的拼接，上翼缘板的拼接应尽量避开跨中1/4跨度范围，下翼缘板拼接应避开1/3跨度范围，腹板拼接应避开1/5跨度范围。（5）屋架及托梁在跨度大于或等于24m时，构件需要按L/1000要求起拱。（6）H型钢组焊完后，会因焊接而产生变形，应及时矫正、矫平，可在H型钢矫直机上矫正。当用火焰矫正时，同一部分加热不宜超过两次，加热温度不超过900，以目测加热部分达到暗红色为宜，并严禁浇水冷却。（7）H型钢组装质量标准见下表：项 目允许偏差高度±2mm垂直度B/100.且不大于2mm中心偏移±2mm3.3焊接工艺制作过程中焊接质量将直接影响着工程质量。在厂房构件制作中，存在大量的一、二级焊缝。除钢板拼接和H型钢T型缝等采用埋弧半自动焊接外，还有很多坡口焊缝及贴角焊缝，采用手工电弧焊和CO2气体保护焊进行焊接。（1）H型钢结构焊接所有H型钢的焊接采用船形焊。焊接H型钢时，采用专用胎具，胎架长30米，使焊缝成船形焊接位置。其胎具结构如下图:焊接顺序：H型钢的焊接，主要是防止其挠曲变形，适当安排焊接顺序，可通过焊缝本身的收缩达到相互抵消上、下挠曲变形的作用，焊接顺序按1234的顺序进行焊接，见图6。对于用于吊车梁的H型钢，应先注意下翼板的方位，先接下翼板与腹板的主角焊缝，再焊上翼板与腹板的主角焊缝。H型钢角焊缝焊接工艺参数见下表层次焊丝直径(mm)焊接电流(A)焊接电压(V)焊速(cm/min)1（打底焊）3.0550600273040502（过渡焊）3.0650700303235403（盖面焊）3.055060032344045（2）焊接要求：构件施焊的焊工应经过考试并取得相应位置焊合格证后方可从事焊接工作(并且在有效期内，中间间断时间不超过六个月)。焊材：焊缝金属一般与母材金属相适应。在两种不同金属相连接时，在保证可焊性的前提下，焊材标号应与低强度钢材相适应。焊接方法钢号钢号焊缝质量等级焊接材料手工焊Q235BQ235B,Q345，Q420B一级E4315或E4316Q235BQ235B,Q345，Q420B二级、三级E4301或E4303Q345Q345，Q420一级、二级、三级E5015或E5016Q420Q420一级、二级、三级E5515-G或E5516-G焊条性能须符合非合金钢及细晶粒钢焊条（GB/T5117-2012）和热轧钢焊条（GB/T5118-2012）的规定。埋弧（半）自动焊Q235Q235,Q345，Q420一级、二级、三级H08A焊丝Q345Q345，Q420一级、二级、三级H08MnA焊丝Q420Q420一级、二级、三级H08MnMoA焊丝焊丝和焊剂须符合埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T5293-1999，埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂（GB/T12470-2003）的规定。施焊前，焊工应复查焊件接头质量和焊区的处理情况。当不符合要求时，应经修整合格后方可施焊。对接接头、T形接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及对接和角接组合焊缝，应在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口形式与焊接相同。焊接完毕后用气割切除引弧和引出板，并修磨平整。焊条（尤其碱性焊条）必须在烘箱进行烘焙，E43系列焊条的烘干温度2000C -2500C，烘干时间2小时；E50系列焊条的烘干温度为3500C -4000C，烘干时间2小时，烘焙后置于保温筒内，保温温度均为1500C。随取随用。焊接时，不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂及已熔烧过的渣壳。角焊缝转角处宜连续绕角施焊，起落弧点距焊缝端部宜大于10.0mm；角焊缝端部不设置引弧和引出板的连续焊缝，起落弧点距焊缝端部宜大于10.0mm，弧坑应填满。焊条使用时应放入保温筒内,随用随取。在保溫桶内存放时间不得超过4小时。超过4小时后，应按原烘干制度重新干燥。但重复烘干次数不宜超过二次。焊丝在使用前应清除铁锈和油渍等污物。焊前，应将焊缝坡口及其两侧100mm范围内清理干净。主要焊缝须连续焊接，即一旦开始焊接，不允许中途间断（特殊情况间断，焊前须预热）；焊接过程中，焊工必须遵守工艺纪律，不得擅自改变。多层施焊时，须将层间焊渣清除干净，发现焊缝表面有缺陷，应及时清除。厚板焊接前应预热处理，预热温度根据板厚和材质确定焊接工艺。焊后应进行后热处理。焊成凹形的角焊缝，焊缝金属与母材间应平过渡；加工成凹形的角焊缝，不得在其表面留下切痕。焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，订出修补工艺后方可处理。焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次。当超过两次时，应按返修工艺进行。焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。检查合格后应在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印。（3）焊接环境在露天施工当出现下列情况之一又未采取有效防护措施时严禁施焊：雨天； 雪天；风速超过8m/s；相对湿度超过90%。（4）焊缝外观质量标准及尺寸允许偏差二级、三级焊缝外观质量标准（mm）见下表项目允许偏差缺陷类型二级三级未焊满（不足设计要求）0.2+0.02t,且1.00.2+0.04t,且2.0每100焊缝内缺陷总长25.0根部收缩0.2+0.02t,且1.00.2+0.04t,且2.0长度不限咬边0.05t，且0.5；连续长度100，且焊缝两侧咬边总长10%焊缝全长0.1t且1.0，长度不限弧坑裂纹-允许存在个别长度5.0的弧坑裂纹电弧擦伤-允许存在个别电弧擦伤接头不良缺口深度0.05t，且0.5缺口深度0.1t，且1.0每1000焊缝不应超过1处表面夹渣-深0.2长0.5t，且20.0表面气孔-每50.0焊缝长度内允许直径0.4t，且3.0的气孔2个，孔距6倍孔径注：表内t为连接处较薄的板厚对接焊缝及完全熔透组合焊缝尺寸允许偏差（mm）见下表序号项 目允许偏差1对接焊缝余高C一、二级三级B<20；03.0B20; 04.0B<20；04.0B20; 05.02对接焊缝错边dd<0.15t,且2.0d<0.15t,且3.0注：B为焊缝宽度，t为板厚部分焊透组合焊缝和角焊缝外形尺寸允许偏差（mm）见下表序号项目允许偏差1焊脚尺寸HfHf6；01.5Hf>6；03.02角焊缝余高CHf6；01.5Hf>6；03.0注：1、hf>8mm的角焊缝其局部焊脚尺寸允许低于设计要求值1.0mm，但总长度不得超过焊缝长度10%；2、焊接H型梁腹板与翼缘板的焊缝两端在其两倍翼缘板宽度范围内，焊缝的焊脚尺寸不得低于设计值。（5）焊接变形控制主要采用的焊接方法有埋弧自动焊接、CO2气体保护焊接为主，手工焊接为辅。板单元焊接变形控制板单元所产生的焊接变形主要是收缩变形和角变形。a:收缩变形采用预留焊接收缩余量的方法进行解决，长度方向按5/10000进行预留，宽度方向每个借口预留1.0mm。b:角变形则采用反变形法。由于对接钢板较厚，达到2060mm，如果板单元拼接使产生了角变形将对矫正带来非常大的困难，机械锤击法及火焰矫正法实施效果都不明显。因此，必须要把握好反变形的尺度，将环节变形取消于反变形中。以30mm板厚为例，在接口处垫高形成160度夹角最为适宜，如图所示。(5)H型钢结构焊接变形控制H型钢结构组装后，四条主角焊缝采用埋弧自动焊进行焊接，加劲板与板单元的连接采用CO2 气体保护焊与手工电弧焊进行焊接。其焊接变形主要是焊接收缩变形，旁弯和扭曲变形。采取的防变形方法主要是：预留焊接收缩余量、对称施焊法、考虑适当的焊接顺序以及设置临时支撑增加构件刚性以减少焊接变形。3.4矫正工序：采用火焰进行成品矫正时，同一部位加热次数不利超过二次，矫正温度不应在钢材淬火温度附近，并严禁水冷。3.5成品检验：构件作完后，按施工图及相关规范进行自检，并进行构件编号，检查合格后请业主及监理工程师验收，验收合格后才可进行下道工序。12