钢结构构件焊接施工工艺和质量控制措施.doc

钢结构构件焊接施工工艺和质量控制措施
1) GS-20Mn5N、Q345B材料的焊接工艺
作为当前大型钢工程中常用的材料之一，GS-20Mn5（N或V）近几年得到广泛的应用，相关的建筑铸钢节点技术规程也在制定之中，下面介绍GS-20Mn5及Q345B间有关的焊接工艺。
2) 铸钢件、Q345B钢力学性能、化学成份和焊接工艺参数分析
GS-20Mn5铸钢组织类型为珠光体，微观组织表现为各向同性；Q345B钢管微观组织成纤维状，表现为各向异性。其合金元素含量、力学性能也存在着差异，两者之间焊接容易引起的组织和力学性能的不均匀性、界面组织的不稳定性等。
1、焊接工艺参数分析
1.1碳当量的计算
作为估算钢材焊接性的重要指标之一， Q345B的碳当量CE（％）根据国际焊接学会(IIW) 推荐的适应于中高强度的非调质低合金高强度钢公式，计算如下：
CE (%)=C+ + + （%）≈0.38~0.39（%）
根据日本JIS标准，计算铸钢GS-20Mn5低碳调质低合金高强度钢的碳当量CE（％）：CE(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%)≈0.39~0.41%
根据经验以及中国焊接学会《焊接手册》中相关工艺资料介绍，可知铸钢GS-20Mn5和Q345B在焊接时存在一定的淬硬和产生焊接冷裂纹倾向, 故焊接时应采取预热、控制线能量、后热缓冷或消除扩散氢等工艺措施。
1.2预热温度和后热温度
Q345B钢和GS-20Mn5铸钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降，结果导致焊后出现裂纹，GS-20Mn5铸钢由于壁厚较厚，容易出现根部裂纹；Q345B钢的焊接裂纹则主要是冷裂纹。根据AWS D1.1《钢结构焊接规范》的规定，焊接结构用低合金铸钢最低预热温度为150℃，后热温度定为200-220，当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℃。在本节点的焊接过程中具体加热方法是利用火焰加热。
2、 焊接工艺评定
铸钢GS-20Mn5、Q345B钢材之间的焊接，其突出的工艺问题是要解决于焊接接头的化学成份不一致性及由此引起的组织和力学性能的不均匀性、界面组织的不稳定性以及应力变形的复杂性等，协调和处理好这些问题是正确制定异种钢焊接工艺的依据，也是获得满意焊接接头的关键。
2.1焊接工艺参数的选择
1) 焊接方法的选择
从铸钢节点形状和尺寸、以及装配特点要求可知：主梁与铸钢支点采用现场定位装配和焊接，考虑到现场焊接的工艺和设备的使用特点，可选用焊接方法有手工电弧焊（SMAW）和ＣＯ2气体保护焊（GMAW）两种方法。
2) 填充材料的选择
对于铸钢GS-20Mn5、Q345B钢管之间的焊接，焊材的扩散氢含量应控制在6ml/ 100g以下，同时根据等强匹配的焊材选择原则，在本工程中应选用低氢型碱性、国际牌号为E50系列：E5015、E5016、E5018的焊条。但由于E5016对焊机的空载电压要求较高（大于85V），故在本工程中基本采用E5015（国内牌号J507、AWS牌号E7015）焊条，其抗裂性能、塑性要求、冲击韧性、低温性能等方面都能保证焊接接头的技术条件。和焊条相比，实芯焊丝的选择范围小很多，在本工程选用的是ER50-6，其力学性能、耐热、耐蚀性能等满足技术条件。
3) 坡口的形状与尺寸
根据《设计总说明》的设计要求，以及AWS D1.1-2002《钢结构焊接规范》的免焊接工艺评定和JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》的全焊透CJP坡口形状与尺寸的要求，与钢梁接头坡口形状与尺寸示意图如下右图：

图4.18-1 坡口形状与尺寸示意图
2.2焊接工艺评定
工程名称

指导书编号

母材标准号
DIN17182
规格
GS-20Mn5
供货状态
调质
生产厂

GB/T1591
Q345B
热轧

焊接材料
生产厂
牌 号
类 型
烘干温度℃×h
符合标准
焊条

E5015

350～380℃保温1.5～2h，110～120℃保存
GB/T5118
焊丝

ER50-6

GB/8110T
焊剂或气体

CO2

HG/T2537
焊接方法
手工电弧焊
焊接位置
全位置 6G
CO2气体保护焊接
焊接设备型号
ZXG-500
电源及极性
直流反接
DC-500
直流反接
预热温度℃
150～200
层间温度
150～200
后热温度℃
200～300
焊后热处理
220℃保温1 小时缓冷至室温
接头及坡口尺寸图

焊
接
顺
序
图

焊
接
工
艺
参
数
焊道
焊接
方法
焊条或焊丝
保护气体
气体流量L/min
电流（A）
电压
（V）
焊接速度（cm/min）
热输入（kj/cm）
备注
牌号
φmm
1
SMAW
E5015
3.2

90～140
20～24
25～35
21～33
手工电弧焊试件
2
SMAW
E5015
4.0

140～160
20～24
20～35
23～37
3
SMAW
E5015
4.0

140～160
20～24
20～35
23～37
1
GMAW
ER50-6
1.2
CO2
16～20
220～250
20～26
30～35
21～33
CO2气体保护焊试件
2
GMAW
ER50-6
1.2
CO2
18～22
250～280
22～28
30～35
23～37
3
GMAW
ER50-6
1.2
CO2
18～22
250～280
22～28
30～35
23～37
技
术
措
施
焊前清理
除油除锈
层间清理
清理药皮
背面清根

其它：每层焊接接头应错开15mm以上；试件焊缝用磨光机打磨平
编制

日期

审核

日期

2.3焊接工艺指导书
通过以上的焊接工艺评定结果，依此制定了GS-20Mn5铸钢和Q345B钢管（板）间的焊接工艺指导书，针对本工程中铸钢节点焊接制定焊接工艺指导书如下：
焊 接 工 艺 指 导 书
部件名称
部件类别
制造编号
焊接工艺评定编号
焊缝代号
铸钢节点
异种金属对接

材料牌号
GS-20Mn5N+Q345B

材料规格
管径厚度
焊接方法
FCAW（药蕊焊）
电源种类
直流
电源极性
反接
坡口形式
单面V型
焊接位置
全位置6G
焊 接 参 数
焊层
焊材牌号
焊材直径mm
焊接电流（A）
电弧电压（V）
焊接速度（cm/min）
备注
1
E71T-1
φ1.6
140~160
20~24
25~35

2
E71T-1
φ1.6
160~180
22~26
20~35

3
E71T-1
φ1.6
160~180
22~26
20~35

焊接
预热
加热方式
火焰
层间温度
170~200
焊接记录表
温度范围
150~200
测温方法
测温仪
姓名
日期
时间
结果
焊后热处理
种类
后热
保温时间
1小时
操作人

加热方式
火焰
冷却方式
缓冷
操作人

温度范围
200~250
测温方法
测温仪

技术措施
坡口准备
焊前清理
药皮处理
层间清理
检验人

编制

日期

审核

日期

3、厚板焊接和防止厚板层状撕裂工艺措施
广州大剧院钢结构工程厚板焊接主要存在于：铸钢件的二次铸造间的拼焊；部分主、次梁50mm的翼板与铸钢件间的焊接。
对于这部分构件的工厂或现场厚板焊接，防止层状撕裂，保证接头质量和接头的延性、韧性性能，减小和消除焊接变形及残余应力应作为一个系统工程来管理控制予以保证。相关措施有：
1) 设计时，严把设计关，特别是坡口设计和构件加工精度指标要严格控制，从根本上消除层状撕裂出现的必要条件。
2) 材料Z向性能的控制
优选钢材、焊材和供货商，在关键部位合理应用抗层状撕裂的优质Z向钢，并在加工前严格进行钢材Z向性能复检和UT探伤复查，从而保证接头抗层状撕裂能力，从材料品质上消除层状撕裂出现的必要条件。
具体做法是拼装前对母材焊道中心线两侧各130mm左右的区域进行超声波探伤检查，母材中不得有裂纹、夹层及分层等缺陷存在；焊接完成小时后，以焊缝检查的同时，对这部分区域同样进行UT检查。
3) 适当减小坡口，加大对接间隙

图4.18-2 常规坡口与窄间剖开示意图
50mm厚翼板与腹板的拼焊，箱形截面角焊缝适当减小坡口，加大对接间隙，形式如下：

采用窄间隙坡口优点：
选择Z15的钢板对避免层状撕裂有一定的储备量。
可以节约大量的焊材电能及人工。
焊接收缩变形明显减小，焊缝组织晶粒得到细化。
4、 焊前预热和后热消氢保温措施
预热的目的是减小焊缝冷却速度，防止钢材在焊接时产生冷裂纹。根据拘束等级、板厚与敏感度指数的关系得出最低预热温度为150℃。
后热的目的是减少扩散氢，防止延迟开裂，后热一方面可以减少扩散氢，另一方面也可以减少残余应力和改善接头组织。最低焊后热处理温度TPC与钢的成分有关，经验公式为：
TPC=455.5［（CE）P］-111.4℃
(CE)P=C+0.2033Mn+0.0473Cr+0.1228Mo+0.0292Ni-0.079Si+0.0359Cu-1.595P+1.692S+0.844V，可得TPC=203℃
因此，为加速氢的扩散逸出，将后热温度定为200-300℃范围内。
在实际生产中，根据上述预热及后热的计算，及工艺评定结果。采用远红外加热保温设备进行相关处理。
i. 埋弧焊和电渣焊焊接工艺
1. 埋弧焊接工艺
本工程主、次梁和收边环梁箱型结构长焊缝焊接，基本采用的是埋弧焊焊接。下面介绍其有关工艺。
1) 焊接材料的选择：埋弧焊焊丝采用H08MnA，直径φ4.8;焊剂：F5005；焊丝质量符合标准《熔化焊用钢丝》（GB/T14957-94）的规定，焊剂质量符合标准《低合金钢埋弧焊用焊剂》（GB/T12470-90）的规定。焊剂使用前必须在300-350℃温度下烘干2 h，没有烘干的焊剂严禁使用。
2) 埋弧焊焊接工艺措施
焊接前必须清除待焊处表面的水、氧化皮、锈、油污等。
对于大于40mm的板在焊接前必须进行焊接预热，预热温度100~150℃；焊后应进行保温处理。
定位焊的焊接材料必须与正式施焊的相同；定位焊的焊缝厚度不应超过设计焊缝厚度的2/3，定位焊的长度应大于40mm，间距为500~600mm。
二面施焊的熔透焊缝，在反面焊接前用碳弧气刨在反面刨止正面完整金属。
BOX流水线焊接时必须保证两台焊机同步同规范同方向进行，避免箱体由于热输入不平衡造成弯曲变形。
3) 具体焊接工艺
埋弧焊采用多道焊接，使用气体保护焊打底机打底，从第二层开始用双丝双弧进行单层两道焊；盖面层并排焊三道。每道焊缝熔敷金属的厚度应控制在3mm以内，严禁焊道增宽大于10mm，埋弧焊中间层应严格清渣。
组立定位焊可采用气保焊φ1.2mm焊丝，定位焊缝长度30~40mm，焊道间距为200~250mm，并应填满弧坑，定位焊焊缝不得有裂纹。
埋弧焊焊丝选择φ4.8mmH08MnA焊丝，焊剂采用F5005。
埋弧焊焊接时，必须在焊缝两端设置引弧或引出板，引弧板和引出板的长度应大于或等于100mm，宽度应大于或等于80mm，焊缝引出长度应大于或等于60mm，保证引弧及收弧处质量，防止引弧及收弧处焊接缺陷。引弧板及引出板要用气割切除，严禁锤击去除。
采用对接钢板时，必须保证腹、翼板对接焊缝彼此错位不小于200mm，且翼板拼接长度不小于2倍板宽，腹板拼接长度不小于600mm，且对接焊缝距柱端头不小于500mm。
箱型直线构件坡口平焊单丝埋弧焊焊接工艺参数见下表：
序号
板厚
焊道
焊丝直径mm
电 流
A
电 压
v
速 度
m/h
伸出长度mm
1
14~18
盖面
φ4.8mm
650~680
38-38
36~40
25±5
2
20~25
盖面
φ4.8mm
650~680
35-38
33~36
25±5
3
30~35
填充层
φ4.8mm
670~690
36~40
36~40
25±5
盖面层1
φ4.8mm
580~600
30~32
34~36
25±5
盖面层2
φ4.8mm
550~580
30~32
36~38
25±5
4
40~50
填充层
φ4.8mm
670~690
36~40
36~40
25±5
盖面层1
φ4.8mm
600~620
32~34
34~36
25±5
盖面层2
φ4.8mm
580~600
30~32
36~38
25±5
盖面层3
φ4.8mm
580~600
30~32
36~38
25±5
箱型直线构件坡口平焊双丝埋弧焊焊接工艺参数
序号
板厚
电极
焊丝直径mm
电 流A
电 压v
速 度m/h
伸出长度mm
1
T＞30
DC
φ4.8mm
650~750
34~36
25~35
25-30
AC
φ4.8mm
700~800
33~38
25~35
25-30
2
T＞60
DC
φ4.8mm
650-750
34-36
25~35
25-30
AC
φ4.8mm
700-800
33-38
25~35
25-30
2. 电渣焊接工艺
1) 施工准备
电渣焊采用的设备：采用台湾欧淬纵向BOX流水线或横向BOX流水线。
熔丝电渣焊焊丝选用JW-7，熔嘴电渣焊选用φ2.4mm的H10Mn2焊丝，焊丝质量符合标准《熔化焊用钢丝》（GB/T14957-94）的规定。
熔嘴电渣焊所用的熔化嘴（φ10×3或φ12×3）焊前需经250℃×1h烘培；焊剂选用KF600，焊剂质量符合标准《低合金钢埋弧焊用焊剂》（GB/T12470-90）的规定，焊剂使用前必须在200-250℃温度下烘干1h，没有烘干的焊剂严禁使用。
钻电渣焊孔应采用摇臂钻，钻孔过程当中应使用空气冷却，不允许采用水冷却，根据不同厚度的隔板应采用不同的孔径加工，如下图所示：

图4.18-3 孔径加工示意图
电渣焊钻孔工序时，孔加工好后，焊孔内会残留污物或油污,因此，焊接前应先用木棒清除焊孔内的杂物，并辅以高压气体清除，油污用火焰加热烘烤的方法去除，可用烤枪来加热烘烤。
2) 电渣焊焊接操作
安装引出装置：引出装置用黄铜制成，放置于焊道上端。安装前应将圆孔周围约φ150范围打磨平，使焊接时渣液不易外流。
当采用熔嘴电渣焊时，应安装熔化嘴：熔化嘴采用竖向单极熔化嘴电渣焊。先插入管状焊条，将管极用铜夹头夹紧，以利导电（熔化嘴在整个焊接过程中不能短路）；熔化嘴必须与孔中心平行,并在中心位置。
安装引弧装置：引弧装置为引弧铜帽，用黄铜制成，将其孔中心对准焊孔中心，焊前在引弧装置的凹部撒放高约10mm，粒度为φ1×1mm的引弧剂，再撒放高约15mm的焊剂，整套装置对准中心后， 放于焊口下端，并用千斤顶顶紧。
3) 焊接：为使箱型变形程度得到一致，必须是对称焊接，为此采用两台电渣焊机对内隔板的两侧焊道，同时同规范进行焊接。
电渣焊焊接：启动电渣焊机，引燃电弧，熔剂熔化后，形成熔渣。焊接过程中，根据面板颜色适当的调节熔化嘴或焊枪的空间位置，使其处于熔池中心部位，稳定燃烧,防止烧穿，并根据渣池的深度适当的补充焊剂,保持渣池深度约30-60mm。
拆除引弧装置：熔池上升到离焊道下端约50-100mm时，松开千斤顶，并用木锤击落引弧装置。焊缝冷却后，将焊道起端终端修磨平整。
4) 焊接工艺参数的选定
序号
隔板厚度（mm）
焊孔大小（mm）
焊丝直径（mm）
渣池深度（mm）
焊接电流（A）
焊接电压（V）
1
18
18×25
φ2.4/1.6
30-40
350～400
38～40
2
20
20×25
φ2.4/1.6
30-40
350～400
38～40
3
22
22×25
φ2.4/1.6
30-45
400～450
40～42
4
24
24×25
φ2.4/1.6
30-45
400～450
40～42
5
28
28×25
φ2.4/1.6
30-45
450～500
40～45
6
30
30×25
φ2.4/1.6
30-50
450～500
40～45
7
32
32×25
φ2.4/1.6
30-50
450～500
40～45
8
35
35×25
φ2.4/1.6
30-50
450～500
40～45
5) 全面检验：
焊缝质量检验应注意引弧及引出部位无火口裂纹，并且引出长度超过15mm以上。
焊接完毕24小时后进行超声波探伤检验，焊缝质量应符合一级标准。
电渣焊焊缝检验及质量控制应满足《电渣焊焊接标准》（ZGGY-BZ-005）的
相关规定。
6) 焊后内应力的消除
局部烘烤释放应力：构件完工后在其焊缝背部或焊缝二侧进行烘烤。此法过去常用于对“T”形构件焊接角变形的矫正中，不需施加任何外力，构件角变形即可得以校正。由此可见只要控制加热温度与范围，此法对消余应力是极为有效的。我们将利用电加热板对焊缝进行加热到约650度左右，保温1~1.5小时，缓慢冷却。

图4.18-4 焊后内应力消除示意图
消减焊接残余应力的措施：
焊接残余应力的存在将给工程造成许多不良影响，如降低静载强度、焊接变形等。为此，我们制定了有效降低焊接残余应力的措施。
消除应力的措施从工艺上讲主要有热处理、锤击、振动法和加载法。在工地现场除了对焊接接头作后热处理和锤击外，没有其它有效的方式。消除应力主要在工厂进行，VSR时效振动法对于长度在10m以内，重量20吨以下的钢构件应力的消除特别有效，其操作工艺简单、生产成本较低（与热处理时效相比），越来越多地应用到生产当中。
ii. 控制焊接变形的工艺措施
在本工程中，控制焊接变形显得尤为重要，特别是现场焊接部分，对于加工制作而言，主要是控制主梁、次梁牛腿以及铸钢件在拼接焊接时发生的收缩变形，为此我们制定相应的工艺措施。

1) 采用能量密度较集中的CO2气体保护焊焊接，并采用较小的焊接参数，减少热输入。
2) 采取合理的坡口形式，减少焊缝截面积。
3) 将牛腿单元组装在箱体上，牛腿单元与采取刚性临时支撑增加结构焊接式的刚性，减少焊接变形。

图4.18-5 刚性临时支撑示意图
4) 先由中间向两侧焊接受拉焊缝①，再由中间向两侧焊接受压焊缝②，最后对称焊接③、④焊缝。

图4.18-5 焊缝示意图
另外，在生产中还应严格执行常规的焊接工艺：
先焊中间再焊两边；
先焊受力大的构件再焊受力小的构件；
先焊受拉构件再焊受压构件；
先焊焊缝少的部位再焊焊缝多的部位；
先焊大厚度构件再焊较薄构件。

1. 三坐标测量系统与模型计算机重构技术
三维空间测量是利用先进的测量、电子传感器和计算机技术，实时检测出钢构件的各特征点的位置，并与设计坐标（如，CAD图解坐标）进行比较，在工作现场以快速直观的方式给操控人员实时地提供调整数据。该系统可以极大地提高测量工作效率，保证系统的实时性和测量数据的精度要求，降低测量人员的劳动强度，即时指导工件姿态调整工作。
1) 测量系统的组成和工作流程
三维空间测量系统组成：全站仪加专业分析软件

图4.18-6 三维空间测量系统示意图
系统工作该系统以全站仪为传感器而构成的空间三角交会法/极坐标法空间坐标测量系统。主要用来采集空间点（被测工件等）的三维坐标数据，并对测量数据进行管理及点、线、面的几何计算与分析，还具有数据的输入、输出和用户应用软件等功能。
2) 专业分析软件的主要功能
设备联机：设备联机包括计算机与传感器（经纬仪或全站仪）联接和初始化。
定向解算：通过定向测量，解算出各传感器的相互位置和姿态，建立测量坐标系，并具有定向结果输出和误差分析的功能。
联机坐标测量：进行经纬仪角度交会测量或全站仪极坐标测量，获取空间点的三维坐标数据，并存放于数据管理模块的数据库中。
坐标采集是分别通过经纬仪联机测量模块MetroIn/M和全站仪联机测量模块MetroIn/S来完成。

坐标系的生成与转换：通过平移、旋转、缩放、轴对准以及公共点转换可生成一个新的坐标系，并可以将系统坐标系更新到任一坐标系中，坐标数据等也随即更新。
测量数据分析与计算：依据坐标测量结果可进行各种点、线、面的分析、计算。如距离、角度、相交、平分计算以及直线、平面、圆、球、锥面等的拟合和各种垂线、平行线、投影等的生成。
数据的输入、输出：可输入外部数据文件到系统数据库中，也可将点坐标及其观测值输出到外部文本文件中，供其它应用软件调用。
3) 系统应用模式

图4.18-7 系统应用模式示意图
4) 三维空间坐标测量的应用实例
三维坐标测量系统已成功地应用于国家体育场钢结构工程中。国家体育场钢结构工程中的构件测量也是其中的一项重点与难点，它直接影响到钢结构的施工进度与施工质量，同样是钢结构专家所讨论的一项课题。用常规的测量方法满足不了国家体育场复杂构件的测量，必须借助于计算机及激光技术来完成测量。

图4.18-7 节点的测量示意图

图4.18-8 节点的测量示意图
顶点的设计坐标表 单位：mm
点编号
X
Y
Z
点编号
X
Y
Z
1
-896.8
4752.2
0.0
5′
2755.7
806.6
-1200.0
2
-1746.8
4225.3
0.0
6′
2888.4
1797.8
-1200.0
3
-1034.8
1902.6
0.0
7′
4065.6
3146.7
-1200.0
4
-871.5
916.0
0.0
8′
3512.200
3979.600
-1200.0
5
2755.7
806.6
0.0
9′
3230.200
4403.900
-1200. 0
6
2888.4
1797.8
0.0
10′
2410.700
4976.900
-1200.0
顶点的实测坐标（设计坐标系下）及其与设计坐标之差值 单位：mm
点编号
X
Y
Z
dX
dY
dZ
dP
1
-894.2
4754.0
-2.8
2.6
1.8
-2.8
4.2
2
-1748.2
4225.3
2.0
-1.4
0.0
2.0
2.4
3
-1037.3
1902.7
-2.0
-2.5
0.1
-2.0
3.2
4
-868.7
914.8
-1.0
2.8
-1.2
-1.0
3.2
5
2758.1
806.5
-1.6
2.4
-0.1
-1.6
2.9
6
2888.3
1800.6
1.3
-0.1
2.8
1.3
4.0
5′
2754.6
804.6
-1201.1
-1.1
-2.0
-1.1
2.6
6′
2887.0
1798.2
-1198.4
-1.4
0.4
1.6
2. 2
7′
4066.1
3144.5
-1198.5
0.5
-2.2
1.5
2.7
8′
3510.4
3979.4
-1199.4
-1.8
-0.2
0.6
1.9
9′
3230.4
4402.1
-1201.1
0.2
-1.8
-1.0
2.1
10′
2409.5
4979.3
-1201.5
-1.2
2.4
-1.5
3.0
注：dX、dY、dZ分别为顶点之实测坐标（设计坐标系下）与设计坐标在X、Y、Z轴向的差值，dP为上述三个分量的均方根。
通过以上的做法，可以准确地判断出构件空间形位的误差，从而有力地保证了复杂构件的系列施工要求。
iii. 原材料的质量控制和验收方案
1. 原材料性能指标
1) 低合金高强度结构钢Q345B化学成份、力学性能如下：
牌号
厚度
mm
屈服强度σs Mpa
抗拉强度σbMpa
延伸率δ%
冲击功
Akv/J-20℃
180°弯曲试验
Q345B
0~16
345
470~630
21
34
D=2a
D=3a
C%
Si%
Mn%
P%
S%
V%
Nb%
Ti%
0.20
≤0.55
1.0~1.6
≤0.04
≤0.04
0.02~0.15
0.015~0.06
0.02~0.2
2) Q345GJ高层建筑结构用钢板的化学成分（YB4104-2000）

3) DIN17182铸钢GS-20Mn5钢铸件性能指标
钢铸件应按照《铸钢件超声探伤及质量评级方法》（GB/T7233-1987）进行超声波探伤，超声波探伤质量等级为I级，而对于无法进行超声波探伤的部位可用磁粉或渗透探伤，磁粉及渗透探伤质量等级为I级，磁粉探伤应符合GB/T9444-1998，渗透探伤应符合GB/T9443-1998。
GS-20Mn5N铸钢件化学成分（%）
牌号
C
Si
Mn
P
S
Cr
Mo
Ni
GS-20Mn5
0.17~0.23
≤0.60
1.00~1.50
≤0.020
≤0.015
≤0.3
≤0.15
≤0.40
GS-20Mn5N铸钢件力学性能
牌号
热处理状态
铸件壁厚(mm)
屈服强度(Mpa)
抗拉强度(Mpa)
延伸率（%）
冲击功（J）
GS-20Mn5N
正火
≤50
≥360
500~650
≥24
≥70
>5≤100
≥360
500~650
≥24
≥50
>100≤160
≥280
500~650
≥22
≥40
4) 中厚板Z向性能
对于40mm以上的钢板，因此对钢板的厚度方向（Z向）的抗层状撕裂的性能要求要当高，厚度在40mm以上的各类钢板进行100%UT探伤，检验其Z向性能。其材质应符合GB/T5313《厚度方向性能钢板》，对于此类钢板，我们将不但要求生产厂家提供《质量合格证明》，还要对进厂钢板进行复检和提交验收报告，并依据JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》进行拉伸、弯曲、V型缺口冲击、Z向性能和熔炼分析。对于超过42mm~ 100mm的钢板Z向性能要求依次要达到Z12、Z25、Z35级，其各项指标需达下以下的要求。
厚度方向性能级别
断面收缩率ψ2：%
三个试样平均值
单个试样值
Z15
≥15
≥10
Z25
≥25
≥15
Z35
≥35
≥25
2. 原材料验收方案
1) 钢材的验收方案
一般规定：
本验收方案适用于广州大剧院钢结构各分项工程实施场的主要材料的进场验收。
进场验收的检验批应与各分项工程检验批一致。

主控项目：
钢材、钢铸件的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。
检查数量：全数检查。
检验方法：检查质量合格证明文件、标志及检验报告等。
本工程材料主要采用Q345B、Q345GJC与Q345GJCZ15钢材其质量标准应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591）和《高层建筑结构用钢板》（YB4104）的要求。应保证材料的抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性合格，并应保证S、P、C含量符合要求。
钢材应满足《建筑抗震设计规范》（GB50011）的要求，钢材的抗拉强度与屈服强度的比值不应小于1.20，钢材应具有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20％。钢材应具有良好的可焊性，同时应具有冷弯试验的合格保证。
钢板Z向性能检测
对有厚度方向性能要求的钢板，应逐张进行超声波检验，检验方法按国家规范GB/T2970执行。
30mm以上厚板的焊接，为防止在厚度方向出现层状撕裂，宜在下料后和焊接前，对母材焊道中心线两侧各2倍板厚加30mm的区域进行UT检查，母材中不得有裂纹、夹层等缺陷。
2) 钢材的复验
钢材工艺性能、力学性能（抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯、硬弯、冲击）检测；首批（600t以内）由同一厂家、同一牌号、同一质量等级、同一品种、同一交货状态及同一规格组成的钢材，按60吨为一批取样抽查复验，不足60吨按60吨计。以后允许同一牌号、同一质量等级、同一品种、同一冶炼和浇铸方法，不同炉罐号组成的混合批，主体结构取每150吨为一批号，次结构取每300吨为一批号，在用量大的钢材中取样进行复验。
钢板化学成分检测：
抽检比例按同一牌号、同规格、同炉罐、同交货状态的每60吨为一验收批，不足60吨按60吨计。
检查数量：全数检查。
检验方法：检查复验报告及超声检验报告。

一般项目：
热轧钢板、钢带厚度允许偏差按《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、垂直和允许偏差》（GB709）的有关规定执行。
钢板的不平度按《高层建筑结构用钢板》（GB4104）的有关规定执行。
检验数量：每一品种、规格的钢板抽查5处。
检验方法:用游标卡尺或测厚仪量测。
其他型材的规格尺寸及允许偏差应符合其相应标准的要求。
检验数量：每一品种、规格的型钢抽查5处。
检验方法：用钢尺和游标卡尺量测。
钢材表面外观质量应符合国家现行有关标准的规定外，尚应符合下列规定：
当钢材的表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度负允许偏差的1/2；
钢材表面的锈蚀等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923规定的B级及B级以上；
钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷。
检查数量：全数检查。
检验方法：观测检查。
3) 焊接材料的验收方案
主控项目：
焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准要求和设计要求。
检查数量：全数检查。
检验方法:检查焊接材料的质量合格证明文件、中文标志及检验报告等。
本工程中采用的焊接材料应按批号进行抽样复验，其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。
检查数量:全数检查。
检验方法：检验复验报告。
一般项目：
焊条外观不应有药皮脱落，焊芯生锈等缺陷；焊剂不应受潮结块。
检验数量:按量抽查1%，且不应少于10包。
检验方法：观察检查。

CO2气体质量应符合标准中优等品的要求，CO2含量≮99.9％，水蒸汽与乙醇总含量≯0.005％。并不得检出液态水。
4) 连接用紧固件的验收方案
钢结构连接用高强度大六角螺栓连接副、大六角摩擦型高强度螺栓连接副、普通螺栓等紧固标准件及螺母、垫圈等标准配件，其品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。高强度大六角头螺栓连接副和大六角摩擦型高强度螺栓连接副出厂时应分别随箱带有扭矩系数和紧固轴力（预拉力）的检验报告。
检查数量：全数检查。
检验方法：检查产品的质量合格证明文件、中文标志及检验报告等。
5) 高强度螺栓
高强度螺栓性能等级为10.9级，采用钢号及螺母、垫圈的使用组合应符合《钢结构用高强度螺栓大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》（GB1228-1232）或《钢结构用抗大六角摩擦型高强度螺栓连接副》（GB/T3632-3633）的规定。高强度螺栓的设计预拉力值按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）的规定采用，高强度螺栓连接钢材的摩擦面应进行喷砂处理，抗滑移系数μ≥0.45。连接板的材料与强度较高的母材相同。除注明者外，均采用大六角头摩擦型高强度螺栓。
6) 高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数检验
抽检比例按工程量每2000吨为一批，不足2000吨按一批计。选用两种及两种以下表面处理工艺时，每种处理工艺应单独检验，每批三组试件。
7) 强螺栓、螺母、垫圈机械性能检测
抽检比例同一批高强螺栓、螺母、垫圈组成的连接副为同批连接副，连接副最大批量为3000套，按批抽8套连接副做扭矩系数试验，再分别取3个螺栓做楔负荷试验，8个螺母做保证载荷试验，20个螺母做硬度试验，20个垫片做硬度试验。