A座焊接工艺评定计划.doc

东南国际航运中心总部大厦（37#地块）A、B座工程
A座焊接工艺评定计划

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日 期：
中建三局集团有限公司

目 录
第1章 总则 1
1.1 焊接工艺评定说明 1
1.2 适应范围 1
1.3 编制依据 1
1.4 试验计划及场所安排 2
1.5 缩略语、代号 2
第2章 基本事项 3
2.1 工程各个部位的钢构件使用的钢材的等级 3
2.2 焊接工艺评定用钢板板厚及覆盖范围 3
2.3 焊接工艺评定用钢板化学成分及力学性能 3
2.4 焊接工艺评定用焊接材料焊丝化学成分及熔敷金属力学性能 4
2.5 焊接工艺评定项目列表 5
2.6 接头示意图 9
第3章 试件的焊制 10
3.1 试件的焊接： 10
3.2 焊接设备 10
3.3 焊接工艺参数 10
3.4 预热、后热及层间温度要求 10
第4章 焊缝的外观测试与检验 12
4.1 焊缝的外观检查 12
4.2 无损检测 12
4.3 试样性能试验及合格判定 13
第5章 检验试样的制备 14
第6章 检测机构 15
第7章 记录与报告 15

第1章 总则
1.1 焊接工艺评定说明
1、本计划是根据本工程设计院施工图纸出现的节点形式、焊接位置与材质并结合《钢结构焊接规范》（GB 50661-2011）的规定而编制。
2、对于实际制作中后续可能出现的其他材料、接头形式及焊接方法而本计划尚未包含的，将根据情况另行补充工艺评定。
3、本计划先报业主监理工程师及总包审批，再根据批准的工艺评定方案，模拟实际的工作环境与条件进行评定。
4、焊接工艺评定完成，试验内容、过程、结果得到工程监理认可后，编制焊接工艺，并以此为依据，编制指导工厂制作及现场安装钢构件焊接实施的焊接工艺卡WPS。
5、其中1~18项为公司制作过的相似节点的焊接工艺评定(详见：2.5 焊接工艺评定项目列表)。
1.2 适应范围
本计划适用于东南国际航运中心总部大厦（37#地块）A、B座工程工厂制作与现场安装中出现的节点形式、焊接位置与材质范围。
1.3 编制依据
1、本工程招投标技术文件要求、设计图纸
2、《钢结构焊接规范》（GB 50661-2011）
3、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）
4、《钢结构工程施工质量验收规程》（GB50205-2001）
5、《碳钢药芯焊丝》（GB/T 10045-2001）
6、《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB/T11345-89）
7、《焊接接头拉伸试验方法》（GB2651-1989）
8、《焊接接头弯曲及压扁试验方法》（GB2653-1989）
9、《焊接接头冲击试验方法》（GB2650-1989）
10、《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591-2008）
11、《建筑结构用钢板》（GB∕T 19879-2005）
1.4 试验计划及场所安排
序号
事项
日期（2014）
投入人工
场所
备注
1
试板下料
待定
2
下料车间
如本工程有新做焊评将按照左表程序进行
2
试板焊接
待定
2
焊培中心
3
试板UT
待定
1
焊接中心
4
试样加工
待定
4
金加工车间
5
理化实验
待定
3
理化试验中心
6
理化报告开具
待定
3
理化试验中心
7
焊评报告(PQR)开具
待定
1
焊接试验中心

1.5 缩略语、代号
半自动药芯焊丝气体保护焊...............FCAW-G

第2章 基本事项
2.1 工程各个部位的钢构件使用的钢材的等级
表2-1-1 本工程部分钢材结构部位及等级
钢材使用部位
板厚
材质
备注
A座钢结构
10mm
Q345B
各材质对应的焊接接头形式、母材、板厚、焊接方法以及焊接位置等详见2.5焊接工艺项目列表
14mm
Q345B
20mm
Q345B
25mm
Q345B
28mm
Q345B
30mm
Q345B
38mm
Q345B

2.2 焊接工艺评定用钢板板厚及覆盖范围
表2-2-1 工艺评定板厚及覆盖范围
序号
钢材牌号
试件厚度(mm)
工程适应厚度范围（mm）
气保焊
Q345GJC
25mm
3-50mm
埋弧焊
Q345GJC
25mm
3-50mm
电渣焊
Q345GJC
25mm
3-50mm
注：根据《钢结构焊接规范》GB50661-2011中第6.2.1条“同种牌号钢材中，质量等级高的钢材和替代质量等级低的钢材”规定，Q345GJC可替代Q345B。
2.3 焊接工艺评定用钢板化学成分及力学性能
表2-3-1 工艺评定钢材化学及力学性能
钢材
牌号
化学元素
C
Si
Mn
S
P
Q345GJC
≤0.20
≤0.55
≤1.60
≤0.015
≤0.020

表2-3-2 焊接工艺评定钢板力学性能
牌号
质量
等级
屈服强度（MPa）
抗拉强度（MPa）
伸长率（%）
冲击功（J）
钢板厚度
6~16
>16~35
>35~50
>50~100
/
/
温度℃
不小于
Q345GJC
≥345
345-465
335-455
325-445
490-610

≥21
0
34

2.4 焊接工艺评定用焊接材料焊丝化学成分及熔敷金属力学性能
表2-4-1 焊丝化学成分
焊丝型号
化学成分（%）
规范
C
Mn
Si
S
P
E501T-1
≦0.18
≦1.75
≦0.90
≦0.03
≦0.03
GB/T 10045-2001
H10Mn2
≦0.12
1.50-1.90
≦0.07
≦0.035
≦0.035
GB/T 12470-2003

表2-4-2 焊丝熔敷金属力学性能：
焊丝
型号
力学性能
其他
焊丝对应使用母材强度等级
抗拉强度（MPa）
屈服强度（MPa）
伸长率(%)
冲击功(J)及温度℃
保护气体或焊剂
规范
厂家
E501T-1
≥480
≥400
≥22
≥27
（-20℃）
CO2
GB/T 10045-2001
金桥
Q345B、Q345GJC
焊接
H10Mn2
≥400
480-660
≥22
≥27
（-20℃）
Sj101
GB/T 12470-2003
大西洋
Q345B、Q345GJC
焊接

2.5 焊接工艺评定项目列表
序号
焊接
方法
材质
焊接
材料
示意图
焊接
位置
工艺评定
编号
焊接位置
覆盖范围
厚度
覆盖范围
备注
1
CO2气体保护焊
Q345GJC
25mm
E501T-1
Φ1.2

BH
HN195-1
1、 可以覆盖对接接
头的平焊、横焊位置
2、 可以覆盖有衬垫
单面焊全熔透接头形式。
3-50mm
以往工程覆盖
2
CO2气体保护焊
Q345C
25mm
E501T-1
Ф1.2

BH
HN198-1
1、可以覆盖对接接
头的平焊、横焊位置
2、可以覆盖反面清根双面焊全熔透接头形式。
3-50mm
以往工程覆盖
3
CO2气体保护焊
Q345GJC
25mm
E501T-1
Φ1.2

BV
HN195-2
1、 可以覆盖对接接
头的立焊位置
2、 可以覆盖有衬垫
单面焊全熔透接头形式
3-50mm
以往工程覆盖
4
CO2气体保护焊
Q345C
25mm
E501T-1
Ф1.2

BV
HN198-2
1、可以覆盖对接接
头的立焊位置
2、可以覆盖反面清根
双面焊全熔透接头形式。
3-50mm
以往工程覆盖
5
埋弧焊
Q345GJC
25mm
H10Mn2+SJ101
Φ5

BF
HN195-3
1、 可以覆盖对接接
头的平焊位置
2、 可以覆盖有衬垫
单面焊全熔透接头形式
3-50mm
以往工程覆盖
6
CO2气体保护焊
Q345GJC
25mm
E501T-1
Φ1.2

XH
HN195-4
1、 可以覆盖T形接
头、十字接头的平焊位置
2、 可以覆盖有衬垫
单面焊全熔透接头形式
3-50mm
以往工程覆盖
7
埋弧焊
Q345GJC
25mm
H10Mn2+SJ101
Φ5

XF
HN195-6
1、可以覆盖T形接头、十字接头的平焊位置
2、可以覆盖有衬垫单面焊全熔透接头形式
3-50mm
以往工程覆盖
8
埋弧焊
Q345GJC
24mm
H10Mn2+SJ101
Φ5

TF
HN173-9
1、可以覆盖T形接头平焊位置
2、可以覆盖有衬垫单面焊全熔透接头形式
3-48mm
以往工程覆盖
9
CO2气体保护焊
Q345C
25mm
E501T-1
Ф1.2

TF
HN198-3
1、可以覆盖T形接头平焊位置
2、可以覆盖有衬垫单面焊全熔透接头形式
3-50mm
以往工程覆盖
10
CO2气体保护焊
Q345GJC
25mm
E501T-1
Φ1.2

XV
HN195-5
1、可以覆盖T形接头、十字接头的立焊位置
2、可以覆盖有衬垫单面焊全熔透接头形式
3-50mm
以往工程覆盖
11
CO2气体保护焊
Q345GJC
24mm
E501T-1
Φ1.2

TV
HN173-3
1、 可以覆盖T形接头立焊位置
2、可以覆盖反面清根
双面焊全熔透接头形式
3-48mm
以往工程覆盖
12
CO2气体保护焊
Q345GJC
24mm
E501T-1
Φ1.2

TV
HN173-28
1、可以覆盖T形接头立焊位置
2、可以覆盖有衬垫单面焊全熔透接头形式
3-48mm
以往工程覆盖
13
电渣焊
Q345GJC
25mm
ER50-6
Φ1.6

TF
HN195-28
T形接头电渣焊
18.75-27.5mm
以往工程覆盖
14
栓钉焊
Q345GJC
24mm
ML15
φ19*100

TF
HN173-29
T形接头栓钉焊
18-48mm
以往工程覆盖
15
CO2气体保护焊
Q345B
φ159*10
E501T-1
Φ1.2

6G
HN199-1
管对接
3-20mm
以往工程覆盖
16
CO2气体保护焊
Q345B
Φ299*16
E501T-1
Φ1.2

6G
HN199-2
管对接
3-32mm
以往工程覆盖
17
CO2气体保护焊
Q345B
φ159*10
E501T-1
Φ1.2

相贯线
HN199-3
管相贯
3-20mm
以往工程覆盖
18
CO2气体保护焊
Q345B
Φ299*16
E501T-1
Φ1.2

相贯线
HN199-4
管相贯
3-32mm
以往工程覆盖

注：1、对于实际制作中后续可能出现的其他材料、接头形式及焊接方法而本计划尚未包含的，将根据实际情况另行补充工艺评定，相关过程请监理见证。
2、根据《钢结构焊接规范》GB50661-2011中第6.2.1条的规定，Q345GJC可替代Q345B。

2.6 接头示意图
接头形式
示意图
代表上表
序号
覆盖原设计图中
对接反面清根双面焊

HN195-1
HN195-2
HN195-3
1-7、21-27、44-45
对应板厚、焊接方法及焊接位置
对接单面垫板焊

HN198-1
HN198-1
1-7、21-27、41-42、46
对应板厚、焊接方法及焊接位置
十字接头反面清根双面焊

HN195-4
HN195-5
HN195-6
8-12、28-32、47
对应板厚、焊接方法及焊接位置
T形接头单面垫板焊

HN173-3
8-12、28-32、47
对应板厚、焊接方法及焊接位置
T形接头反面清根双面焊

HN173-9
HN198-3
HN173-28
8-12、28-32、47
对应板厚、焊接方法及焊接位置
T形电渣焊

HN195-28
24
管对接垫板焊

HN199-1
HN199-2
结施-T12：典型节点详图(二)，7-8节点形式
管管相贯

HN199-3
HN199-4
结施-T12：典型节点详图(二)、7-8节点形式

第3章 试件的焊制
3.1 试件的焊接：
试件的焊接由中建三局技能熟练的焊工进行焊接加工，焊工具备相应的焊接方法的焊接资质且应具有Q345焊接资质。
3.2 焊接设备
本工程焊接工艺评定需要以下设备且设备运行正常在检验期内。
表3-2-1 焊接设备型号及数量
焊接方法及设备
设备型号
设备数量
备注
CO2气体保护焊
KRⅡ-500
2
设备需运行正常有计量标签
埋弧自动焊
ZD5-1250
1
预热
烘枪
1
后热
红外线温控
1
测温
红外线测温枪
1

3.3 焊接工艺参数
表3-3-1 CO2气体保护焊工艺参数
焊接方法
焊接位置
规格（mm）
电流（A）
电压（V）
焊速
CO2药芯焊丝气体保护焊
平焊（打底）
￠1.2
260-270
26-30
24-28
平焊（填充）
￠1.2
265-280
28-32
26-30
平焊（盖面）
￠1.2
260-270
30-32
24-28
埋弧自动焊
打底层
￠5
550~650
25~28
26~30
填充层
￠5
650~850
28-34
28~35
盖面层
￠5
650~750
28-32
28~35

3.4 预热、后热及层间温度要求
预热温度和道间温度应根据钢材的化学成分、接头的拘束状态、热输入大小、熔敷金属含氢量水平及所采用的焊接方法等因素综合考虑确定或进行焊接试验以确定实际工程结构施焊时的最低预热温度。
表3-4-1 常用结构钢材最低预热温度要求
常用钢材牌号
接头最厚部件的板厚t （mm）
t＜20
20≤t≤40
Q345B
/
40

焊接过程中，最低道间温度应不低于预热温度；静载结构焊接时，最大道间温度不宜超过250℃；焊前预热及道间温度的保持宜采用电加热法、火焰加热法和红外线加热法等加热方法进行，并采用专用的测温仪器测量；
预热的加热区域应在焊缝坡口两侧，宽度应为焊件施焊处板厚的1.5倍以上，且不小于100mm；预热温度宜在焊件受热面的背面测量，测量点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处；当采用火焰加热器预热时正面测温应在火焰离开后进行。
当要求进行焊后消氢处理时，应符合下列规定进行：
后热温度应为200~250℃，保温时间应依据工件板厚按每25mm板厚不小于0.5h、且总保温时间不得小于1h确定。达到保温时间后应缓冷至常温；后热处理应于焊后立即进行。后热的加热范围为焊缝两侧各100mm，温度的测量应距焊缝中心线50mm处进行。焊缝后热达到规定温度后，用石棉布或保温棉等将焊缝按规定时间保温，然后使焊件缓慢冷却至常温。

第4章 焊缝的外观测试与检验
4.1 焊缝的外观检查
对接、角接及T形等接头外观检查要求：
用不小于５倍放大镜检查试件表面，不得有裂纹、未焊满、未熔合、焊瘤、气孔、夹渣等超标缺欠；焊缝咬边总长度不得超过焊缝两侧长度的15％，咬边深度不得超过0.5mm；
焊缝外形尺寸应符合表4-1-1和一级焊缝的要求。试件角变形可以冷矫平，试件长度足够时可以避开焊缝缺欠位置取样。
表 4-1-1 对接、角接及T形接头焊缝外形尺寸允许偏差（mm）
焊缝余高偏差
焊缝宽度比坡口每侧增宽
角焊缝焊脚尺寸
偏差
焊缝表面
凹凸高低差
焊缝表面
宽度差
不同宽度（B）的对接焊缝
角
焊
缝
对接与角接组合焊缝
差值
不对称
在25mm焊缝长度内
在150mm焊缝长度内
B<15 时为0~3，
15≤B≤25时为0~4，25＜B时为0~5
0~3
0~5
1~3
0~3
0~1+0.1倍焊脚尺寸
≤2.5
≤5

4.2 无损检测
试件的无损检测应在外观检验合格后进行，无损检测方法根据设计要求确定。射线探伤应符合现行国家标准《金属熔化焊焊接接头射线照相》GB/T 3323 的规定，焊缝质量不低于BⅡ级；超声波探伤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》GB 11345的规定，焊缝质量不低于BⅡ级。在焊接完成后24h后进行无损检测。
一级焊缝应进行100％的检测，其合格等级不应低于本规范B级检验的Ⅱ级要求。

表4-2-1 超声波检测缺欠等级评定
评定等级
检验等级
A
B
C
板厚t（mm）
3.5～50
3.5～150
3.5～150
Ⅰ
2t/3；最小8mm
t/3；最小6mm
最大40 mm
t/3；最小6mm
最大40mm
Ⅱ
3t/4；最小8mm
2t/3；最小8mm
最大70 mm
2t/3；最小8mm
最大50mm
Ⅲ
＜t；最小16mm
3t/4；最小12mm
最大90mm
3t/4；最小12mm
最大75mm
Ⅳ
超过Ⅲ级者

4.3 试样性能试验及合格判定
（1）拉伸试验
全部钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于21%；对接接头母材为同钢号时，每个试样的抗拉强度值应不小于该母材标准中相应规格规定的下限值；对接接头母材为两种钢号组合时，每个试样的抗拉强度应不小于两种母材标准相应规格规定下限值的较低者；厚板分片取样时，可取平均值。栓钉焊接头拉伸时，栓钉焊接头拉伸时，当拉伸试样的抗拉荷载大于或等于栓钉焊接端力学性能规定的最小抗拉荷载时，则无论断裂发生于何处，均为合格。
（2）冲击试验
焊缝中心及热影响区粗晶区各三个试样的冲击功平均值应分别达到母材标准规定或设计要求的最低值并允许一个试样低于以上规定值，但不得低于规定值的70％。
（3）弯曲试验
对接接头弯曲试验：试样弯至180°后应符合下列规定：各试样任何方向裂纹及其它缺欠单个长度不大于3mm；各试样任何方向不大于3mm的裂纹及其它缺欠的总长不大于7mm；四个试样各种缺欠总长不大于24mm。
（4）宏观酸蚀酸蚀试验
试样接头焊缝及热影响区表面不应有肉眼可见的裂纹、未熔合等缺欠，并应测定根部焊透情况及焊脚尺寸、两侧焊脚尺寸差、焊缝余高等。

第5章 检验试样的制备
接头检验式样的加工应该符合下列规定;
（1）每个试样取样前均应做好标记移植，将原试板的评定号及试验类型的代号移植于每个试样。
（2）拉伸试样的加工应符合现行国家标准《焊接接头拉伸试验方法》GB/T 2651的规定，根据试验机能力可采用全截面拉伸试样或沿厚度方向分层取样。分层取样时试样厚度应覆盖焊接试件的全厚度。按试验机的能力和要求加工；
（3）弯曲试样的加工应符合现行国家标准《焊接接头弯曲试验方法》GB/T 2653的规定。焊缝余高或衬垫应采用机械方法去除至与母材齐平，试样受拉面应保留母材原轧制表面。当板厚大于40mm时可分片切取，试样厚度应覆盖焊接试件的全厚度；
（4）冲击试样的加工应符合现行国家标准《焊接接头冲击试验方法》GB/T 2650的规定。其取样位置单面焊时应位于焊缝正面，双面焊时应位于后焊面，与母材原表面的距离不大于2mm；热影响区冲击试样缺口加工位置应符合图5-1.4-1的要求，不同牌号钢材焊接时其接头热影响区冲击试样应取自对冲击性能要求较低的一侧；不同焊接方法组合的焊接接头，冲击试样的取样应能覆盖所有焊接方法焊接的部位。
（a）焊缝区缺口位置 (b) 热影响区缺口位置
图5-1.4-1对接接头冲击试样缺口加工位置示意图 图5-1.5-1角接接头宏观酸蚀酸蚀试样示意
注：热影响区冲击试样根据不同焊接工艺，缺口轴线至试样轴线与熔合线交点的距离S=0.5~1mm，并应尽可能使缺口多通过热影响区。
（5）宏观酸蚀酸蚀试样的加工应符合图5-1.5-1的要求。每块试样应取—个面进行检验，不得将同一切口的两个侧面作为两个检验面。

第6章 检测机构
焊接工艺评定试板的无损检测以及力学性能由江苏钢建金属制品检测有限公司进行检测,驻厂监理见证。

第7章 记录与报告
焊接工艺评定的实施过程监理工程师现场见证。检测机构出具检验报告，焊接工艺评定试验完成后，根据试验结果整理焊接工艺评定报告（包括焊接工艺指导书、评定记录、检测结果、工艺评定试板用材质量证明文件），并报质量监督验收部门和有关单位审查备案。