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工程钢结构工程施工组织设计

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目 录

第一章: 施工组织设计编制说明………………………………………………….2
第二章: 工程概况及简要说明…………………………………………………….3
第三章: 钢结构主要施工方法…………………………………………………….6
第四章: 质保体系和质量保证措施……………………………………………....38
第五章: 技术先进性、 机械设备的适用性………………………………..……..40
第六章: 工程材料进场计划和委托加工计划……………………………………43
第七章: 施工进度计划保证措施、 劳动力安排…………………………………44
第八章: 特殊气候施工措施…………………………………………..….……….47
第九章: 安全生产、 文明施工保证措施…………………………………………48
第十章 文明施工、 环境保护、 社会治安的保证措施……………………...…...54

第一章 施工组织设计编制说明
1.1 编制依据
1、 **设计事务所, 苏州市建筑设计研究院关于《**工程》钢结构部分设计图, 以及设计图纸中的有关规定和采用的标准图集。
2、 《**工程钢结构屋架招标书》中的投标须知。
3、 本公司的施工能力、 经验和生产资源。
4、 本公司质量保证体系及运行程序。
1.2编制应用的施工规范及规程
1、 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-
2、 《钢结构设计规范》GB50017－
3、 《建筑钢结构焊接与验收规程》JGJ81-
4、 《碳钢焊条》GB/T5117
5、 《低合金钢焊条》GB/T5118
6、 《熔化焊用钢丝》GB/T14957
7、 《气体保护电弧焊用碳钢、 低合金钢焊丝》GB/T8110
8、 《高强度螺栓连接应用技术规程》JGJ82-91
9、 《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99
10、 《建筑施工高空作业安全技术规程》JGJ80-91
11、 《施工现场临时用电安全技术规程》JGJ46-
12、 《建筑机械使用安全操作规程》JGJ33-86

第二章 工程概况及简要说明
2.1钢结构概况
工程名称

工程地址

建设单位

设计单位
**建筑事务所、 苏州市建筑设计研究院
钢结构工程
基本特点
1、 大部分屋面采用钢结构屋架, 基本形式为人字形结构, 侧面开天窗, 用于采光。
2、 斜屋面坡度均为50%, 上铺石材, 荷载较大。
3、 较多部位采用滚轴支座, 减小侧向推力对墙体的影响。
4、 钢结构加工、 安装精度要求很高, 节点形式多样。
建筑面积
钢结构屋面面积约为5000平方米
建筑跨度
尺寸基本模数为1350mm, 多数桁架跨度为8100mm
结构类型
组合截面钢桁架
基础情况
基础锚栓直径M20, 安装后采用环氧砂浆二次浇灌。
围护构造
屋顶保温采用30 mm厚欧文斯B1级保温板、 屋面采用石材屋面
涂装要求
钢材表面采用喷砂除锈处理达Sa2.5级, 环氧富锌防锈漆二道。
防火等级
一级防火要求, 钢柱3.0 h,梁2.0h, 檩条1.5h, 外观质量需达到金属质感
2.2钢结构工程特点
1、 **钢构工程造型复杂, 形式多样, 有H型钢梁组成的人字型屋架, 有Φ89mm+T型钢的组合截面, 又有庭阁式管结构房屋骨架, 还有平面桁架组成的空间结构以及钢梁、 檩条等相应节点构造, 标高复杂, 变化较大。
2、 钢屋架一端采用专业厂家设计的滚轴式支座, 另一端采用简支的结构形式, 允许结构自由滑动15mm。
3、 本工程钢结构制作对象有相贯焊接, 且外露部分要求已艺术品的标准进行焊缝的打磨处理, 已获得良好的外观效果。
4、 该钢结构工程总体要求较高, 必须精工细作, 达到贝氏设计的要求, 这是本工程的质量重点, 因此必须作好结构的深化设计工作, 才能满足制作、 安装的设计要求。
5、 该工程防火涂料的施工除满足正常的防火要求外, 应达到较好的观感质量, 完成后的防火涂料表面需要有金属质感, 需要有较好的装饰效果, 对防火涂料的施工工艺
提出了新的要求。
6、 本工程根据总包施工顺序划分为A、 B、 C三个施工区域, 当前B、 C区混凝土结构基本完工, 预埋已完成, 具备钢结构安装条件, A区正进行基础顶板施工, 预计9月初具备钢结构安装条件。
7、 ”**工程”为苏州一建总承包施工, 钢结构专业施工应服从总包的指导和合理安排, 并积极与其它工种配合、 协调。
2.3技术要求
2.3.1材质要求
热轧H型钢、 无缝钢管、 焊接H型钢、 T型梁、 箱型截面梁、 柱均采用采用Q345B, 连接部位采用10.9级摩擦型高强螺栓; 屋面檩条为方管截面, 材质为Q235B, 方管支撑系统为Q235B。屋面保温采用30mm厚保温板(欧文斯科宁、 阻燃等级为B1级)。
2.3.2 焊接要求
1、 为满足焊缝的质量与良好的外观效果, 组合截面均采用采用自动埋弧焊接, 局部无法使用埋弧焊时应采用CO2气体保护焊, 相贯焊接焊缝及对接焊缝等级应达到二级, 其它焊缝的外观质量检查应达到二级焊缝质量标准。焊缝坡口形式及焊角尺寸如下图:

2、 因本工程中Φ89mm+T型钢的结构形式较多, 圆管相贯线的成型质量较为关键, 一方面需满足结构上全熔透的要求, 另一方面又要满足相贯线的圆滑与优美的过渡曲线, 相贯线焊缝坡口形式及焊角高度要求如下图:

2.3.3 构件安装精度要求
1、 该钢结构工程所有尺寸均符合模数要求, 装修材料的均需满足建筑模数的需要, 精度以毫米计算, 这就对钢结构骨架的安装精度提出了极高的要求, 钢结构的安装精度要远远超出国家现有的验收规范及行业标准。
2、 为保证结构最后成型尺寸, 需要对每一个轴线及标高进行复测, 精心施工, 对土建施工出现的允许偏差应及时的分散及吸收, 避免出现累积误差过大的现象, 导致后继工种的施工困难。

第三章 钢结构主要施工方法
3.1准备工作
3.1.1钢构件制作技术准备
1、 在钢结构制作前熟悉图纸, 了解设计要求。在熟悉图纸的基础上对设计图纸进行会审工作。明确制作和加工顺序、 检查需用特殊材料的种类、 规格和数量, 分析资源来源和可供程度。
2、 编制工艺规程和工艺方面的技术组织措施。
3、 制订工艺流程卡, 按产品逐个零件编制具体规定, 零部件在整个加工过程中所需经过的路线, 使用的设备和工艺。
3.1.2 材料的准备
1、 本工程钢构件采用Q345B钢制作, 焊条焊丝质量标准应符合《碳钢焊条》GB/T5117、 《低合金钢焊条》GB/T5118、 《熔化焊用钢丝》GB/T14957、 《气体保护电弧焊用碳钢、 低合金钢焊丝》GB/T8110等国家标准的要求。
2、 对材料验收须按照, 《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205- )对材料的要求验收: 钢材应具有质量工程证明书, 并应符合设计的要求。当对钢材的质量有疑义时, 应按国家现行有关标准的规定进行抽样检验, 其结果应符合国家标准的规定和设计文件的要求方可采用。
3、 钢材表面有锈蚀、 麻点和划痕等缺陷时, 其深度不得大于该钢材厚度负偏差值的1/2
4、 钢材表面锈蚀等级应符合现行国家标准《涂装前表面锈蚀等级和除锈等级》规定。
5、 连接材料(焊条、 焊丝、 焊剂)、 高强度螺栓等, 以及涂料(底漆和面漆等)均应具有出厂质量证明书, 并应符合设计的要求和国家现行有关标准的规定
6、 严禁使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条、 受潮结块或已熔烧过的焊剂以及锈蚀、 碰伤或混批的高强度螺栓。
7、 防腐油漆应符合设计要求和有关标准的规定, 并应有产品质量证明书及使用说明。
3.1.3作业条件准备
1、 本公司将有资深工程师联合设计院与业主对钢结构工程进行研讨, 进一步优化施工方案, 提高工程质量, 缩短工期, 降低成本。
2、 对制作和安装实行工艺化管理。在制作和安装前根据设计文件和施工图的要求编制工艺规程和安装施工方案, 使每道工序用工艺来保证
3、 在制作和安装过程中, 严格按工序检验, 合格后, 下一道工序方可进行。
4、 制作安装和质量检验所用的钢尺等计量器具应具有相同的精度, 并定期送计量部门检。
5、 焊工经过考试合格后方可施焊。停焊时间超过半年以上时, 应重新考核。
3.2钢结构的制作
3.2.1放样、 号料和切割
1、 放样:
首先, 在放样前应熟悉图纸, 并校对图纸各部分尺寸, 清除油污等不符合质量要求之处。放样时在钢平台上刷上粘白粉, 根据施工图中的具体技术要求, 按照1﹕1的比例尺寸和基准画线以及正投影的作图步骤, 画出构件的尺寸及真实图形。产品放样经验检查无误后, 采用0.5～1mm的薄钢板, 以实样尺寸为依据, 制出零件的样板。样板制出后, 必须在上面注明图号、 零件名称、 件数、 位置、 材料牌号、 规格及加工符号等内容。同时, 应妥善保管样板, 防止折叠和锈蚀, 以便进行校核。放样时, 铣、 刨的工件要考虑加工裕量为4～5mm。H型钢等焊接构件要按工艺要求预留焊接收缩余量, 沿焊缝长度纵向收缩率为0.03～0.20%, 沿焊缝宽度横向收缩率每条为0.5mm。对于长条开板用自动气割落料须放3mm加工余量。号料样板尺寸小于设计尺寸0.5～1.0 mm。

放样流程图:
审阅制造图
绘制样图
校核
制成样板、 样带
保管
YES
NO

2、 号料:
检查核对材料, 在材料上划出切割、 铣、 刨、 弯曲、 钻孔等加工位置; 打冲孔及标出零件编号。号料时应尽可能做到合理用材。发现材料上有疤痕、 裂纹、 夹层及厚度不足等缺陷时, 应及时与技术部门联系, 研究决定后再进行下料。钢材有弯曲和凹凸不平时, 应先矫直, 以防影响量尺的误差。
3、 切割
对H型钢的翼板、 腹板、 封头板、 连接板等采用自动直线切割机切割, 对零星的厚度小于12mm的加劲板、 连接板等采用剪板机剪切。
A、 剪切时应注意如下工艺要点:
a剪刀刃口必须锋利, 剪刀材料应为碳素工具钢或合金工具钢, 发现损坏或者迟钝需及时检修磨砺或调换。
b上下刀刃的间隙必须调节适当。间隙过大, 剪切时材料容易发生翻翘, 并造成切口断面粗糙和产生毛刺, 因此应根据板厚进行调正。剪切时, 将剪切线对准下刃口, 在剪板机上剪切时, 初剪的长度不宜过长。
c材料剪切后的弯扭变形, 必须进行矫正, 发现断面粗糙或带有毛刺, 必须修磨光洁。
B、 锯割机械施工中应注意: 型钢应预先经过校直, 方可进行锯切。锯切的构件, 先划出号料线, 然后对线锯切。
C、 气割操作时需注意的工艺要点:
a气割必须在检查确认整个气割系统的设备和工具全部运转正常, 并确保安全的条件下才能进行, 而且在气割过程中还应注意保持系统正常。气割时应该选择正确的工艺参数, 如割嘴型号、 氧气压力、 气割速度和预热火焰的能率等。
b气割前, 去除钢材表面的污垢、 油脂, 并在下面留出一定的空间, 以利于熔渣 的吹出。气割时, 割枪的移动应保持匀速, 割件表面距离焰心尖端以2～5mm为宜, 距离太近会使切口边沿熔化, 太远了, 热量不足, 易使切割中断。
c气割时, 必须防止回火。为了防止气割变形, 操作中应遵循下列程序: 在钢板上切割不同尺寸的工件时, 应先割小件, 后割大件。在钢板上切割不同开头的工件时, 应先割较复杂的, 后割较简单的。窄长条形板的切割, 长度两端留出50mm不割, 待割完长边后再割断, 或者采用多头气割机切割。
D、 零件的切割须达到如下的质量要求: 零件的切割线与号料线的允许偏差应符合如下规定:
人工切割 ±2.0mm
自动、 半自动切割 ±1.5mm

密切割 ±1.00mm
切割截面与钢材表面不垂直度不大于钢材厚度的10%, 且不得大于2.0mm。
3.2.2成型加工
1、 矫正
A、 普通碳素结构钢和低合金钢, 可用冷矫正和冷弯曲进行矫正, 矫正后钢材表面不应有明显的凹面和损伤, 表面划痕深度不宜大于0.5mm。
B、 钢材矫正后的允许偏差应符合GB50205- 规定。
C、 零件、 部件在冷矫正和弯曲时, 其曲率半径和最大弯曲矢高, 如设计无要求, 应符合GB50205- 规定。
D、 普通碳素结构钢和低合金结构钢在用加热法矫正时, 其加热温度严禁超过正火温度(900℃)
E、 零件热加工时, 加热温度控制在900～1000℃(钢材表面呈现淡黄色); 低合金结构钢温度下降到800℃之前(钢材表面呈现兰色)应结束加工, 并应使加工件缓慢冷却。
2、 边缘加工:
A、 对焊接坡口及加劲板、 腹板、 翼缘板等都需进行边缘加工。
B、 边缘加工采用半自动、 自动气割机坡口切割。焊接坡口加工尺寸的允许偏差符合国家标准《气焊、 手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口基本形式与尺寸》(GB985)和《埋弧焊焊缝坡口形式与尺寸》(GB986-80)中的有关规定。
3.2.3制孔及摩擦面处理
1、 本工程的高强螺栓孔采用钻模成孔。钻模采用经淬火的高碳钢套嵌入钢板中制成, 钻模上任意两孔间距离的允许偏差为±0.25mm。摩擦型高强度螺栓孔径比螺栓公称直径大1.5~2.0mm。
2、 高强度螺栓孔钻成后, 均须进行清孔及孔边倒棱, 高强度螺栓的母材应平直、 无飞边及毛刺。
3、 高强度螺栓制孔和孔距的允许偏差应符合 《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205- )的规定。
4、 摩擦面的处理方法应安设计要求进行喷砂处理, 其抗滑移系数=0.55。
5、 经过喷砂处理的摩擦面, 因在摩擦面范围内应覆盖保护材料, 以防止误涂油漆及污损, 污损必须彻底清除。
6、 经过喷砂处理的摩擦面, 不得有飞边、 毛刺、 焊疤或损伤。
7、 经过喷砂处理的摩擦面, 出厂前应按批作抗滑移系数试验, 最小值应符合设计要求μ=0.45, 出厂时应按批附三套与构件相同材质、 相同处理方法的试件, 有安装的单位复验抗滑移系数。在运输过程中试件摩擦面不得有损伤。
3.2.4组装工艺要求
1、 组装前, 施工人员必须熟悉构件施工图及有关的技术要求, 而且根据施工图要求复核其需组装零件的质量。
2、 由于原材料的尺寸不够, 或技术要求需拼接的零件, 一般须在组装前拼接完成。
3、 布置装配胎膜时须考虑预放焊接收缩余量及其它各种加工余量。
4、 组装出首批构件后, 必须由建设方、 监理公司质量检查部门共同进行全面检查, 经合格认可后方可进行继续组装。
5、 构件在组装过程中必须严格按工艺规定装配, 当有隐蔽焊缝时, 必须先预施焊, 并经检验合格后方可覆盖。
6、 为减少变形, 尽量采取小件组焊, 经矫正后再大件组装, 装配好的构件应立即用油漆在明显部位编号, 写明图号、 构件号和件数, 以便查找。
7、 主要的受力钢结构构件和复杂的节点部位须在工厂进行预拼装。
3.2.5焊接结构的组装要求
1、 焊接结构组装采用卡兰或铁锲子夹具, 可把两个零件夹紧在一起定位, 进行焊接。矫正夹具及拉紧器用于装配钢结构, 拉紧器用于拉紧两个零件之间的缝隙。
2、 定位点焊所用的焊接材料型号, 应与正式焊接的材料相同。
3、 H型钢的组装
A、 H型钢组装工艺流程:
开板→调直除锈→拼装点焊→自动焊接→去渣冷却→H型钢校直机校正
B、 组装前翼缘板与腹板等零件的复验, 必须使翼缘板与腹板等零件的平直度及弯曲保证小于1/1000的公差且不大于2mm的公差, 才可进入下道组装准备阶段。
C、 翼、 腹板装配区域用砂轮打磨去除其氧化层, 区域范围是装配接缝两侧30～50mm内。

D、 在地模上进行拼装, 并用夹具夹紧。
E、 对于H型钢组装, 要保持翼缘板与腹板的中心偏移≤2mm。
F、 组装成型后, 即送入自动埋弧生产流水线进行焊接。施焊前焊工应复查组装质量和焊缝区的处理情况, 如不符合要求, 应修整合格后方可施焊。焊接时应采用合理的施焊顺序(对角施焊法)和适用的焊丝、 焊剂、 焊接电流、 电压以减少焊接变形和焊接应力。焊接完毕后, 应清除熔渣等, 并在焊缝附近打上钢印。
G、 H型钢采用H型钢翼缘校正调直机进行校正, 组合截面钢梁采用火焰校正。
3.3 钢结构焊接工程
因本工程屋面荷载较大, 焊缝内在质量要求较高, 焊缝外在的观感质量不同于一般的钢结构工程, 针对本工程确定以下原则: 优先采用埋弧自动焊接, 局部能够采用CO2气体保护焊接, 尽量避免采用手工电弧焊, 并制定以下焊接工艺流程。
3.3.1 CO2气体保护焊
3.3.1.1施工准备
1、 技术准备
a)首次采用的钢材焊接工艺及须进行焊后热处理者, 应进行焊接工艺评定, 并根据工艺评定报告和施工图要求编制焊接工艺, 焊工应根据焊接工艺规定的要求进行焊接。
b)构件焊接程序宜按”先短后长”、 ”先横后纵” 及”先对焊后角焊” 的方法进行。
c)施焊前, 应检查焊件接缝处是否符合施工图的要求, 并按检验批划分要求进行检查, 对要求焊透的焊缝尚须认真修整组装定位点焊缝, 其表面清理后应露出金属光泽。
d)对于仅要求外观检验而不要求超声波检验的对接焊缝和组合焊缝, 施焊前, 对焊缝的坡口尺寸应经检验, 并做记录, 合格后方可施焊。
2、 材料要求
a)建筑钢结构用钢材及焊接材料的选用应符合设计图纸的要求, 并应具有钢厂和焊接材料厂出具的质量证明书或检验报告, 其化学成分、 力学性能和其它质量要求必须符合国家现行标准规定。当采用其它钢材和焊接材料替代设计选用的材料时, 必须经原设计单位同意。
b)钢材的成分、 性能复验应符合国家现行有关工程质量验收标准的规定; 大型、 重型及特殊钢结构的主要焊缝采用的焊接填充材料应按生产批号进行复验。复验应由国家技术质量监督部门认可的质量监督检测机构进行。
c)钢结构工程中选用的新材料必须经过新产品鉴定。钢材应由生产厂提供焊接性资料、 指导性焊接工艺、 热加工和热处理工艺参数、 相应钢材的焊接接头性能数据等资料; 焊接材料应由生产厂提供贮存及焊前烘焙参数规定、 熔敷金属成分。性能鉴定资料及指导性施焊参数, 经专家论证、 评审和焊接工艺评定合格后, 方可在工程中采用。
d)焊接T形、 十字形、 角接接头, 当其翼缘板厚度等于或大于40mm时, 设计宜采用抗层状撕裂的钢板。钢材的厚度方向性能级别应根据工程的结构类型、 节点形式及板厚和受力状态的不同情况选择。
e)焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》(GB/T14957)、 《气体保护电弧焊用碳钢、 低合金钢钢丝》(GB/T8110)及《碳钢药芯焊丝》(GB/T10045)、 《低合金钢药芯焊丝》(GB/T17493)的现定。
f)保护气体当前使用的大多为瓶装液态CO2气体,瓶装液态CO2冲装系数不得大于0.66kg/L,熔炼40L的标准钢瓶一般灌装25Kg的液态CO2, 在瓶内留有20%左右容积的气化空间。当钢瓶中CO2气体的压力将至10kgf/cm2时, 不宜再继续使用。气体保护焊使用的二氧化碳气体应符合国家现行标准《焊接用二氧化碳》(HG/T2537)的规定, 大型、 重型及特殊钢结构工程中主要构件的重要焊接节点采用的二氧化碳气体质量应符合该标准中优等品的要求, 焊接用CO2气体必须有较高的纯度, 一般要求: CO2>99%、 O2<0.1%、 H2O<1.22g/m3。对于比较重要焊接结构一般要求CO2>99.9%以上。水蒸气与乙醇总含量不得高于O.005％, 并不得验出液态水。
g)除上述规定外, 焊接材料尚应符合下列规定:
1)焊条、 焊丝、 焊剂和熔嘴应储存在干燥, 通风良的地方, 由专人保管。
2)焊条、 熔嘴、 焊剂和药芯焊丝在使用前, 必须按产品说明书及有关工艺文件的规定进行烘干。
3)实心焊丝及熔嘴导管应无油污、 锈蚀, 镀铜层应完好无损。
4)二氧化碳气体保护电弧焊所用的二氧化碳气瓶必须装有预热于燥器。
h)焊件坡口形式的选择
要考虑在施焊和坡口加工可能的条件下, 尽量减小焊接变形, 节省焊材, 提高劳动生产率, 降低成本。一般主要根据板厚选择。
i)不同厚度及宽度的材料对接时, 应作平缓过渡。不同厚度的板材或管材对接接头受拉时, 其允许厚度差值(t1－t2)应符合表3.3.1.2的规定。当超过表3.3.1.2的规定时应将焊缝焊成斜坡状, 其坡度最大允许值为1: 2.5; 或将较厚板的一面或两面及管材的内壁或外壁在焊前加工成斜坡, 其坡度最大允许值应为1: 2.5。
不同厚度钢材对接的允许厚度差(mm)
较薄板厚度t1
≥5～9
10～12
＞12
允许厚度差t1－t2
2
3
4
3、 主要机具
a)制作、 焊接用机械设备
电动空压机、 柴油发电机、 CO2焊机、 焊接滚轮架、 翼缘矫正机。
b)工厂加工检验设备、 仪器、 工具表
超声波探伤仪、 数字温度表、 数字钳式电流表、 温湿度仪、 焊规、 钢卷尺
4、 作业条件
a)焊接作业区风速当超过2m/s时, 应设防风棚或长期其它防风措施, 制作车间内焊接作业区有穿堂风或鼓风机时, 也应按以上规定设挡风装置。
b)焊接作业区的相对湿度不得大于90%。
c)当焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时, 应采取加热去湿除潮措施。
d)焊接作业区环境温度低于0℃时, 应将构件焊接区各个方向大于或等于两倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材, 加热到20℃以上后方可施焊, 且在焊接过程中均不应低于这一温度。实际加热温度应根据构件构造特点、 钢材类别及质量等级和焊接性、 焊接材料熔敷金属扩散氢含量、 焊接方法和焊接热输入等因素确定。其加热温度应高于常温下的焊接预热温度, 井由焊接技术责任人员制定出作业方案经认可后方可实施。作业方案应保证焊工操作技能不受环境低温的影响, 同时对构件采用必要的保温措施。
3.3.1.2 施工工艺流程
坡口加工→焊接部位清理→选择焊接工艺参数→配置引弧板→焊接部位预热→定位焊接→打底焊接→中间层及盖面焊接→割除引弧板、 清理焊接部位
3.3.1.3 施工工艺操作要点
(1)坡口加工
a) 全熔透焊接接头一般用于比较重要的结构连接处的焊接; 焊接接头的强度要求必须与母材等强或高于母材, 全熔透焊缝接头分采用垫板和不采用垫板两种形式, 如图3.3.3.1所示:
b) 坡口组装间隙超过允许偏差规定时, 可在坡口单侧或两侧堆焊、 修磨使其符合要求, 但当坡口组装间隙超过较薄板厚度2倍或大于20mm时, 不应用堆焊方法增加构件长度和减少组装间隙。
(2)焊接部位清理: 施焊前, 应用钢丝刷或者角磨机对待焊接待部位的水份, 油污、 和锈等杂质进行清理。
(3)焊接工艺参数选择
a) 焊丝直径的选择
焊丝直径的选择, 一般应根据焊件的厚度、 焊接位置及生产效率要求等因素, 同时还需考虑实芯焊丝各自的特点, 各种直径焊丝的适用范围见下表
表各种直径焊丝的适用范围
焊丝种类
焊丝直径mm
板厚mm
熔滴过渡形式
备 注
实芯焊丝
细直径
0.8
0.9
1.0
1.2
0.8~6
短路过渡

粗直径
≥1.6
>6
颗粒过渡
一般用于大电流高效率焊接时
药芯焊丝
细直径
1.2
1.6
2.0
0.8~3.2
短路过渡

粗直径
2.4~3.2
>3.2
颗粒过渡
一般用于着重焊缝外观质量要求的情况

b) 焊接电流、 电压、 流量工艺参数选择(表3.3.3.3b)
表3.3.3.3b φ1.6mm焊丝CO2半自动焊常见工艺参数,
熔滴过渡形式
焊接电流(A)
电弧电压(V)
气体流量(L/min)
适用范围
短路过渡
160
22
15~20
全位置焊
细颗粒过渡
400
39
20
平焊
c) 半自动焊时, 焊速不超过0.5m/min。
(4)二氧化碳气体保护焊必须采用直流反接。
(5) 配置引弧板:
a) T形接头、 十字形接头、 角接接头和对接接头主焊缝两端, 必须配置引弧极引出板, 其材质应和被焊母材相同, 坡口形式应与被焊焊缝相同, 禁止使用其它材质的材料充当引弧板和引出板。
b) CO2气体保护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, 长度宜为板厚的1.5倍且不小于30mm, 厚度应不小于6mm。
(6)焊接部位预热: 实际工程结构施焊时的应用火焰预热, 预热温度应满足下列规定
a)根据焊接接头的坡口形式和实际尺寸、 板厚及构件约束条件来确定预热温度。焊接坡口角度及间隙增大时, 应相应提高预热温度。
b)根据熔敷金属的扩散氢含量确定预热温度。扩散氢含量高时应适当提高预热温度。当其它条件不变时, 使用超低氢型焊条打底预热温度可降低25～50℃。
c)根据焊接时热输入的大小确定预热温度。当其它条件不变时, 热输入增大5kJ/cm, 预热温度可降低25～50℃。
d)根据接头热传导条件选择预热温度。在其它条件不变时, T形接头应比对接接头的预热温度高25～50℃。但T形接头两侧角焊缝同时施焊时应按对接接头确定预热温度。
e)根据施焊环境温度确定预热温度。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℃。
f)Ⅰ、 Ⅱ钢材匹配相应强度级别的低氢型焊接材料并采用中等热输人进行焊接时, 板厚与最低预热温度要求宜符合下表规定。
常见结构钢材最低预热温度要求
钢材牌号
接头最厚部件的板厚t(mm)
t＜25
25≤t≤40
40＜t≤60
60＜t≤80
t＞80
Q235
—
—
60℃
80℃
100℃
Q295、 Q345
—
60℃
80℃
100℃
140℃
注: 本表适应条件:
1、 接头形式为坡口对接, 根部焊道, 一般拘束度。
2、 热输入约为15—25kJ/cm
3、 采用低氢型焊条, 熔敷金属扩散氢含量(甘油法):
E4315、 E4316不大于8mL/100g;
E5015、 E5016、 E5015、 E5516不大于6mL/100g;

E6015、 E6016不大于4mL／100g。
4、 一般拘束度, 指一般角焊缝和坡口焊缝的接头未施加限制收缩变形的刚性固定, 也未处于结构最终封闭安装或局部返修焊接条件下而具有一定自由度。
5、 环境温度为常温。
6、 焊接接头板厚不同时, 应按厚板确定预热温度; 焊接接头材质不同时, 按高强度、 高碳当量的钢材确定预热温度。
(7) 定位焊接: 定位焊所用焊接材料应与正式施焊相当, 定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求。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, 定位焊缝长度宜大于40mm, 间距500～600mm, 并应填满弧坑。定位焊预热温度应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。
(8) 打底焊接: 打底焊层高度不应超过4mm, 填充焊时焊枪横向摆动, 使焊道表面下凹, 且高度低于母材表面1.5mm~2.0mm, 盖面焊接时焊接熔池边缘应超过坡口棱边0.5mm~1.5mm, 防止咬边。
(9)中间层及盖面焊接: 焊接层数要控制得当, 对中、 厚板采用CO2气体保护焊时, 应采用多层焊。层数多些, 对提高焊缝的塑性、 韧性有利, 能够防止接头过热和扩大热影响区的有害影响。
(10)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。
3.3.1.4注意事项
(1)保证半自动CO2气体保护焊焊接质量, 在施工时应注意下述几点:
a) 坡口的加工应保证精度要求。
b) 坡口在焊接前清理干净, 去除坡口附近的铁锈、 油污、 水份等其它妨碍焊接的物质。
c) 多层焊时, 应清除每层焊缝的熔渣及飞溅等。
d) 焊丝的干伸长度应适当。
e) 选择正确的焊接条件。
f) 焊缝起始端应注意填满弧坑。

g) 焊嘴的角度要保持正确。
h) 气体流量应选择正确。
i) 电弧长度应控制好。
j) 焊缝的外形尺寸应保证正确。
(2)在组装好的构件上施焊, 应严格按焊接工艺规定的参数以及焊接顺序进行, 以控制焊后构件变形。
a) 控制焊接变形, 可采取反变形措施,
b) 在约束焊道上施焊, 应连续进行; 如因故中断, 再焊时应对已焊的焊缝局部做预热处理。
c) 采用多层焊时, 应将前一道焊缝表面清理干净后再继续施焊。
(3)对于非密闭的隐蔽部位, 应按施工图的要求进行涂层处理后, 方可进行组装; 对刨平顶紧的部位, 必须经质量部门检验合格后才能施焊。
(4)因焊接而变形的构件, 可采用机械(冷矫)或在严格控制温度的条件下加热(热矫)的方法进行矫正。
3.3.2埋弧焊自动焊
3.3.2.1 施工准备
(1)技术准备
a)首次采用的钢材焊接工艺及须进行焊后热处理者, 应进行焊接工艺评定, 并根据工艺评定报告和施工图要求编制焊接工艺, 焊工应根据焊接工艺规定的要求进行焊接。
b)构件焊接程序宜按”先短后长”、 ”先横后纵” 及”先对焊后角焊” 的方法进行。
c)施焊前, 应检查焊件接缝处是否符合施工图的要求, 并按检验批划分要求进行检查, 对要求焊透的焊缝尚须认真修整组装定位点焊缝, 其表面清理后应露出金属光泽。
d)对于仅要求外观检验而不要求超声波检验的对接焊缝和组合焊缝, 施焊前, 对焊缝的坡口尺寸应经检验, 并做记录, 合格后方可施焊。
(2)材料要求
a)建筑钢结构用钢材及焊接材料的选用应符合设计图纸的要求, 并应具有钢厂和焊接材料厂出具的质量证明书或检验报告, 其化学成分、 力学性能和其它质量要求必须符合国家现行标准规定。当采用其它钢材和焊接材料替代设计选用的材料时, 必须经原设计单位同意。
b)钢材的成分、 性能复验应符合国家现行有关工程质量验收标准的规定; 大型、 重型及特殊钢结构的主要焊缝采用的焊接填充材料应按生产批号进行复验。复验应由国家技术质量监督部门认可的质量监督检测机构进行。
c)钢结构工程中选用的新材料必须经过新产品鉴定。钢材应由生产厂提供焊接性资料、 指导性焊接工艺、 热加工和热处理工艺参数、 相应钢材的焊接接头性能数据等资料; 焊接材料应由生产厂提供贮存及焊前烘焙参数规定、 熔敷金属成分。性能鉴定资料及指导性施焊参数, 经专家论证、 评审和焊接工艺评定合格后, 方可在工程中采用。
d)焊接T形、 十字形、 角接接头, 当其翼缘板厚度等于或大于40mm时, 设计宜采用抗层状撕裂的钢板。钢材的厚度方向性能级别应根据工程的结构类型、 节点形式及板厚和受力状态的不同情况选择。
e) 埋弧焊用焊丝和焊剂应符合现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊焊丝和焊剂》(GB/T 5293、 《低合金钢埋弧焊用焊剂》(GB/T 12470)的规定。
f) 焊接材料当选用熔炼型焊接低碳钢和强度级别较低的合金钢时, 允许采用两种不同的焊丝和焊剂匹配使用: 即选用高锰高硅焊剂配H08A、 H08MnA焊丝, 或选用低锰及无锰焊锰焊剂配H10Mn2焊丝。前一种配合, 焊缝金属抗热裂纹与抗气孔能力较强; 后一种配合, 焊缝含百炼成磷量较低, 低温韧性较好。
g)材料的烘焙和使用
(a)埋弧焊用焊剂的烘焙温度如下表所示。
焊剂类型
烘焙温度(℃)
烘焙时间(h)
熔炼焊剂
150~350
约１
烧结焊剂
200~400
约１
(b)经烘焙干燥的焊剂, 放置在空气中依然会受潮, 因此焊接低碳钢熔炼焊剂在使用中放置时间不应超过２４h; 焊接低合金钢的熔炼焊剂在使用中放置时间不应超过8h。烧结焊剂经高温烘焙后, 应转入100～150℃的低温保温箱中存放, 然后从低温保温箱中取出发放焊工。一般每次发放量不应超过4h的使用量。
(c)埋弧焊时, 未熔化的焊剂一般收集起来再次使用。重复使用次数过多, 焊剂会变质, 使操作性能和焊缝金属性能下降, 特别容易产生气孔。对熔炼型焊剂而言, 一般重复使用次数在10次以内不会影响焊接质量。但收集起来的焊剂, 必须避免混入氧化铁
及熔渣, 并应过筛以除去过细的粉末和杂质。
(d)埋弧焊用焊丝应放在干燥通风处库存, 避免粘有油污和生锈。
h)除上述规定外, 焊接材料尚应符合下列规定:
(a)焊条、 焊丝、 焊剂和熔嘴应储存在干燥, 通风良的地方, 由专人保管。
(b)焊条、 熔嘴、 焊剂和药芯焊丝在使用前, 必须按产品说明书及有关工艺文件的规定进行烘干。
(c)实心焊丝及熔嘴导管应无油污、 锈蚀, 镀铜层应完好无损。
(d)焊条、 焊剂烘干装置及保温装置的加热、 测温、 控温性能应符合使用要求。
(3)主要机具
a)制作、 焊接用机械设备
埋弧焊机、 焊剂烘干箱、 柴油发电机、 焊接滚轮架、 翼缘矫正机。
b)工厂加工检验设备、 仪器、 工具表
超声波探伤仪、 数字温度表、 数字钳式电流表、 温湿度仪、 磁粉探伤仪、 焊规、 钢卷尺
(4)作业条件
a)用于埋弧焊的焊剂应符合设计规定。焊剂在使用前应按产品说明书规定的烘焙时间和烘焙温度进行烘焙, 不得含灰尘、 铁屑和其它杂物。
b)焊接前应对焊丝仔细清理, 去除灰尘、 铁屑和其它杂物。
c)焊接作业区的相对湿度不得大于90%, 当焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时, 应采取加热去湿除潮措施。
d)焊接作业区环境温度低于0℃时, 应将构件焊接区各个方向大于或等于两倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材, 加热到20℃以上后方可施焊, 且在焊接过程中均不应低于这一温度。实际加热温度应根据构件构造特点、 钢材类别及质量等级和焊接性、 焊接材料熔敷金属扩散氢含量、 焊接方法和焊接热输入等因素确定。其加热温度应高于常温下的焊接预热温度, 井由焊接技术责任人员制定出作业方案经认可后方可实施。作业方案应保证焊工操作技能不受环境低温的影响, 同时对构件采用必要的保温措施。
3.3.2.2施工工艺流程
坡口加工→焊接部位清理→选择焊接工艺参数→配置引弧板→焊接部位预热→定位焊接→焊接→焊后检查
3.3.2.3施工工艺操作要点
(1)坡口加工
a) 全熔透焊接接头一般用于比较重要的结构连接处的焊接; 焊接接头的强度要求必须与母材等强或高于母材, 全熔透焊缝接头分采用垫板和不采用垫板两种形式, 如图3.4.3.1所示:
b) 坡口组装间隙超过允许偏差规定时, 可在坡口单侧或两侧堆焊、 修磨使其符合要求, 但当坡口组装间隙超过较薄板厚度2倍或大于20mm时, 不应用堆焊方法增加构件长度和减少组装间隙。
c) 焊件坡口形式的选择
要考虑在施焊和坡口加工可能的条件下, 尽量减小焊接变形, 节省焊材, 提高劳动生产率, 降低成本。一般主要根据板厚选择。
d) 不同厚度及宽度的材料对接时, 应作平缓过渡。
(2)焊接部位清理:
施焊前, 应用钢丝刷或者角磨机对待焊接待部位的水份, 油污、 和锈等杂质进行清理。
(3)焊丝直径的选择:
在焊接电流、 电压和速度不变的情况下, 焊丝直径将直接影响到焊缝的熔深, 随