钢结构厚板焊接施工.docx

钢结构厚板焊接施工
工程特点
钢板厚度大。本工程中钢板采用了大量的大厚度板，以60mm、80mm、为主，其中板厚最大达1mm，焊接熔敷金属量很大。
钢材
1. 强度等级：Q235、Q345、Q390
大部分钢材要具有-20°C的冲击性能，即达到D级；并且由于工程采用大量的大厚度钢板，为提高抗层状撕裂性能，Z向指标要达到Z25级别。
2. 焊接方法：
根据现场焊接特点，并结合工程实际，拟采用保护焊和焊条手工电弧焊相结合的焊接方法。为提高焊接工效，大厚度板结构基本以自保护焊为主。
焊接材料
本工程所用钢材板厚厚，因此焊接材料采用氢含量较低或超低氢的焊材。药芯焊丝保护气体为CO2，纯度99.99 %。自保护焊丝选用优质焊丝。焊接材料的最终选择根据焊接工艺评定试验而定。
焊接材料的选用原则与母材强度等强，但考虑到厚板、大拘束度接头，根部容易开裂，打底焊可采取低匹配。
焊材管理
1. 焊材须有质保书，应该按类别、牌号、规格、批号等分类堆放，并有明确标志。堆放场地应保持通风、干燥。
2. 焊条按使用说明书进行烘焙、保温，并做好烘焙记录。焊工领用焊条时，须存放在保温筒内，且每次焊条不得超过4小时的使用量。超过4小时，应重新烘焙。
3. 药芯焊丝启封后，应尽快用完，不得超过两天时间。当天多余焊丝应用薄膜封包，存放在室内。
焊接设备
所有焊接设备（包括加热、测量、控制装置）应处于正常状态，仪表均应经过鉴定，并在有效期内。
焊工资质及培训
1. 焊工应具有相应的合格证书，包括ZC、AWS所颁发的资格证书。严禁无证上岗，或者低级别焊高级别。
2. 针对本工程焊接的特点，需对进入现场的焊工进行专门培训，以达到工程所需的焊接技能水平。
焊接工艺评定
在工程正式施焊前，根据不同的焊接方法、焊接材料、焊接位置、预热要求以及坡类型，按照JGJ81-22进行工艺评定试验，确定合适的焊接参数，作为焊接工艺规程的依据。
现场焊接施工流程
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焊前准备
1. 焊接区操作脚手平台应搭设良好，平台高度及宽度应有利于焊工操作舒适、方便，并应有防风措施。
2. 焊工应配置一些必要的工具，比如：凿子、刷子以及砂轮机等。
焊把线应绝缘良好，如有破损处要用绝缘布包裹好，以免拖拉焊把线时与母材打火。
3. 焊接设备应接线正确、调试好，正式焊接前宜先进行试焊，将电压、电流调至合适的范围。
4. 检查坡装配质量。
应去除坡区域的氧化皮、水份、油污等影响焊缝质量的杂质。如坡用氧-乙炔切割过，还应用砂轮机进行打磨至露出金属光泽。
焊接预热
1. 预热是防止低合金高强钢焊接氢致裂纹的有效措施，可以控制焊接冷却速度，减少或避免热影响区（HAZ）中淬硬马氏体的产生，降低HAZ硬度，同时还可以降低焊接应力，并有助于氢的逸出。
2. 预热温度的确定与钢材材质、板厚、接头形式、环境温度、焊接材料的含氢量以及拘束度都有关系。由于本工程涉及到大量的厚板焊接，预热温度的控制必须严格重视。在美国AWS D1.1中根据母材的碳当量、焊接材料的氢含量、接头的拘束度作出了确定预热温度的一些方法，这些方法通过实际应该说是比较可行的。
3. 预热方法主要采用远红外电加热器，预热范围为坡及坡两侧不小于板厚的1.5
倍宽度，且不小于1mm。测温点应在加热侧的背面，距焊接点各方向上不小于焊件的最大厚度值，但不得小于75mm处。
4.8.11 焊接坡
本工程的构件以箱型为主，根据焊接的可操作性，基本以单面开坡型式为主。考虑到尽可能减少熔敷金属量，又要保证焊透，以及坡的可加工，拟采用单面单边V型，根部间隙6〜8mm，坡角度35°。在正式选用前，本投标人将进行工艺试验以检验坡型式是否可行。焊接工艺参数
焊接参数的确定，主要是控制焊接线能量，而线能量则由钢种的t8/5确定。特别是对于细晶粒正火钢，t8/5控制较严，即冷却速度有一个控制范围，不能过快也不能过慢。
本工程中板材较厚，可作为三维热传导形式，则根据SEW088:
其中：Q=K • E
T0:预热温度
Q:热输入
E：线能量
K：热效率系数，与焊接方法有关
F3:热传导系数，与坡型式有关
根据上述公式，不同的钢种，在不同的预热温度下可计算出焊接线能量范围，从而制定出具体的焊接工艺参数。
对含V、Nb、Ti微合金化元素的钢种，为降低HAZ粗晶区的脆化，
确保焊接HAZ具有优良的低温韧性，焊接热输入不宜大。
焊接工艺措施
1. 采用多层多道焊，并控制层间温度不低于预热温度，但不宜超过
2。
2. 打底焊要有一定厚度，以防根部开裂。
3. 焊缝构成由坡面到中间。
4. 盖面层焊道顺序：

5. 对于大厚度的板材，焊后应进行消氢处理。
6. 对于封闭焊缝，应适当提高预热温度20〜30C，并一次焊完，采取后热缓冷措施。
7. 由于本工程浩大，整个安装期限将跨年度，不可避免进入冬季施工，而温度对焊接的影响是很大的。所以本投标人将采取措施保证焊接区的温度不低于0°C,否则就不予施焊。
焊接顺序
1. 焊接顺序对结构的变形，焊接残余应力的控制至关重要。
2. 焊接施工原则是尽量保证在较小的拘束度下焊接，使接头具有较小的焊接应力，并尽量采取对称施焊，减小焊接变形。对称施焊，不仅针对某一接头，对于同一层，焊接点不能集中于一处，要平均分布。
3. 总体焊接顺序
本工程作业面大，施工钢柱多，接柱焊接顺序将直接影响工程平面形位偏差。宜由内而外，从中心、向四周扩散的焊接顺序。
4. 安装单元的焊接顺序
根据起重量，两层或三层可能作为一个安装单元。对于每个单元，安装测量校正完后，从上至下焊接主梁，然后钢柱对接焊接，最后焊接斜撑。
5. 同一构件两端不宜同时焊接。
焊接应力控制
对于钢结构现场安装，焊接应力的控制相对变形的控制应该更加重要。由于结构刚性大，板厚，焊接量大，事必会产生很大的焊接残余应力。而焊接残余应力（尤其是拉应力）对结构的承载、脆断、疲劳强度等多有影响，也可能直接导致焊缝开裂。
焊接应力的控制要从接头的设计、焊接工艺的选择、焊后处理等几方面考虑。接头的设计要能尽量减少焊缝熔敷量，并且有利于两面对称焊接。在满足设计强度要求下，选用局部熔透焊缝。在焊接工艺上，采取合适的焊接顺序，预热、后热措施来减小焊接应力。
在厚板接头中，除纵向和横向残余应力外，还存在较大的厚度方向残余应力。它的分布与焊接工艺方法密切相关。焊接时根部约束固定，横向残余应力。y可表现为压应力，其余以拉应力为主。
焊接质量检查
焊接质量检查包括外观和无损检测，外观检查按照JGJ81-22规范执行。无损检测按照GB11345执行，一级焊缝1%检验，二级焊缝抽检20%，并且在焊后24小时检测。
焊接缺陷返修
1. 焊缝表面的气孔、夹渣用碳刨清除后重焊。
2. 母材上若产生弧斑，则要用砂轮机打磨后必要时进行磁粉检查。
3. 焊缝内部的缺陷，根据UT对缺陷的定位，用碳刨清除。对裂纹，碳刨区域两端要向外延伸至各50mm的焊缝金属。
4. 返修焊接时，对于厚板，必须按原有工艺进行预热、后热处理。
预热温度应在前面基础上提高20C。
5. 焊缝同一部位的返修不宜超过两次。如若超过两次，则要制定专门的返修工艺并报请监理工程师批准。
焊接操作注意事项
1. 焊接作业区风速：手工电弧焊时不得超过8m/s, CO2气体保护焊不得超过2m/s,否则应采取防风措施。
2. 焊接作业区的相对湿度不得大于90%。
3. 遇到雨雪天气，除非采取隔离措施，否则不得施焊，并且要有加热去湿措施。
4. 严禁在焊缝以外的母材上引弧。
5. 定位焊必须由持焊工合格证的工人施焊，且应与正式焊缝一样要求。
6. 如装有引弧和收弧板，则应在引弧板和引出板上进行引弧和收弧。焊接完成后，应用气割切除引弧板和引出板，留有2mm宽，用砂轮机修磨平整，严禁用锤击落。