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1、敦煌景观大道项目 K0+000～K32+091 党河大桥工程钢箱梁施工方案 编制： 审核： 审批： 中国建筑第八工程局有限公司 敦煌景观大道项目经理部 二〇一六年四月 目 录 第一章. 工程概况 3 1. 工程简介 3 2. 工程特点 3 3. 编制依据 4 3.1. 材料部分规范 4 3.2. 钢结构工程 4 3.3. 防腐蚀（防护）工程 5 第二章. 钢结构加工制作方案 6 1. 加工制
2、作准备 6 2. 钢结构加工通用工艺 7 2.1. 材料的矫正和预处理 7 2.2. 钢材的排版和号料 7 2.3. 零部件放样 8 2.4. 钢材的切割、铣削 10 2.5. 零部件和构件的组装 12 2.6. 焊接 13 3. 钢构件的加工方案 15 4. 工厂焊接工艺 28 4.1. 本工程焊接要求 28 4.2. 焊接工艺 29 4.3. 焊接过程质量控制 35 4.4. 焊接变形控制 36 4.5. 焊接质量检验 38 4.6. 焊接返修 41 5. 工厂除锈和涂装方案 42 5.1. 钢结构除锈 42 5.2. 钢结构涂装工艺 43 5.3.
3、除锈和涂装检验及记录 46 6. 构件运输方案 48 6.1. 钢结构构件供应的工厂组织机构 48 6.2. 钢结构构件供应的组织方案 48 6.3. 本工程构件的出厂状态 48 6.4. 运输车辆的选择 48 6.5. 构件的装载加固 48 6.6. 运输成品保护 49 第三章. 施工方案及技术措施 51 1. 施工总体部署 51 1.1. 施工目标 51 1.2. 施工总体思路 51 2. 钢结构安装方案 54 2.1. 钢结构安装思路 54 2.2. 吊装分析 57 2.3. 吊装机械设备选择 60 2.4. 钢结构安装流程图 61 2.5. 现场焊接方
4、案 61 2.6. 钢结构测量方案 76 3. 施工进度计划及保证措施 85 3.1. 施工进度计划编制原则 85 3.2. 钢结构工期要求 85 4. 劳动力计划 85 5. 工程质量保证措施 86 5.1. 工程质量目标 86 5.2. 质量保证体系 86 5.3. 构件加工的质量保证措施 87 5.4. 钢结构安装质量控制 97 6. 安全文明施工保证措施 111 6.1. 安全文明施工目标 111 6.2. 公司安全施工管理体系 112 6.3. 项目组织结构及监管网络 112 6.4. 本工程的主要安全隐患及应对方法 115 6.5. 钢结构施工危险性
5、分析 116 6.6. 安全施工组织措施 119 6.7. 安全施工管理措施 122 6.8. 技术措施 125 6.9. 安全施工专项方案 127 第一章 工程概况 1. 工程简介 景观大道项目与S314线大体平行，起点位于火车站，路线由东向西沿鸣沙山北侧，途径国宾馆、敦煌码头、长城影视城等地，终点与G215线相接，另设连接S314线和通往欢乐嘉年华两直线。 党河大桥位党河上，中心里程为K16+262.7,上部结构为为钢砼组合梁，结构材料Q345qD，采用先简支后连续的施工方
6、法，桥长300m，宽15m，梁高1.18m，共10跨，设伸缩缝3道。单跨桥梁总重约149吨。 图1-1 党河桥平面布置图 图2-1 钢桥横断示意图 2. 工程特点 (1)钢箱梁的跨度大：钢箱梁跨度为30m，总长度达300m； (2)本工程主要构件为大截面焊接箱型构件，单体重量大，单片钢箱梁重量大； (3)钢箱梁结构复杂，内部设置多道横隔板和纵、横加劲板； (4)钢箱梁顶板密布剪力钉，剪力钉的焊接量大； (5)桥梁主体钢结构采用工厂焊接加工、工地焊接连接的构造和工艺； 3. 编制依据 （1）、党河桥施工图纸； （2）、各类施工规范； 1）施工和检验标准与规范
7、 《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ041-2000) 《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004） 《铁路钢桥制造规范》 (TBl0212-2008) 2）原材料与检验标准； 《桥梁用结构钢》(GB／T714-2000) 《厚钢板超声波检验方法》 (GB/T2970-2004） 《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB709-88） 3） 焊接材料验收及标准； 《熔化焊用焊丝》(GB/T14957-94) 《低合金钢药芯焊丝》(GB/T17493) 《低合金钢埋弧焊用焊剂》(GBl2470-2003) 《气体保护电弧
8、焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB8110-1995） 《低合金钢焊条》（GB5118-95） 4）焊缝及焊接相关检验与规范 《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》(GB985.1-2008) 《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》 (GB985.2-2008) 《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》 (GB3323-2005) 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》 (GBll345-89) 《钢熔化焊脚接焊缝磁粉探伤》（JB/T6061-2007） 5）箱梁涂装及相关检验与标准、规范： 《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 (JB8923-88) 《表面粗糙度参
9、数及其数值》（GB1031-95） 《色漆和清漆漆膜厚度的测定》（GB/T13452.2-1992） 《色漆和清漆 漆膜的划格试验》（GB/T13452.2-1992） 《金属及其它无机覆盖层厚度测量方法》（GB/T9286-1998） 《涂层附着力的测定方法 拉开法》（GB/T5210 1985） 3、现场的调查报告。 1）根据现场实际地形、地貌； 2）现场地形、交通条件、施工环境等的现场调查情况； 3）我单位的施工经验及其他施工要求。 第二章 钢箱梁的总体施工方案
10、 1.总体施工方案 1.1 、施工方案的确定 目前国内施工钢箱梁的施工方法，基本都是在厂家分段加工，再运至现场拼装、安装及整体吊装。实际方案的选择主要依据承包商施工能力、运输方式、安装方式、施工现场条件等因素来确定。我标段钢箱梁采用陆路运输方式。根据实际情况及钢箱梁结构特点，我们确定的钢箱梁总体施工方案是： 钢箱梁采用纵向分三大块、纵向分段的方式在厂家加工制作，底漆涂装及箱内中间漆在厂内涂装，采用炮车从公路运输，采用大型起重设备对整体钢箱梁分块吊装到临时支架上，在支架上进行整体对接焊接，然后拆除该施工分段的临时支架。 钢箱梁具体施工方案为： (1)、加工制作 钢箱梁构件的制作主要
11、分为桥面板、桥底板、桥内侧腹板、桥中腹板、桥外侧腹板、隔舱板、U翼缘板等零部件的制作。钢箱梁在拼装地面胎架流水线上进行组装、焊接。钢箱梁通过胎架进行组立、焊接以及矫正。零部件加工通过在数控及机械设备进行。钢箱梁结构加工制作，以最大限度的使用机械操作并利用工装夹具，以减少手工操作的随机性和不稳定性，提高构件的准确率及生产效率。焊接完成后按照设计要求进行涂装2层，并经验收合格后方可运输至工地。 (2）、构件运输组织 构件在工厂加工完成后，可采用长车进行运输，对于超宽、超长车辆应报请交通运输部门批准后方可起运。长车应设置必要标志。钢箱梁应采取牢固的包装，以防构件受损。行驶路线为S215进入S31
12、4，然后转入党河东岸提便道进入施工现场。 （3）、现场拼装 箱梁组拼件在工厂加工后，运输到工地。箱梁组装必须按图纸要求加工胎架，所使用设备要基本按照厂内设备配置，箱梁焊接尽量采用自动弧焊机或CO2保护焊，特殊情况可采用电弧焊接。 （4）、钢箱梁安装 钢箱梁安装支架在节段钢箱梁两端设置临时支架，临时支架应有足够的刚度、强度和稳定性，以防支架变形。临时支架主要采用D600 X 20钢管为支墩柱搭设而成，设置在钢箱梁节段接口处。 箱梁节段采用1台260吨履带吊吊装，应对其吊装半径、吊装能力进行检算，确保安全。钢箱梁拼接后应调整位置、标高至设计要求，再进行焊接。在支架处设置操作平台及检测平台
13、便于操作，焊接质量应进行探伤检测。 2.施工部署 2.1 施工组织机构 钢箱梁制作具体管理及部分特殊工种人员见表1。 表2-1 主要管理及技术人员一览表 序号 姓名 职务 职称 备注 1 赵亮 项目经理 工程师 2 张冬果 项目总工 工程师 3 李义军 项目总工 工程师 4 王辉 质检负责人 工程师 5 田松涛 质检员 工程师 6 董洪全 测量控制 工程师 7 罗佳 试验 试验工程师 8 张进喜 施工安全 安全工程师 9 陈志新 施工队长 工程师 10 王元 技
14、术主管 工程师 11 樊博 现场安全员 安全员 12 韩有龙 技术员 助理工程师 13 唐根发 起重指挥 起重指挥 14 金潇 资料员 资料员 2.2 安装劳动力计划 表2-2 劳动力投入计划表 序号 工种 数量 序号 工种 数量 1 管理人员 14 7 测量工 6 2 起重工 10 8 质检员 8 3 起重指挥员 5 9 数控及零部件制作 10 4 安装工 40 10 辅助工 40 5 施焊工 130 6 电工 6 合计 179 2.3
15、主要机械设备 表2-3 主要机械设备一览表 序号 设备名称 规格型号 产地 性能 数量 权属 1 门式埋弧焊机 ZR1000 中国 Bmax2100 4 自有 2 数控切割机 PC5500 中国 L＝15*3m 4 自有 3 CO2焊机 CPXS-500 中国 500A 50 自有 4 交流电焊机 Bx1(2)-500 中国 500A 20 自有 5 埋弧自动焊机 IPEALARE AC1200 中国 1000A 2 自有 6 栓钉碰焊机 NELSON6000101 中国 900A 3 自有
16、7 喷砂机 GYP 中国 2000A 3 自有 8 履带吊 260T 上海 1 租赁 9 汽车吊 100T 徐州 2 租赁 10 汽车吊 25T 徐州 4 租赁 11 发电机 400kw 上柴 2 租赁 12 发电机 300 kw 上柴 4 租赁 13 超声波探伤 NDT620 4 自有 表2-4 主要的测量仪器及设备配置表 序号 仪器名称 型号 精度 单位 数量 1 全站仪 TCA2003 0.5″±1mm±1ppm 台 1 2 全站仪 SET2
17、C 2″±3mm±2ppm 台 2 3 水准仪 NA2 0.3mm/km 台 4 4 对讲机 MOTOROLA 只 10 5 钢卷尺 50米 把 4 2.4 现场临时设施及场地布置 计划现场设置400KW发电机两台，供钢箱梁加工使用，工地用电负荷约200KW，变压器能够满足使用要求。 施工队计划在场地征地界外边缘建立一座材料库房和办公室，用于日常材料管理和施工管理，施工人员大部分租住附近民房。 2.5 钢箱梁施工计划 钢箱梁具体施工计划见附件1《 钢箱梁施工计划横道图》。
18、 第三章 钢结构加工制作方案 1、制作准备 开始之前，相关部门都将根据该项目的结构特点和工期要求，做相应的人、材、机及技术准备，并据此作出相应的生产计划安排。 1.1焊接工艺评定 焊接工作正式开始前，对工程中首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接接头形式、焊后热处理等必须进行焊接工艺评定试验，对于原有的焊接工艺评定试验报告与新做的焊接工艺评定试验报告，其试验标准、内容及其结果均应在得到工程监理认可后才进行正式焊接工作。 1.2技术交底和人员培训 为达到优良的制造质量，使业主、设计满意，本公司决定，对参加本工程项目钢结构构件加工的管理人
19、员、技术人员和焊工进行上岗前全员技术培训和质量意识教育、技术交底和应知应会教育，对于主要工种，如焊工、涂装工、组装工、划线工、检查工等进行特殊培训和考试，实行持证上岗制度。 2、钢构件的加工方案 2.1板材除锈 钢结构表面处理要求： 钢结构除锈和涂装应在制作质量检验合格后进行，钢构件在涂装前，必须将构件表面的毛刺、焊渣、飞溅物、积尘、铁锈、氧化皮、油污及附着物彻底清除干净，钢结构防锈和防腐蚀采用的涂料、钢材表面的除锈等级以及防腐蚀对钢结构的构造要求等，应符合《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB/T8923)规定的C级及以上。根据工程的需要，钢构件采用喷砂除锈。 2.2零部件
20、放样 零部件放样采用软件Act/cut，该软件主要应用于平面材料的切割。软件的主要运行步骤示意： 步骤 图示 CAD总图导入 自动拆分成单张零件图 库存钢板自动匹配 自动排版套料 图3-1 电脑软件下料示意图 表3-1 样板、样杆、样条制造允许偏差 序号 项目 允许偏差 (mm) 1 两相邻孔中心线距离 ±0.5 2 对角线、两极边孔中心距离 ±1.0 3 孔中心与孔群中心线的横向距离 0.5 4 宽度、长度 +0.5，-1.0 5 曲线样板上任意点偏离 1.0 ⑹对于形状复杂的零件，用计算机1﹕1放样确
21、定其几何尺寸，并采用数控切割机精切下料。编程时，要根据零件形状复杂程度、尺寸大小、精度要求等确定切入点和退出点，并适当加入补偿量，消除切割热变形的影响。 ⑺对于下料后需要机加工的零件，其加工尺寸偏差严格按工艺文件或图纸上注明的尺寸执行。 ⑻当板件下料采用无余量切割工艺时，必须先进行相关工艺试验，取得工艺参数，并经监理工程师批准后方可实施。 ⒀下料流程图 图3-2 下料流程图 2.3钢材的切割 切割质量的好坏是钢结构加工质量控制的关键，坡口加工的好坏直接影响到各种焊接型材拼装质量。 ⑴钢材的切割原则上采用火焰自动切割或NC切割，次要部位的零件可以采用火焰半自动切割或手工切割。材
22、料切割后，自由边缘必须进行打磨。所有构件自由端必须倒角。 图3-3钢板主材切割 图3-4 钢材零件版切割 ⑵切割前先检查钢材的规格、材质、质量等是否符合要求，钢材表面上的油污、松动的氧化皮杂物等应清除干净。切割后切割面应除去熔渣和飞溅物。对于组装后无法精整的表面，如弧形锁口内表面等，应在组装前进行处理。 表3-2钢板切割面精度表 项 目 图 例 允许偏差 切割断面的粗糙度 坡口面．£100um 自由边．£50um 切割断面的局部割痕d 坡口面．d£1.0mm 自由边．d£0.5mm 切割断面的垂直度e e £0.05t、
23、且£2.0mm （3）零件板的坡口采用数控火焰切割，坡口加工精度允许偏差见下表： 表3-3 坡口加工精度表 1 坡口角度△a △a=±2.5° 2 坡口角度△a △a=±5° 3 坡口角度△a △a=±2.5° 4 坡口角度△p △P=±1.0 2.4零部件和构件的组装 钢结构在拼装过程中必须严格按照工艺规定拼装，当有隐蔽焊缝时，必须先行施焊，并经检验合格后方可覆盖。当有复杂拼装部件不易施焊时，亦可采用边拼装边施焊的方法来完成其拼装工作。拼装出首批钢构件后，必须由质量检查部门进行全面检查，经检查合格后，方可进行继续拼装。拼装好的钢构件必须立即用油
24、漆在明显部位编号，写明图号、构件号和件数，以便查找。 ⑴组装前，必须熟悉施工图，加工工艺等有关技术要求，检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度等是否符合图纸和工艺要求，确认后才能进行装配。 ⑵装配用的平台和胎架应符合构件装配的精度要求，并具有足够的强度和刚度，经检查验收后才能使用。 ⑶构件装配时必须按照工艺流程进行，组装前焊缝两侧各50mm范围以内的铁锈、氧化铁皮、油污、水分清除干净，并显露出钢材的金属光泽。 ⑷对于在组装后无法进行涂装的隐蔽面，应在组装前喷砂除锈，涂上油漆。 ⑸H型钢的翼板和腹板下料后须进行矫正，组装应在H型钢胎架或H型钢拼装机械上进行拼装，拼装后按焊接工
25、艺进行焊接和矫正。 ⑹矫正可用机械或火焰矫正的方法进行，火焰矫正的加热温度应根据钢材性能确定，低合金钢材料严禁用水激冷。 ⑺当采用夹具组装时，拆除夹具时不得损伤母材；对残留焊疤应修磨平整。 ⑻加工完毕后，外形整修、清除焊疤 、焊接飞溅并打磨光洁，外露切割边缘应打磨倒角，提交检验。 ⑼构件组装完毕后应进行自检和互检，最后提交质检人员检验和验收，在检验中若发现问题，应及时进行修理和纠正。 ⑽装配允许偏差见下表： 表3-4装配允许偏差表 项目 简图 允许偏差（mm） T形接头的间隙e e≤1.5 对接接头的 （错位e） e≤T/10且≤3.0 对接接头的 （间
26、隙e） -1.0≤e≤1.0 焊接组装件端部（偏差a） -2.0≤a≤+2.0 2.4.1钢板接料 本工程箱梁顶板、底板、腹板均一般应在零件精确下料前进行拼接，接料的焊接坡口、施焊参数等必须严格按焊接工艺执行，并按对应的质量标准进行外观检验和无损检验。焊后对需要磨去余高的焊缝用砂轮机顺应力方向磨去余高。对于不等厚钢板接料，应在组对前按设计要求将较厚板侧加工过渡坡。 图3-5 钢板接料示意图一 图3-6 钢板接料示意图二 ⑴先将上图所示板材整体点固，校验和修正尺寸。 ⑵按图示数字序号和方向依次焊接，采用气保焊打底埋弧焊盖面。 ⑶在T型接头内侧全部采用气保焊焊接
27、100mm，并作1：5斜坡过渡，然后再采用埋弧焊搭接50mm引弧焊接。焊后修磨匀顺，并将T型接头端头修磨，保证5号纵缝的焊接。 ⑷正面焊后，翻身清根，再按上述焊接顺序和要求焊接。 ⑸ 焊后焊缝进行无损检测，合格之后对其进行校正。 2.4.2零件矫正及组拼件技术要求 主要受力零件冷作弯曲时，环境温度不宜低于-5℃，内侧弯曲半径不得小于板厚的5倍，小于者必须热煨，热煨温度宜控制在900～1000℃之间。冷作弯曲后零件边缘不得产生裂纹。 2.4.3板单元组装技术要求 ⑴组装前必须熟悉图纸和工艺，认真核对零件编号、外形尺寸和坡口，核查平面度、直线度等各种偏差，确认符合图纸和工艺要求后方可组
28、装。 ⑵组装前必须彻底清除待焊区的浮锈、底漆、油污和水分等有害物。 ⑶焊缝端部按规定组引熄弧板，引熄弧板的材质、厚度及坡口应与所焊件相同。 ⑷顶板、底板、腹板的纵向接料焊缝与加劲板角焊缝间距不得小于100mm。 ⑸板单元每次组装前应对组装胎进行检查，确认各定位尺寸合格后方可组装。 ⑹各类首制件必须经检查合格并由监理工程师批准后，方可批量生产。 ⑹ 板单元组装后应按规定打上轮次号、板单元号、生产序列号。 2.4.4板单元的存放及吊装运输 ⑴板单元的存放 板单元存放场地地基应坚实，不得有塌陷。 板单元码放时最下面一层板单元与地面间应加垫木楞。板单元与板单元之间如有较长距离的腾空
29、或不能以平面接触时也应加垫木楞，以增强其稳固性，防止板单元发生变形或倒塌。层与层之间的木楞应垫在同一断面处。 板单元码放时，相同种类、相同规格和形状的板单元应码放在一起。在箱梁段拼装场码放板单元时，应按板单元在总拼时的状态码放，如底板加劲肋朝上码放，从而减少总拼吊运时的翻身。 板单元码放高度应适宜，应保证整摞的稳定性，避免倾覆及处于下部的板单元因压力过大产生塑性变形。一般情况下，板单元码放高度不宜超过2米。 ⑵板单元的吊装运输 起重人员要严格遵守天车司机和起重工的安全操作规程。板单元吊运时要“轻、稳、准”，严禁碰撞和拖拽。 吊运板单元前要仔细检查吊具的安全性，状况良好方可使用。 板
30、单元吊运过程中宜使用磁力吊具，如果不能或没有条件使用磁力吊而采用对板边或坡口易造成损伤的钢性吊具时，吊装部位必须加垫保护。 板单元在吊运过程中应尽量避免永久变形和损伤，如碰伤、勒伤、摔伤等。 2.5拼装焊接 2.5.1工厂内拼装 （1） 主要板单元的拼装 1）腹板（底板）单元的拼装 a、在腹板上划出加劲肋的组装定位控制线； 图3-7底板拼装示意图一 b、组装腹板上的通长横肋，检查其定位是否与腹板上的组装定位控制线相一致，精确调整后与腹板电焊固定； 图3-8底板拼装示意图二 c、组装腹板上的纵肋，检查其定位是否与腹板上的组装定位控制线相一致，精确调整后与腹板电焊固定；
31、 图3-9底板拼装示意图三 d、焊接腹板与加劲肋之间的焊缝，焊接纵肋与腹板间的通长焊缝时，尽量采用对称焊接、多人从中间向两边分段退焊，以减少焊接变形；焊后矫正。 （2）拼装工艺 箱梁的各个板单元加工完成并经检验合格之后，进行箱梁的组装。 1）搭设组装平台，平台应经过抄平处理，并经专检验收； 2）箱梁的底板上胎就位，并在底板上划出横隔板、支撑加劲肋、封头板的组装定位控制线； 3）组装箱梁两侧的腹板，腹板组装前在腹板上划出横隔板的组装定位控制线，组装时应与横隔板的定位相一致；调整腹板与横隔板及底板间的组装间歇，无误后电焊固定； 4）组装箱梁的顶板，调整顶板与横隔板及腹板间的
32、组装间隙，无误后电焊固定；然后进行箱梁主焊缝的焊接及横隔板与底板、顶板、腹板间焊缝的焊接；主焊缝的焊接尽量采用对称焊接、从中间向两边多人分段退焊，以减少焊接变形； 5）最后组装焊接箱梁一侧的外部加劲肋；加劲肋组装前应先在箱梁腹板上划出其组装定位控制线，组装时其定位应与组装控制线相一致； （3）整段箱梁组装焊接完毕后，再次进行矫正，并检查其尺寸，做记录。 表3-5分段箱梁加工允许偏差表 2.5.2焊接 （1）焊接工艺流程 图3-10 焊接工艺流程 （2）焊接材料 本工程中所用的焊缝金属应与主体金属强度相适应，当不同强度的钢材焊接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。由
33、焊接材料及焊接工序所形成之焊缝，其机械性能应不低于原构件的等级。 自动焊接或半自动焊接采用焊丝或焊剂的质量标准应符合《熔化焊用钢丝》（GB/T 14957-1994）或《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T 8110-1995）、《碳钢药芯焊丝》（GB/T 10045-2001）、《低合金钢药芯焊丝》（GB/T 17493）的规定。 气体保护焊所使用的二氧化碳气体应分别符合现行《焊接用二氧化碳》（HG/T 2537）的规定。 （3）焊接预热及层间温度 1）接头的预热温度应不小于上表规定的温度，层间温度不得大于230℃。 2）接头预热温度的选择以较厚板为基准，应注意保证
34、厚板侧的预热温度，严格控制温度。 3）预热时，焊接部位的表面用电加热均匀加热，加热区域为被焊接头中较厚范围，但不得小于100mm区域。 4）预热和层间温度的测量应采用温控仪和红外线测温仪进行测量。 5）当环境温度（或母材表面温度）低于0℃，应提高预热温度15℃～25℃，焊接期间应保持上表规定的最低预热温度以上。 6）焊接过程中层间温度的控制 焊接时，因板温的冷却速度较快，造成温度下降，为了使焊接的层间温度一直保持在200-220℃之间，除了采用数显自动温控箱来调节红外线加热板加热温度外，同时采用数显测温仪，随时对焊接点的前后方向、侧面进行测温。必须注意：预热温度和层间温度必须在每一焊
35、道即将引弧施焊前加以核对。 （4）焊接坡口形式 针对本工程钢结构的类型以及焊接接头的构造设计，其较典型的焊接接头基本有如下几种：对接接头（等厚与不等厚二种），T型全焊透对接与角接组合及局部焊透对接与角接组合，T型角焊缝，角对接接头。 图3- 11 坡口焊接示意图 坡口的加工一般可采用半自动氧割，但对于中厚度板，应通过氧割工艺试验来确定其气割的主要工艺参数，如：割嘴号，气体压力、干伸长、切割速度、气体流量等，并按此编制专门的气割作业指导书。气割平面的割纹深度一般应控制在0.3㎜，但局部缺口深度则应控制在1㎜，否则应作打磨修饰或焊补处理。 （4）焊接坡口及其边缘的清理
36、 1）母材待焊接的坡口及其边缘的表面应匀整、光洁，且无毛刺、分层、裂纹和其他对焊接质量与强度有不利影响的缺陷。待焊接的表面及距焊缝位置50㎜范围内也应无疏松的或厚的氧化皮残渣、疏松铁锈、油脂、水份和其他妨碍正常焊接的外来物质。采用钢丝刷无法清除的薄的轧制氧化皮、防绣涂层和防飞溅涂料、热切割和碳刨产生的薄的氧化皮，如果不影响焊接操作也不影响焊缝性能，当采用CO2气保和埋弧焊时，可以保留。 2）焊接坡口及其边缘30㎜范围内的母材一般均采用砂轮打磨清除污物，当有油脂或水份时，则应采用氧乙炔火焰烘干处理。 （5）定位焊 1）定位焊应由持证合格的焊工焊接，定位焊用焊材应与母材要求用的焊材一致。
37、2）定位焊应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊；T型接头定位焊应在两侧对称施焊。 3）定位焊焊缝所采用的焊接材料及焊接工艺要求应与正式焊缝的要求相同，对于厚板，必须用烘枪进行预热至120℃左右，再定位点焊。 4）定位焊尺寸参见下表要求执行。 表3-6 定位焊精度要求 母材厚度(mm) 定位焊焊缝长度（mm） 焊缝间隙 (mm) 手工焊 自动、半自动 T<30 40－50 50－60 300－400 30≤t≤60 50－60 50－70 300－400 t>60 50－60 70－100 300－400 5）定位焊焊脚尺寸不应大于设计尺寸的2/3，且
38、不大于8mm，但不小于4mm。 6）定位焊焊缝有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，必须清除后重新焊接，如最后进行埋弧焊时，弧坑、气孔可不必清除。 7)定位焊时一般采用Φ3.2mm的焊条进行，同时应采用较大的电流，以保证定位焊缝有一定的熔深。 (6)焊接工艺参数 1）埋弧自动焊对接规范参数 表3-7 埋弧焊参数要求 焊缝 焊丝直径mm 电流A 电压V 焊速 m/h 对接及角接 5.0 650±50 33±2 22～30 2）CO2气体保护焊规范参数 表3-8 CO2气体保护焊参数要求 焊丝直径mm 焊接位置 电流A 电压V 干伸长mm 气体流量L/min
39、1.2（药芯） 平焊 280±30 30±2 13～15 15～20 1.2（实芯） 平焊 240±30 30±2 13～15 15～20 立焊 130±20 22±2 13～15 15～20 （6）装焊工艺 1）坡口及接头 焊接坡口应光滑平整，采用自动或半自动方法切割的母材的边缘应无影响焊接的割痕缺口；切割边缘的粗糙度应符合GB50205-2001 规范规定的要求。焊接头区域附近的母材应无油脂、铁锈、氧化皮及其它外来物；接头的装配应符合下表要求。 表3-9 接头拼装要求 序号 项目名称 示意简图 允许公差 1 坡口角度 （α+α1）
40、 -5<α1<+5 -2.5<α1<+2.5 2 根部间隙 （R+R1） 0≤R1≤2.0 0≤R1≤3.0 3 坡口钝边 （f+f1） 有衬板时： -1.0≤f1≤1.0 无衬板时： -2.0≤f1≤1.0 4 搭接间隙 （L+L1） L1≤5.0 e≤1.5 5 装配间隙 （e） 0≤f1≤1.5 e≤1.5 2）装焊工艺 a、焊接过程中，尽可能采用平焊位置或船形位置进行焊接。引弧应在焊道处引弧，禁止在非焊接部位引弧。 b、施焊过程中应控制层间温度不超过规定范围。当焊件预热时，层间温度不得低于预热温度。 c
41、要求熔透的双面焊缝，正面焊完后在背面焊接之前，应认真清除焊缝根部的熔渣、焊瘤和未焊透部分，直至露出正面打底的焊缝金属，且坡口满足工艺、设计要求时方可进行背面焊接。 d、每条焊缝应尽可能一次连续焊完。当中断焊接时，对冷裂纹敏感的焊件应及时采取后热、缓冷等措施。重新施焊时，仍需按规定进行预热。 e、多层多道焊时，应连续施焊，逐层逐道清渣，发现焊接缺陷及时清除，焊接接头应错开50mm以上。 f、当角焊缝的端部在构件上时，转角处宜连续包角焊，起落弧点不宜在端部或棱角处，应距焊缝端部10mm以上。 g、焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅，检查焊缝外观质量。 h、焊道不在同一平面上
42、应由低向高填充。 i、多道焊的接头应错开，多层焊应在端部作出台阶，焊缝结构应从坡口侧面开始焊接。 j、顶紧接触部位应经质检部门检验合格后方可施焊。 k、对于重要的对接接头，焊后在焊缝附近打上低应力焊工钢印。 2.5.3焊接过程质量控制 ⑴定位焊：定位焊是厚板施工过程中最容易出现问题的部位。由于厚板在定位焊时，定位焊处的温度被周围的“冷却介质”很快冷却，造成局部过大的应力集中，引起裂纹的产生，对材质造成损坏。解决的措施是厚板在定位焊时，提高预加热温度，加大定位焊缝长度和焊脚尺寸。 ⑵多层多道焊：在厚板焊接过程中，坚持的一个重要的工艺原则是多层多道焊，严禁摆宽道。这是因为厚板焊缝的坡
43、口较大，单道焊缝无法填满截面内的坡口，而一些焊工为了方便就摆宽道焊接，这种焊接造成的结果是，母材对焊缝拘束应力大，焊缝强度相对较弱，容易引起焊缝开裂或延迟裂纹的发生。而多层多道焊有利的一面是；前一道焊缝对后一道焊缝来说是一个“预热”的过程；后一道焊缝对前一道焊缝相当于一个“后热处理”的过程，有效地改善了焊接过程中应力分布状态，利于保证焊接质量。 ⑶焊接过程中的检查：厚板焊接不同于中薄板，需要几个小时乃至几十小时才能施焊完成一个构件，因此加强对焊接过程的中间检查，就显得尤为重要，便于及时发现问题，中间检查不能使施工停止，而是边施工、边检查。如在清渣过程中，认真检查是否有裂纹发生。及时发现，及时
44、处理。 ⑷厚板对接焊后，应立即将焊缝及其两侧各100mm范围内的局部母材进行加热，加热时采用红外线电加热板进行。加热温度到250~350℃，然后用石棉铺盖进行保温，保温2~6h后空冷。这样的后热处理可使因焊前清洁工作不当或焊剂烘焙不当而渗入熔池的扩散氢迅速逸出，防止焊缝及热影响区内出现氢致裂纹。 对于厚钢的超声波检测时应焊后48小时或更长时间进行检测，如进度允许，也可在构件出厂前再次进行检测。确保构件合格，以免延迟裂纹对工件的破坏。 2.5.4焊接变形控制 由于焊接热输入引起材料的不均匀局部加热，使焊缝区熔化，而与熔池毗邻的高温区材料热膨胀又受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形
45、在冷却过程中，已经发生压缩塑性变形的这部分材料（如长焊缝的两侧）又受到周围条件的制约，而不能自由收缩，在不同程度上被拉伸；如此同时，熔池凝固，金属冷却收缩时也产生相应的收缩拉应力与变形，产生不协调反应，从而就导致了焊接应力与变形。对于厚板焊接，尤其要注意焊接变形的控制，减小焊接应力的产生。 （1）焊接变形的控制 1）注意过程控制 在焊接过程中，厚板对接焊后的变形主要是角变形。实践中为控制变形，往往先焊正面的一部分焊道，翻转工件，碳刨清根后焊反面的焊道，再翻转工件，这样如此往复，一般来说，每次翻身焊接三至五道后即可翻身，直至焊满正面的各道焊缝。同时在施焊时要随时进行观察其角变形情况，注意
46、随时准备翻身焊接，以尽可能的减少焊接变形及焊缝内应力。另外，设置胎夹具，对构件进行约束来控制变形，此类方法一般适用于异形厚板结构，由于厚板异形结构造型奇特、断面、截面尺寸各异，在自由状态下，尺寸精度难以保证，这就需要根据构件的形状，制作胎模夹具，将构件处于固定的状态下进行装配、定位，焊接，进而来控制焊接变形。 2）合理的焊接顺序 选择与控制合理的焊接顺序，既是防止焊接应力的有效措施，也是防止焊接变形的最有效的方法之一。根据不同的焊接方法，制定不同的焊接顺序，埋弧焊一般采用逆向法、退步法；CO2气体保护焊及手工焊采用对称法、分散均匀法；编制合理的焊接顺序的方针是“分散、对称、均匀、减小拘束度
47、 3）采取反变形措施 由于钢板超厚，全熔透焊缝范围大，焊接后上下翼缘板外伸部分会产生较大的角变形。厚板的角变形往往不易校正，为减少校正工作量，可在板件拼装前将上下翼缘板先预设反变形；由于焊接角变形效应，构件焊后基本可以使翼板回复至平直状态。反变形角度通过对焊缝焊接过程中热输入量的计算及以往工程中的实践经验综合予以确定。 图3-11拼板反变形示意图 4）采用补偿加热法 补偿加热法实则亦是求得焊缝焊接时热量“对称、均匀”的辅助手段。当厚板结构整体焊接存在不对称时，极易造成构件扭曲、旁弯等变形，且难以进行矫正，采用补偿加热法对结构的整体焊接效果颇佳。 （2）焊接变形的矫正 焊接
48、变形的矫正主要采取火焰矫正法来实现。 1）火焰矫正法：其原理与机械矫正法相反，利用受热部分的压缩塑性变形来达到目的。为了防止金属的过烧，加热温度不应超过850度，温度过低时，生产效率不高。禁止用水急冷受热区，这样会使金属变脆。实践证明：火焰校正的效果与工件加热后的冷却速度关系不大，用水急冷仅仅会增加冷却速度。 火焰加热的方法通常采用方式： 线状加热：主要用于主焊缝焊接角变形矫正； 图3-12 矫正示意图 2.5.5焊接质量检验 钢结构的焊接质量主要依靠生产全过程中的每一个工序，特别是关键工序的控制，首先应严格把好钢材、焊材等的质量。因为这是确保钢结构产品质量的基础，可以讲没有合
49、格的材料也决不可能有合格的钢结构产品的质量。另外例如：焊工资格确认、焊接工艺评定、严格执行焊接工艺规程以及焊后检验等等，均是较为关键的控制工序。 （1）焊前检验 1）完整的设计图纸,并仔细了解设计意图及其细节,发现问题及时与设计人员沟通并取得共识。 2）严把钢材、焊材质量关，除审核合格证（质证书）外，还应对其材料标记外形尺寸，外观质量等作检查，并按规定要求作好抽样复验以及报验等工作。 3）作好焊工培训与考试，使焊工均持证上岗操作。 4）按规定要求作好焊接工艺评定工作，经评定合格后按此编制指导性的焊接工艺技术文件以及作业指导书等。 5）抓好焊接接头的坡口加工、组对、针对高强度钢、大厚
50、板还需作好工艺评定，以便确定合适的预热要求等，另在开焊前作好全员的技术交底工作。 （2）焊接过程检验 1）按规定要求进行焊机的调整，检查焊工资格证书。 2）按要求进行焊前预热，重点检查预热温度、加热范围，并作好温度监控测量记录等。 3）监督与检查焊工严格按工艺文件要求进行焊接施工，打底焊时监控好底层焊道的宽度与厚度。 4）监控好道间温度，上限应<230℃，下限应高于预热温度，当铸钢焊接时，其道间温度宜控制在偏下限为好。 5）检查焊道间的清理，应清除焊渣与飞溅物等。盖面焊缝时应注意控制好余高以及焊缝表面平滑过渡至母材，如为角焊缝则应注意二焊脚差以及焊肉有效厚度等控制。 6）监控好
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