鋼結(jié)構(gòu)工程焊接施工專項方案19

10、焊接施工

10.1、基本情況

10.1」、焊接接頭形式

本工程的焊接母材有Q235、Q345GJ、Q345、Q390、Q420、S460共六種，焊接

接頭有同種材料的焊接，又有異種材料的焊接。主要接頭形式有：

焊縫主要接頭接頭數(shù)量板屋最大最大焊接

部位焊接形式（個）(mm)截面形狀截面尺寸

水平組合雙箱型欄

核心筒及

橫焊117440?901000X1250X

內(nèi)柱鋼柱

對接90X90

核心筒及箱型柱及梁

平焊對接3265214?8()

內(nèi)柱鋼梁750*750*80*80

目字柱

外框簡6°傾斜

214540?11011(X)X100X4

鋼柱橫焊對接

+400X100X3

外框簡立焊、斜箱型

25?100

鋼梁平焊對接900X70+800X80

外框筒立焊、箱型

526035?100

支撐斜立焊對接1100X70

立焊、箱型斜腹桿

桁架104030?60

斜立焊對接1000X800X60X30

10.1.2、焊接特點

本工程現(xiàn)場焊接工程量極大，采用的材料除了Q345外還有Q390、Q420、Q460,

母材原子厚，焊接技術(shù)要求高，焊接難度高，且工作周期長，針對此特點計劃采用

CO2氣體保護半自動焊接成套技術(shù)，以此來解決厚板焊接變形。

10.2、焊接準備

10.2.1、人員準備

準備充足的有此類焊接經(jīng)驗的焊工參與本工程的焊接，并且在施工前根據(jù)具體的

節(jié)點形式，材質(zhì)等進行考試，考試合格后予以上崗。

由于本工程所使用的鋼材在建筑鋼結(jié)構(gòu)中較少采用，結(jié)構(gòu)的焊接構(gòu)造特點與以往

的工程有較大不同，使在現(xiàn)場焊接以前須對持證焊工進行針對性的技能培訓和技術(shù)交

底，讓他們掌握焊接作業(yè)過程中必須遵守的焊接工藝，避免盲目作業(yè)，造成質(zhì)量事故,

并按照《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》焊工考試規(guī)定進行現(xiàn)場，通過現(xiàn)場附加考試，選用合

格的焊接作業(yè)人員。

10.2.2、機具準備

對進場的焊機設(shè)備進行調(diào)試，滿足使用要求。

10.2.3、技術(shù)準備

組織進行焊接工藝評定，根據(jù)焊接工藝評定編制專門的焊接專項作業(yè)指導另以指

導施工。現(xiàn)場焊接工藝評定根據(jù)本工程的設(shè)計節(jié)點形式，鋼材材質(zhì)、規(guī)格、采用的焊

接方法，焊接位置等因素，本工程擬進行工藝評定種類：Q420各規(guī)格的對接橫焊、

對接立焊、對接平焊；S460各規(guī)格的對接橫焊、T接立焊；Q420與S460異種鋼材

的對接橫焊、T接立焊。

10.2.4、材料準備

根據(jù)本工程鋼結(jié)構(gòu)的母材選用焊接材料的牌號為

鋼結(jié)構(gòu)手工焊條CO2焊絲

母材焊條型號焊條直徑焊絲型號焊絲直徑

Q235E43154)3.2,64ER49-1、ER50-14)1.2

Q345E5015小3.2,4)4ER49-KER50-2小1.2

Q345GJ

Q390

E5515?D3、E5515-G、E5015E55-D2、TWE-71K

Q42063.2,64<1)1.2

(低匹配)ER50-2(低匹配)

S460E6015-D3、E6015-G63.2,<1>4E55-D2、TWE-71161.2

本工程計劃選用保護氣體為C02,純度＞99.7%(V/V),水蒸氣與乙醇含量W

50PPM(m/m)o

上述材料及輔材均須通過焊接工藝評定后才能決定是否適合本工程的焊接施工，

并按牌號、批次進行焊材復檢合格后，分類存放在干燥通風的庫房內(nèi)，設(shè)專門的人員

進行管理。

以上各項試驗工作必須有監(jiān)理工程師監(jiān)督、旁站方可進行。

103、焊接工藝

10.3.1、焊接工藝流程

（施工準備］

高強螺槍終操作平臺、防風棚及

擰合格防護架就位

焊前檢查：

1、氣候條件

2、焊前測量結(jié)果

3、坡口幾何尺寸焊前準備

4、焊機、焊接工具

5、安全防護

6、二氧化碳氣路坡口清理、檢查襯

7、防火措施板、引弧板、熄弧板

預熱

定位焊

根部打底

過程中檢查：

1、焊接電流、電壓

2、焊道清理

3、層間溫度缺

4、氣體流量、壓力、純度陷

5、送絲速度及穩(wěn)定性修

6、焊道寬度補

7、焊接速度

按規(guī)定后熱

按規(guī)定保溫

自檢

1032、焊接工藝參數(shù)

1、預熱及層溫、后溫、保溫

按照現(xiàn)場焊接工藝評定確定的焊前預熱溫度實施。（見下表）

1加熱源氧、乙烘中性焰，熱輸入約為15?25kj/cm

規(guī)范要求：預熱的加熱區(qū)域應(yīng)在焊接坡口兩側(cè)，

2預熱范圍

寬度應(yīng)各為焊件施焊處厚度的1.5倍+100mm

確定預熱溫度的條件：焊接接頭的坡口形式和實際尺寸、板厚及構(gòu)件

3預熱溫度約束條件；溶敷金屬的擴散氫含量：焊接時熱輸入的大小；接頭熱傳

導條件；施焊環(huán)境溫度。

焊前進行預熱是防止層狀撕裂的有效措施之一，預熱范圍為焊縫區(qū)域外延100—

150mm。焊接時每個焊接接頭應(yīng)一次性完成。施焊前注意收集氣象預報資料，預計惡

劣氣候即將到來后無確切把握抵抗時，應(yīng)提前放棄施焊。若焊縫已開焊，要搶在惡劣

氣候來臨前至少焊完焊縫板厚的1/3方能停止，且做好后熱處理。記下層間溫度，不

同厚度、不同材質(zhì)的焊接預熱及層間溫度見下表

材料預熱溫度層間溫度

厚度V25mm不預熱

Q345、Q39080-110℃

厚度225mm預熱60—150c

厚度V28mm不預熱

Q42080-110℃

厚度228mm預熱l（X）-150℃

厚度＜25mm不預熱

S46080-11()℃

厚度，25mm預熱60-150c

對于板厚＞30mm,屈服強度＞345MPa鋼板焊縫，在焊后應(yīng)立即進行后然處理,

加熱采用至少2把大功率烤槍沿焊縫中上下各150-200mm范圍內(nèi)均勻加熱200—

250℃,并保溫2—6小時方可常溫空氣冷卻。

2、CO2氣體保護焊焊接工藝

首層首道焊接焊絲與自邊角度約35度，運用直線加小回環(huán)方法，至障得孔時，

加大焊絲前傾角進行焊接，采用收弧電流填滿弧垢后熄弧待滯后氣體停止供氣后再移

開（約3秒鐘）轉(zhuǎn)至障礙另一側(cè)續(xù)焊。首層次道焊接時加密四環(huán)次數(shù)。焊接時至少疊

在前道1/3截面，焊絲角度上傾約15度。次層及以后各填充層第一道焊絲角度下傾

約35度，最后一道上傾約15度，中間各道基本保持90度。面層焊接的前層（對CO2

氣體保護焊極為重要），基本面要平整，且上部比下部面外傾，焊縫表面無較大凹凸

點，面層焊接時應(yīng)減少電流值約10%,第一道要力求平直，最后一道注意在上坡邊

緣附加停留，以防止出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象。

10.3.3焊接順序

1、塔樓的焊接順序:考慮到本工程的傾斜特點，將采用安裝一個單元就完成一個

單元的方法進行焊接施工。為保證鋼柱的精度，擬采用先內(nèi)后外，先柱后梁，再斜撐,

先焊收縮量大的再焊收縮量小的焊接方法,首先焊接塔樓內(nèi)筒的角柱，待角柱完成后,

再進行其他柱的焊接，為減少焊接變形，原則上相鄰兩根柱不要同時開焊，待全部鋼

柱完成焊接后，再進行梁的焊接，為保證焊接后結(jié)構(gòu)的整體精度，必須從每條軸線的

中部開始梁的焊接，盡可能清除焊接應(yīng)力，待內(nèi)筒全部完成焊接后，再進行外筒柱、

梁、斜撐的焊接。焊接順序與內(nèi)筒相同。如下圖：

2、典型節(jié)點的焊接順序

“目”字形鋼柱對接節(jié)點的焊接順序：

（詳見下頁“目”字形鋼柱焊接流程圖）

“目”字形鋼柱的焊接首先從圖2的厚板口1口2開始由兩名焊工同時對稱反向

施焊，待腹板口2完成后再對稱施焊翼板口1,焊至1/3板厚，可割去鋼柱連接板，再

完成焊縫口1,完成焊接后依照圖3進行探傷打磨，等探傷合格后方可進行圖4的口

形構(gòu)件安裝，待安裝完畢后按圖4中口3?口8的焊接順序進行焊接，圖5探傷打磨

后，再進行圖6圖7端頭板件口9?口”的安裝焊凄，如圖8直至整個節(jié)點焊接完成

后探傷。

箱形鋼柱對接節(jié)點的焊接順序：

箱形柱中對稱的兩個柱面板要求由兩名焊工同時對稱焊接，焊至1/3板厚時可割

去柱間連接板，直至焊完整個接頭，這樣兩人對稱的同步施焊順序既便于控制鋼柱的

偏斜。如遇焊縫間隙差過大，應(yīng)先焊大間隙焊縫，然后依順序施焊。

rE

J

y

m1

那頭板件安裝，對稱憒岸焊接

圖5

圖7

箱形斜撐對接接頭的焊接順序:

首先焊接斜撐的下翼板，完成后再對稱焊接兩側(cè)腹板，待完成后進行探傷，合格

后進行蓋板合攏，上蓋板的焊接首先焊接對接平焊，最后進行角平焊的焊接，直至整

個節(jié)點完成。（參考上圖）

10.4、焊接質(zhì)量控制措施

10.4.1、焊接質(zhì)量保證體系

10.4.2、焊接防護

對于安裝焊接這一關(guān)系到整體安裝質(zhì)量的特殊工序，必須在施工前嚴格制定計

劃，在施工中組織專門的人力、物力，在正式施煌前4—8小時進行提前防護。

防護必須達以下要求:

①上部稍透風、但不滲漏，兼具防一般物體擊打的功能。

②中部寬松，能抵抗強風的傾覆，不致使大股冷空氣透入。

③下部承載力足夠4名以上作業(yè)人員同時進行相關(guān)作業(yè)，需穩(wěn)定、無晃助，不因

甲的作業(yè)給乙的正在作業(yè)造成干擾；可以存放必需的作業(yè)器具和預備材料且不給作業(yè)

造成障礙，無可造成器具材料脫控墜落的縫隙，中部及下部防護采用阻燃材料遮蔽。

防風棚搭設(shè)示意圖

鋼柱焊接示意圖

10.4.3、焊接過程中的注意事項

（1）控制焊接變形；

（2）采取相應(yīng)的預熱溫度及層間溫度的控制措施；

（3）實施多層多道焊.，每焊完一焊道后應(yīng)及時清理焊渣及表面飛濺，發(fā)現(xiàn)影響

焊接質(zhì)量的缺陷時，應(yīng)清除后方可再焊，在連續(xù)焊接過程中應(yīng)控制焊接區(qū)母材溫度，

使層間溫度的上下限符合工藝條件要求，遇有中斷焊接作業(yè)的特殊情況，應(yīng)采取后熱

保溫措施，再次焊接時，應(yīng)重新預熱且應(yīng)高于初始預熱溫度。

（4）防止層狀撕裂的工藝措施：II類及II類以上鋼材的焊接接頭當板厚大于等

于80mm時，板邊火焰切割面宜用機械方法去除淬硬層。采用低氫型、超低氫型焊接

材料施焊。根據(jù)工藝評定確保預熱溫度施焊。焊接時嚴禁在焊縫以外的母材上打火引

弧。

（5）焊后清理及外觀檢查：認真清楚焊縫表面飛濺、焊渣、焊縫不得有咬邊、

氣孔、裂紋、焊瘤等缺陷和焊縫表面存在幾何尺寸不定現(xiàn)象，不得因切割連接板、刨

除焊墊板等工作而傷及母材，連接板、引入、引出板墊板刨除后的表面應(yīng)光滑平整。

10.4.4、焊接糾偏措施

（1）對鋼柱與鋼梁翼板的現(xiàn)場焊接，在完成全部柱的接頭焊接之后，對丁自身

無較大扭轉(zhuǎn)和側(cè)偏的鋼柱，應(yīng)嚴格遵循同一端頭節(jié)點鋼梁兩側(cè)的兩名焊工對面同速施

焊。對焊接后自身有一定扭轉(zhuǎn)和側(cè)偏的鋼柱，應(yīng)按照鋼柱向左偏，鋼梁右側(cè)先焊，鋼

柱向右偏，鋼梁左側(cè)先焊的順序施焊，利用焊接收縮產(chǎn)生的應(yīng)力對鋼柱進行部分側(cè)偏

校正。

（2）現(xiàn)場焊接過程中，應(yīng)著重監(jiān)測鋼柱的垂直度和鋼梁水平度等基本結(jié)構(gòu)情況,

如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即停焊接。通過改變焊接順序和加熱校正等特殊處理手段，實施

處理后再施焊。

（3）考慮到在鋼梁的焊接過程中不可避免的會產(chǎn)生收縮而導致鋼柱面結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)

偏倒，所以在校正時必須預留焊接收縮余最。

（4）對校正后仍有偏斜的鋼柱，可先在反方面進行焊接三至四層的預偏焊接后

再對稱焊接，利用焊接收縮來達到糾偏的結(jié)果。

1（）45、焊接應(yīng)力控制及防層狀撕裂措施

（1）針對本工程焊接節(jié)點的特點，通過從內(nèi)向外、從上到下、先焊收縮量較大

節(jié)點，后焊收縮量較小節(jié)點，先單獨后整體的合理焊接順序。使焊接應(yīng)力得以有效的

散失，從根本上減少焊接層狀撕裂源。

（2）對箱形、十字形、工字形等柱、梁焊接時，采取由兩名作業(yè)習慣相近的焊

接技工，同時?、對稱、勻速焊接，并盡量保持連續(xù)施焊，盡量減少碳弧氣刨的使用（碳

弧氣刨刨削后，焊縫表面將會附著一層高碳晶粒，是產(chǎn)生裂紋的致命缺陷），并再使

用后用角面磨光機磨去刨削部位表面附著的高碳晶粒，以免層狀撕裂的產(chǎn)生。

（3）盡量控制焊縫表面的余高,減少應(yīng)力集中，所有焊縫余高應(yīng)控制在0.5?3mm

以內(nèi)。

（4）后熱及保溫防止應(yīng)力集中，層狀撕裂的關(guān)鍵所在，在焊接完畢后確認外觀

檢查合格后，立即進行后熱保溫處理，有效的消除焊接應(yīng)力及擴散氫的及時溢出，從

根本上解決由于焊接應(yīng)力集中及擴散氫含量過高而發(fā)生層狀撕裂的難題。

1046、焊縫返修

經(jīng)探傷不合格的焊縫必須返修，返修焊縫的工藝與質(zhì)量要求與焊縫相同，返

修焊縫的最小長度應(yīng)大于5()mm,焊縫同一部位返修次數(shù)不宜超過兩次，超過兩次以

上的返修焊縫在查明原因后制定相應(yīng)的返修工藝，經(jīng)技術(shù)負責人同意，監(jiān)理工程師批

準后才能實施。

10.4.7、焊縫無損檢驗

施焊完畢的焊縫待冷卻48小時后，按設(shè)計要求對全溶透一級焊縫進行100%、

對二級焊縫進行20%的超聲波探傷。超聲波探傷的方法及評定標準按照《鋼焊縫手

工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分析》(GB1231-1991)進行。其合格等級應(yīng)為現(xiàn)行國

家標準《鋼焊縫手工超聲波探傷方法及質(zhì)量分級法》(GBU345)B級檢測的H級及

II級以上。

安裝焊縫超聲波探傷工作流程如下：

子分項工程驗收完"

而____

10.5、冬季焊接施工

本工程需經(jīng)歷2006年和2007年的冬季施工階段，甚至有可能經(jīng)歷2008年冬季

施工，北京地區(qū)冬季的日常氣溫大多低于零攝氏度，并經(jīng)常伴有凜冽的西北風，霜凍

積厚達1.5mm左右，這種寒冷的氣候條件對鋼結(jié)構(gòu)安裝尤其是對鋼柱、梁的焊接質(zhì)

量有較大影響。實施鋼結(jié)構(gòu)冬季焊接，需做好如下幾方面工作。

10.5.1、季施工用保溫材料及機具清單

序號材料或機具名稱序號材料或機具名稱

1防風棚搭設(shè)腳手架管5保溫棉

2防風棚搭設(shè)木板6加熱焊槍

3圍護帆布7紅外測溫儀

4綁扎鐵絲8環(huán)境溫度、濕度儀

10.5.2、接材料的選擇、貯存，機具檢查

焊接材料的選擇

為保證焊縫不產(chǎn)生冷脆，負溫度下焊接用的焊絲，在滿足設(shè)計強度的要求下，優(yōu)

先選用屈服強度較低、沖擊韌性好的低氫型焊絲。

焊接材料的貯存、使用

焊絲實行專人保管，貯存在通風干燥的地方，禁止油污污染，采取墊高等防潮措

施。焊絲實行專人發(fā)放的管理制度，嚴禁私自開箱取用，保管員須建立發(fā)放記錄臺帳。

焊接機具檢查

焊接使用的瓶裝CO2氣體，負溫時的瓶嘴，如在水氣作用下有可能產(chǎn)生冰凍堵

塞現(xiàn)象，焊接作業(yè)前應(yīng)首先檢查疏通。

10.5.3、冬季焊前防護

鋼柱、梁的焊接是鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的一道特殊工序，必須在施工前嚴格制定焊

接作業(yè)計劃，組織專門的人力、物力，比預定正式施焊時間提前4?8小時進行專門

防護并達到以下要求：

利用專用腳手架管先搭設(shè)焊接防風圍護棚，上部允許稍透風、但不滲漏雨水，兼

具防一般小物體的打擊功能。

中部寬松，能抵抗強風的侵擾，不致使大股冷空氣透入。

下部操作平臺，足夠承載4名以上作業(yè)人員，需牢固穩(wěn)定、無晃動，可屯放必需

的作業(yè)器具和預備材料且不給作業(yè)造成障礙，無可造成器具材料脫控墜落的縫隙，平

臺面防護采用阻燃材料遮蔽嚴實，防止勁風從底部侵入。

由于整個預熱、焊接、焊后加熱過程均為高溫強熱操作，整個焊接圍護棚內(nèi)可形

成封閉高溫環(huán)境，故無需額外環(huán)境加熱措施即可滿足焊接要求。

1054、冬季焊接保證措施

嚴塞的冬季焊接施工，光有嚴密的焊接防護還不夠，鋼材由驟冷至焊接產(chǎn)生驟熱,

容易發(fā)生鋼結(jié)構(gòu)焊縫接頭區(qū)冷裂紋現(xiàn)象。因此，在0℃至-10℃的氣候條件下，焊前

還必須用兩支大功率烤槍在1.5倍的板屋+100mm的范圍進行加熱至150?200℃。

焊前加熱消除焊縫兩側(cè)母材與焊縫區(qū)的強烈溫差，最大限度地減緩鋼材在板厚方

向由熱脹時壓應(yīng)力到冷縮時拉應(yīng)力的轉(zhuǎn)換過程，最大可能地促使焊縫接頭均勻脹縮，

這是保證超厚鋼板焊接質(zhì)量尤其是在寒冷地區(qū)焊接時的一個非常重要的環(huán)節(jié)。這一環(huán)

節(jié)包括了焊前嚴格加熱，施焊過程中，保證持續(xù)、穩(wěn)定在100?120C層間溫度，全

過程地執(zhí)行窄道焊、有規(guī)律地采用左、右向交替焊道。

由于我司在冬季施工中的焊接全部采用CO2氣體保護焊這種熱輸入較大的焊接

方法。在預熱后的整個焊接過程中，即使是鋼柱接頭接近2米的長焊縫，在每道焊接

熔敷至焊縫末端的時刻，另--端起焊位置的層間溫度仍在1()()?12()℃左右。

整個焊接保證過程中，焊工利用便攜式紅外測溫儀復測檢測構(gòu)件溫度。

值得注意的是：施焊過程中，不可避免地會由于剔除焊瘤、清除焊接渣膜飛濺、

更換焊材與焊接輔材、施工器具調(diào)整、焊接防護物品更迭、作業(yè)者生理需求、使用高

風速碳弧氣刨等因素使得層間溫度不能保持穩(wěn)定，由此產(chǎn)生的裂紋質(zhì)量事故有例可

循，質(zhì)量事故的主要原因是多次發(fā)生從高溫到低溫這一變化過程。在寒冷地區(qū)這一現(xiàn)

象必須予以高度重視，要求細致地預備施工機具、材料，考慮作業(yè)環(huán)境及焊接人員的

身體狀況，減少一切不必要的焊接時間內(nèi)的非焊接作業(yè)時間，隨時利用紅外測溫儀觀

察層間溫度，如發(fā)現(xiàn)低于規(guī)定的溫度，立即采用加熱烤槍對構(gòu)件進行再加熱，始終保

持焊縫100?120℃的層訶溫度。

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