钢结构二氧化碳气体保护焊

钢结构二氧化碳气体保护焊3.5.1焊接施工工艺标准3.5.1.1适用范围本施工工艺标准适用于桁架或网架(壳)结构、多层或高层梁、柱框架结构等工业与民用建筑和一般构筑物的钢结构工程中。标准规定了碳素结构钢和低合金高强度钢的二氧化碳气体保护焊的基本要求。凡各工程的工艺中无特殊要求的结构件的二氧化碳气体保护焊均应按本标准规定执行。3.5.1.2编制参考标准及规范（1）《二氧化碳气体保护焊用焊丝》GB8110（2）《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81—2002（3）《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB985－88（4）《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－20013.5.2术语、符号3.5.2.1术语（1）母材：被焊接的材料统称。（2）焊缝金属：构成焊缝的金属，一般是熔化的母材和填充金属凝固形成的那部分金属。（3）层间温度：多层焊时，停焊后继续焊接之前，其相邻焊道应保持的最低温度。（4）余高：高出焊趾连线部分的焊缝高度。（5）定位焊缝：焊前为装配和固定焊接接头的位置而施焊的短焊缝。（6）船形焊：T形、十字形和角接接头处于平焊位置进行的焊接。3.5.2.2符号（1）t－板厚；（2）a－间隙；（3）p－钝边；（4）L－长度；（5）a－坡口角度；（6）B－宽度；（7）C－余高；(8)d－错边量；(9)hf－焊脚尺寸；(10)I－焊接电流；(11)φ－焊条直径。焊接方法及焊透种类代号应符合表3.5.2.2－1的规定；接头形式及坡口形状代号应符合表3.5.2.2－2的规定；焊接面及垫板种类代号应符合表3.5.2.2－3的规定；焊接位置代号应符合表3.5.2.2－4的规定；坡口各部分尺寸代号应符合表3.5.2.2—5的规定。标记示例：二氧化碳气体保护焊、完全焊透、对接、I形坡口、背面加钢衬垫的单面焊接接头表示为GC—BI－Bsl。3.5.3基本规定3.5.3.1为在建筑钢结构焊接中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本工艺标准。3.5.3.2本标准适用于工业与民用建筑钢结构中普通碳素结构钢和低合金结构钢的焊接。3.5.3.3钢结构焊接，必须按施工图的要求进行，并应遵守现行《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001的规定。3.5.3.4钢结构的焊接工作，必须遵守国家现行的安全技术和劳动保护等有关规定。3.5.3.5钢结构的焊接，除应执行本标准外，尚应符合国家现行的有关标准。3.5.4施工准备3.5.4.1技术准备在构件制作前，工厂应按施工图纸的要求以及《建筑钢结构焊接技术规程》的要求进行焊接工艺评定试验。生产制造过程应严格按工艺评定的有关参数和要求进行，通过跟踪检测如发现按照工艺评定标准生产质量不稳定，应重做工艺评定，以达到质量稳定。根据施工制造方案和钢结构技术规范以及招标文件的有关要求编制各类施工工艺，工厂应组织有关部门进行工艺评审。3.5.4.2材料要求（1）建筑钢结构用钢材及焊接填充材料的选用应符合设计图的要求，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、力学性能和其他质量要求必须符合国家现行标准规定。当采用其他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。（2）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。（3）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。（4）焊接T形、十字形、角接接头，当其翼缘板厚度大于或等于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。钢板厚度方向性能级别Z15、Z25、Z35相应的含硫量、断面收缩率应符合表3.1.4.2－1的规定。（5）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)的规定。（6）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，即其二氧化碳含量(V／V)不得低于99.9％，水蒸气与乙醇总含量(m／m)不得高于0.005％，并不得验出液态水。(7)除第（5）、（6）条规定外，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、通风良好的地方，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干燥器。(8)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(见《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB985－88)。(9)不同厚度及宽度的材料对接时，应作平缓过渡并符合下列规定：1)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3.1.4.2－2的规定。当超过表3.1.4.2－2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(图3.1.4.2)。2)不同宽度的板材对接时，应根据工厂及工地条件采用热切割、机械加工或砂轮打磨的方法使之平缓过渡，其连接处最大允许坡度值应为1∶2.5(图3.1.4.2)。3.5.4.3主要机具3.5.4.4作业条件（1）焊接作业区风速当手工电弧焊超过8m／s、气体保护电弧焊及药芯焊丝电弧焊超过2m／s时，应设防风棚或采取其他防风措施。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。（2）焊接作业区的相对湿度不得大于90％。（3）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。（4）焊接作业区环境温度低于0℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于二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，并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。（5）焊接作业区环境超出本条第（1）、（4）款规定但必须焊接时，应对焊接作业区设置防护棚并制订出具体方案，连同低温焊接工艺参数、措施报监理工程师确认后方可实施。3.5.5材料和质量要求3.5.5.1材料的关键要求（1）焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。（2）重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验，复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。（3）所用钢材及焊接材料的规格、型号、材质以及外观检查，均应符合设计图纸和规程的要求。3.5.5.2技术关键要求焊工应严格按照焊接工艺及技术操作规程施焊。3.5.5.3质量关键要求建筑钢结构焊接质量检查应由专业技术人员担任，并须经岗培训取得质量检查员岗位合格证书。3.5.5.4职业健康安全关键要求焊工须有合格证及施焊资格，禁止无证上岗。3.5.5.5环境关键要求雨、雪天气时，禁止露天焊接。构件焊区表面潮湿或有冰雪时，必须清除干净方可施焊。在四级以上风力焊接时，应采取防风措施。3.5.6施工工艺3.5.6.1工艺流程3.5.6.2操作工艺（1）焊丝直径的选择根据板厚的不同选择不同的直径，为减少杂含量，尽量选择直径较大的焊丝，见表3.5.6.2—1。注：最佳电弧电压有时只有1～2V之差，要仔细调整。（3）典型的短路过渡焊接工艺参数，见表3.5.6.2—3。（4）细颗粒过渡的电流下限值及电弧电压范围，见表3.5.6.2—4。（5）Φ1.6焊丝CO2半自动焊常用工艺参数，如表3.5.6.2－5。（6）半自动焊时，焊速不超过0.5m／min。(7)二氧化碳气体保护焊必须采用直流反接。(8)施焊前，焊工应检查焊接部位的组装和表面清理的质量，如不符合要求，应修磨补焊合格后方能施焊。焊接坡口组装允许偏差值应符合表3.5.4.2—2～表3.5.4.2—3的规定。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。(9)T形接头、十字形接头、角接接头和对接接头主焊缝两端，必须配置引弧板引出板，其材质应和被焊母材相同，坡口形式应与被焊焊缝相同，禁止使用其他材质的材料充当引弧板和引出板。(10)气体保护电弧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。(11)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。(12)打底焊层高度不超过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1.5～2mm；盖面焊时焊接熔池边缘应超过坡口棱边0.5～1.5mm，防止咬边。(13)不应在焊缝以外的母材上打火、引弧。(14)除电渣焊、气电立焊外，Ⅰ、Ⅱ类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入进行焊接时，板厚与最低预热温度要求宜符合表3.5.6.2—6的规定。实际工程结构施焊时的预热温度，尚应满足下列规定：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、E5515、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。1)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。2)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。当其他条件不变时，使用超低氢型焊条打底预热温度可降低25～50℃。二氧化碳气体保护焊当气体含水量符合本标准第3.5.4.2（6）条的要求或使用富氩混合气体保护焊时，其熔敷金属扩散氢可视同低氢型焊条。3)根据焊接时热输入的大小确定预热温度。当其他条件不变时，热输入增大5kJ／cm，预热温度可降低25～50℃。电渣焊和气电立焊在环境温度为0℃以上施焊时可不进行预热。4)根据接头热传导条件选择预热温度。在其他条件不变时，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。5)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℃。(15)定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊，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5