钢结构焊接工程技术交底钢结构技术交底

钢结构焊接工程技术交底本节适用于桁架或网架(壳)结构、多层和高层梁一柱、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，钢材厚度大于或等于3mm的碳素结构钢和低合金高强度结构钢的焊接。适用的焊接方法包括手工电弧焊、埋弧自动焊、熔嘴电渣焊、栓钉焊接等。一、施工准备1．1技术准备1．在构件制作前，工厂应根据施工制造方案和钢结构技术规范以及施工图纸和《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81)的要求编制各类施工工艺，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规范生产质量不稳定的，应重做工艺评定，以达到质量稳定。2．钢结构工程小选用的新材料必须经过新产品鉴定。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。1．2材料要求1．建筑钢结构用钢材及焊接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，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．焊条选用原则(1)手工电弧焊时，焊条一方面可以传导焊接电流和引弧，同时焊条熔化后又作为填充金属直接过渡到熔池里，与液态的熔化的基本金属熔合而形成焊缝。(2)焊条外观不应有药皮脱落，焊芯生锈等缺陷，焊缝金属的性能要符合使用要求(达到设计要求)，一般要求焊缝金属的力学性能(包括抗拉强度、塑性和冲击韧性)达到母材金属标准规定的性能指标的下限值。(3)结构钢焊条的选择1)根据母材的抗拉强度，按照等强原则选择抗拉强度级别相同的焊条。在焊接高强钢时，因母材熔人影响，焊缝金属实际抗拉强度比焊条牌号的名义强度高得多。因此，可以选用抗拉强度低一等级的焊条，使焊缝金属与母材实际等强。2)不同材质的母材焊接，焊条选用原则是匹配母材屈服强度低的。3)对于易裂的母材或结构(碳当量较高或工作厚度大、结构刚性大、施焊环境温度低)的塑性、韧性要求高的重要结构，应选用塑性韧性好、含氢量低及抗裂性能好的碱性焊条(即低氢焊条)，最好选用高韧性、超低氢焊条，以提高接头的抗冷裂性能。4)对于管道焊接、立向下焊接、底层焊接、盖面焊接等，最好相应选用管道焊接专用焊条、立向下焊条、底层焊条和盖面焊条等。5)应选用碱性焊条(即低氢焊条)而无直流焊接电源时，可选用低氢钾型焊条。6)大型结构，可选用熔敷速度较高的铁粉焊条。(4)铸铁焊条的选择根据铸铁种类、工件的使用要求和加工要求等，选择符合要求的成本低的铸铁焊条。(5)在选择焊条时，尽量降低成本，选用生产率高成本低的焊条，即低成本原则。(6)选择焊条时，要考虑在施焊和坡口加工可能的条件下，尽量减少焊接变形，节省焊条，提高劳动生产率，降低成本。一般主要根据板厚选择。2．焊剂的选用原则焊剂的选择视母材的成分、性能与焊丝相匹配使用。(1)对于碳素钢和普通低合金钢，应保证焊缝机械性能。(2)对于不同强度级别的异种钢接头，一般可按强度级别较低的钢材选用抗裂性较好的焊接材料。(3)焊丝焊剂常用组合为高锰高硅焊剂(HJ431)与低锰(H08A)或含锰(H08MnA)焊丝相配合；低锰或无锰高硅焊剂与高锰焊丝(H10Mn2)相配合。(4)焊剂不应受潮结块。焊剂在使用前必须烘干，烘干温度一般为酸性焊剂(如HJ431、HJ430)250℃～300℃，烘烤时间为2h；碱性焊剂(如HJ250、HJ260)一般300℃～400℃，2h烘烤后使用。使用中回收的焊剂应经过筛除，去杂物后烘干，再与新焊剂配比使用。车间要定期回收焊剂以免浪费。3．熔嘴不应有明显锈蚀和弯曲，焊剂不应受潮结块。为保证焊接过程的稳定性，细丝导电嘴孔径一般不大于焊丝直径的0．1mm～0．25mm，粗丝焊导电嘴孔径一般不应大于焊丝直径的0．20mm～O．40mm。送丝软管内的曲率半径不得小于150mm。4，焊钉的选用原则用低碳合金钢制成，其化学成分可靠，强度稳定，可焊性、顶锻性能良好。使用中要防止出现锻造裂纹。5．焊接瓷环是服务于栓钉焊的一次性辅助焊接材料。采用栓钉直接焊在工件卜的普通栓钉焊，使用普通瓷环。穿透焊需要的瓷环壁厚要大于普通瓷环，下部排气孔总面积亦是普通瓷环的1．3倍。1．3主要机具1．焊接用主要机具：电动空压机、柴油发电机、直流焊机、交流焊机、埋弧焊机、焊条烘干箱、焊接滚轮架、熔嘴电渣焊机、翼缘矫正机等。2．其他设备：经纬仪、超声波探伤仪、数字温度仪、膜测厚仪、数字钳形电流表、湿温度仪、焊缝检查尺、磁粉探伤仪、钢尺、盒尺、钢板尺、游标卡尺、手锤、记号笔、气割枪、氧气、乙炔、电动砂轮等。1．4作业条件1．焊接区应保持干燥，不得有油、锈、水、氧化皮和其他污物。2．焊条、焊剂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。低氢型焊条烘干后必须存放在保温箱(筒)内，随用随取。焊条由保温箱(筒)取出到施焊的时间不宜超过2h(酸性焊条不宜超过4h)。不符上述要求时，应重新烘干后再用，但焊条烘干次数不宜超过2次。3．焊接作业区风速超过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。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。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的构造特点、钢材类别及质量等级和焊接性能、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，同时对构件采取必要的保温措施。5．施焊前，焊工应复核焊接件的接头质量和焊接区域的坡口、间隙、钝边等的处理情况。当发现有不符合要求时，应修整合格后方可施焊。6．焊前应对焊丝仔细清理，去除铁锈和油污等杂质。7．熔嘴不应有明显锈蚀和弯曲，用前在250℃温度下烘干1h，在80℃左右存放。栓钉和配套使用的瓷环在使用前也应烘烤除湿。8．焊丝的盘绕应整齐紧密，没有硬碎弯、锈蚀和油污。焊丝盘上的焊丝量最少不得少于焊一条焊缝所需焊丝量。9．所有焊机的各部件应处于正常工作状态。10．保证电源的供应和稳定性，避免焊接中途断电和电压波动过大。11．焊工必须经考试合格并取得合格证良持证焊工必须在其考试合格项目及认可范围内施焊。二、施工工艺2．1手工电弧焊1．适用范围凡电极的送给、前进和摆动三个动作都是靠手工操作来实现的，均称为手工电弧焊。它是熔化焊中最基本的焊接方法，具有设备简单，操作方便灵活等特点。广泛适用于桁架或网架(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制作与安装焊接工艺，是目前焊接工业中最墓本、最主要的焊接方法。2．工艺流程3．操作工艺(1)焊接参数的选择1)焊条直径的选择焊条直径主要根据焊件厚度选择，一般焊件的厚度越大，选用的焊条直径也越大。参见表7-1。多层焊的第一层以及非水平位置焊接时，焊条直径应选小一点。在同样厚度条件下，平焊用的焊条直径可以比在其他位置用的焊条直径大一些，立、横、仰焊位置的焊条，最大直径一般不超过4mm。焊接固定位置管道环缝的焊条，为适应各种位置的操作，宜采用小直径焊条。对某些要求防止过热及控制限能量的焊件，宜选用小直径焊条。2)焊接电流的选择主要根据焊条直径选择电流，方法有两种：方法一：查焊接电流选择表，见表7-2。方法二：有近似的经验公式可供估算：I=(30～55)d式中：d--焊条直径，mm；I--焊接电流，A。焊角焊缝时，电流要稍大些；打底焊时，特别是焊接单面焊双面成形焊道时，使用的焊接电流要小；填充焊时，通常用较大的焊接电流；盖面焊时，为防止咬边和获得较美观的焊缝，使用的电流稍小些。碱性焊条选用的焊接电流比酸性焊条小10％左右。不锈钢焊条比碳钢焊条选用电流小20％左右。焊接电流初步选定后，要通过试焊调整。3)电弧电压的选择电弧电压的选择主要取决于弧长。电弧长，则电压高；反之，则低。在焊接过程中，一般希望弧长始终保持一致，并且尽量使用短弧焊接(所谓短弧是指弧长为焊条直径的0．5-1．0倍)。一般低氢型焊条采用短弧、低压操作能得到比较好的焊接效果。4)焊接工艺参数的选择，应在保证焊接质量条件下，采用大直径焊条和大电流焊接，以提高劳动生产率。5)性能要求高的焊缝与接头，每层焊缝厚度不宜大于4mm。6)坡口底层焊道宜采用不大于φ3．2mm的焊条，底层根部焊道的最小尺寸应适宜，以防产生裂纹。7)在承受动载荷情况下，焊接接头的焊缝余高h应趋于零，在其他工作条件下，h值可在0～3mm范围内选取。8)焊缝在焊接接头海边的覆盖宽度不小于2mm～4mm。(2)施焊前，焊工应复核焊接件的接头质量和焊接区域的坡口、间隙、钝边等的处理情况。当发现有不符合要求时，应修整合格后方可施焊。(3)焊接时不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条。(4)T型接头、十字接头、角接头和对接接头主焊缝两端，必须配置引弧板和熄弧板，其材质和坡口形式应与焊件相同。引弧和熄弧焊缝长度应大于或等于25mm。引弧和熄弧板长度应大于或等于60mm，长度宜为板厚的1．5倍且不小于30mm，厚度宜不小于6mm。引弧和熄弧板应采用气割的方法切除，并修磨平整，不得用锤击落。(5)焊接区应保持干燥，不得有油、锈和其他污物。(6)焊条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。(7)不应在焊缝以外的母材上打火引弧。(8)焊接作业区环境温度低于O℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于钢板厚度且不小于lOOmm范围内的母材加热到20℃以上方可施焊．且在焊接过程中均不应低于这个温度。(9)定位焊的工艺措施定位焊采用的焊材型号应与焊件材质相匹配。定位焊必须由持有相应合格证的焊工施焊，定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求。1)定位焊焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2／3，且不应大于6mm。长焊缝焊接时，定位焊缝长度不宜小于50mm，焊缝间距宜为500mm～600mm，并应填满弧坑。2)定位焊的位置应布置在焊道以内。如遇到焊缝交叉时，定位焊缝应离交叉处50mm以上。3)定位焊缝的余高不应过高，定位焊缝的两端应与母材平缓过渡，以防止正式焊接时产生未焊透等缺陷。4)如定位焊缝开裂，必须将裂纹处的焊缝铲除后重新定位焊。在定位焊之后，如出现接口不齐，应进行校正，然后才能正式焊接。5)定位焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷。焊前必须清除焊接区的有害物。6)定位焊预热温度应高于正式焊接温度。7)当定位焊焊缝上有气孔或裂纹时，必须清除后重新进行焊接。(10)多层焊的工艺措施1)厚板多层焊时应连续施焊，每一焊道焊接完成后应及时清理焊渣及表面飞溅物，发现影响焊接质量的缺陷时，应清除后方可再焊。在连续焊接过程中应控制焊接区母材温度，使层次温度上、下限符合工艺文件要求：，遇有中断施焊的情况，应采取适当的后热、保温措施，再次焊接时重新预热温度应高于初始预热温度。2)坡口底层焊道采用焊条直径应不大于φ4mm，焊条底层根部焊道的最小尺寸应适宜，但最大厚度不应超过6mm。2．2埋弧自动焊1．适用范围埋弧焊是利用电弧作为热源的焊接方法。焊接时电弧在颗粒状的焊剂下层燃烧而完成焊接过程。由于埋弧焊熔深大，焊接速度快，机械化操作，生产率高，广泛适用于焊接中厚度板的长焊缝。可焊接碳素钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢及其复合钢等。但由于采用颗粒状焊剂，一般只适合于平焊位置。2．工艺流程3．操作工艺(1)埋弧自动焊工艺参数选择1)焊接电流的选择可根据近似的经验公式估算。h=KI式中：h--熔深，mm；K--系数，决定于电流种类、极性和焊丝直径等，一般取O．01(直流正接)或0．0ll(直流反接、交流)；I--焊接电流，A。2)可根据焊接电流选择合适的焊丝直径，见表7-3。3)电弧电压要与焊接电流匹配，见表7-4。(2)除按以上各条确定焊接参数外，焊接前应按工艺文件的要求调整焊接电流、电弧电压、焊接速度、