第九节焊接(鸟巢钢构施组)(39页).doc
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1、-第九节 焊接(鸟巢钢构施组)-第 163 页第九节 焊接焊接难点本工程钢结构总量约6.7万吨,节点构造相当复杂。在短时间内完成钢结构深化设计、材料定货、制作加工、现场组装、安装电焊难度很大。焊接焊接包括两部分:现场组装焊接(地面和高空)、现场安装焊接,大部分都是高空散装的施工方法。板厚40、60、80mm不等,厚板焊接难度大。屋盖主桁架和次桁架均采用斜交斜放,易出现累计偏差,给焊接带来很多难度。由于钢结构较重;为便于运输、安装、和焊接工艺特殊要求,造成构件分段,接头多,焊接量大。板厚Z向要求:4080mm厚板都有Z向要求。为防止焊接Z向层状撕裂要采取相应措施来保证焊接质量。焊工培训培训内容板
2、厚t=40mm,Q345B、C、D埋弧焊、电渣焊全焊透焊缝平、立、横焊。板厚t=40mm,Q345 B、C、D埋弧平焊,熔嘴电渣立焊。培训时间根据钢结构制作厂家,已有焊工技术情况而具体安排,(为保证工程质量减少中间层次的矛盾,制作厂在现场组装焊接,部分焊工直接参与现场安装焊接工作)。焊接工艺评定凡符合以下情况之一者,应在钢结构构件制作及安装施工之前进行焊接工艺评定:国内首次用于钢结构工程的钢材(包括钢材牌号与标准相符但微合金化元素的类别不同和供货状态不同,或国外钢号国内生产);国内首次应用与钢结构工程的焊接材料;设计规定的钢材类别、焊接材料、焊接方法、接头形式、焊接位置、焊后热处理制度以及施工
3、单位所采用的焊接工艺参数、预热后热措施等各种参数的组合条件为施工企业首次采用。焊接工艺评定根据钢结构的设计节点形式、钢材类型、规格、采用的焊接方法、焊接位置等,指定焊接工艺评定方案,拟订相应的焊接工艺评定指导书,按规定实施焊接试件、切取试样并由具有国家技术质量监督部门认证资质的检测单位进行检测试验。焊接工艺评定的施焊参数,包括热输入、预热、后热制度等应根据被焊材料的焊接性制订。焊接工艺评定所用设备、仪表的性能应与实际工程施工焊接相一致并处于正常工作状态。焊接工艺评定所用的钢材、焊接材料必须与实际工程所用材料一致并符合相应标准要求,具有生产厂出具的质量证明文件。焊接工艺评定试件应由技能熟练的焊接
4、人员施焊。焊接工艺所用的焊接方法、钢材类别、试件接头形式、施焊位置分类代号应符合下列图表的规定。附表6-38 焊接方法分类类别号焊接方法代号1手工电弧焊SMAW21半自动实芯焊丝气体保护GMAW22半自动药芯焊丝气体保护FCAWG31单丝自动埋弧焊SAW41熔嘴电渣焊ESWMN附表6-39 用钢分类类别号钢材强度级别Q235Q345注:国内新材料和国外钢材按化学成分、力学性能和焊接性能归入相应级别附图6-73 板材对接接头焊接位置示意 附图6-74 板材角接接头焊接位置示意(a)平焊位置F;(b)横焊位置H;(c)立焊位置V;焊接工艺评定试验完成后,应由评定单位根据检测结果提出焊接工艺评定报告
5、,连同焊接工艺评定指导书、评定记录、评定试样检验结果一起报工程质量监督部门和有关单位审查备案。不同焊接方法的评定结果不得相互代替。不同钢材的焊接工艺评定应符合下列规定:不同类别钢材的焊接工艺的评定结果不得互相代替;、类同类别钢材中当强度和冲击韧性级别发生变化时,高级别钢材的焊接工艺评定结果可代替低级别钢材;不同类别的钢材组合焊接时应重新评定,不得用单类钢材的评定结果代替。接头形式变化时应重新评定,但十字接头评定结果可代替T形接头评定结果,全焊透或部分焊透的T形或十字形接头对接与角接组合焊缝评定结果可代替角焊缝评定结果。焊条手工电弧焊时,下列条件之一发生变化,应重新进行工艺评定:焊条熔敷金属抗拉
6、强度级别变化;9.3.11.2由低氢型焊条改为非低氢型焊条;焊条直径增大1mm以上。熔化极气体保护焊时,下列条件之一发生变化,应重新进行工艺评定:实芯焊丝与药芯焊丝的相互变换;药芯焊丝气体保护与自保护的变换;单一保护气体类别的变化;混合保护气体的混合种类和比例变化;保护气体流量增加25%以上或减小10%以上的变化;焊炬手动与机械行走的变换;按焊丝直径规定的电流值、电压值和焊接速度的变化分别超过评定合格值的10%、7%和10%。埋弧焊时,下列条件之一发生变化,应重新进行工艺评定:焊丝钢号变化;焊剂型号变化;多丝焊与单丝焊的变化;添加与不添加冷丝的变化;电流种类与极性的变化;按焊丝直径规定的电流值
7、、电压值和焊接速度的变化分别超过评定合格值的10%、7%和15%。电渣焊时,下列条件之一发生变化,应重新进行工艺评定:板极与丝极的变换,有、无熔嘴的变化;熔嘴截面积变化大于30%,熔嘴牌号的变换,焊丝直径的变化,焊剂型号的变换;单侧坡口与双侧坡口焊接的变化焊接电流种类与极性的变换;焊接电源伏安特性为恒压或恒流的变换;焊接电流变化超过20%或送丝速度变化超过40,垂直进行速度超过 20%。焊接电压值变化超过10%偏离垂直位置超过10;成形水冷滑块与挡板的变化;焊剂装入量变化超过30%; 现场安装焊接工艺一般规定9被焊母材,尚应符合下列要求:1) 清除待焊处表面的水、氧化皮、锈、油污;2) 焊接坡
8、口边缘上钢材的夹层缺陷根据情况进行处理。3) 钢材内部的夹层缺陷,根据情况进行处理。4) 夹层缺陷是裂纹时根据长度深度可进行修补。焊接材料应符合下列规定: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) 低氢型焊条烘干的温度应为350380,保温时间应为1.52h,烘干后应缓冷放置于110120的保温箱中存放、待用;使用时应置于保温筒中;烘干后的低氢型焊条在大气中放置时间超过4h应重新烘干;焊条重复烘干次数不宜超过2次;受潮的焊条不应使用;4) 实芯焊丝及熔嘴导管应无油污、锈蚀,镀铜
9、层应完好无损;5) 焊条、焊剂烘干装置及保温装置的加热、测温、控温性能应符合使用要求;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;6) 焊接不同类别的钢材时,焊接材料的匹配应符合设计要求。焊缝坡口表面及组装质量应符合下列要求:1) 焊缝坡口可用火焰切割或机械方法加工。缺棱为一致3mm时,修磨平整。当采用机械方法加工坡口时,加工表面不应有台阶;2) 施焊前,焊工应检查焊接部位的的组装和表面清洗的质量,如不符合要求,应修磨补焊合格后方能施焊;3) 搭接接头及T型角接接头组装间隙应符合有关规定超过规定要求进行处理;4) 严禁在接头间隙中添塞焊条头、铁块等杂务。焊接工艺文件应符合下列要
10、求:1) 施工前应由焊接技术负责人员根据焊接工艺评定结果编制焊接工艺文件,并向有关操作人员进行技术交底,施工中应严格遵守工艺文件的规定;2) 焊接工艺文件应包括下列内容:焊接方法或焊接方法的组合;母材的牌号、厚度及其它相关尺寸;焊接材料型号、规格;焊接接头形式、坡口形状几何尺寸允许偏差;夹具、定位焊、衬垫的要求;焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接层次、清根要求、焊接顺序等焊接工艺参数规定;预热温度及层间温度范围;后热、焊后消除应力处理工艺;检验方法及合格标准;其它必要的规定。焊接工作环境应符合以下要求: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
11、,应设防风棚或采取其它防风措施。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,并由焊接技术责任人员指定出作业方案经认可后方可实施;5) 焊接作业区环境超出上述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,报监理工程师确认后方可实施。引弧板、引出板、垫板应符合下列要求:1) 不应在焊接以外的母材上打火、引弧;2) T型接头、十字型接头、角接接头和对接接头主焊缝两端,必须配置引弧板和引出板,其材质应和被焊母材相同,坡口形式应与被焊焊缝
12、相同;3) 手工电弧焊和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;4) 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;定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊,所用焊接材料应于正式施焊相当。定位焊预热温度应高于正式施焊的预热温度。当定位焊焊缝上有气孔或裂纹时必须清除后重焊。多层焊的施焊应符合下列要求: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,发现影响焊缝质量的缺陷时,应清除后方可施焊。在连续焊接过程中应控制焊接区母材温度,使层间温度的
13、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手工电弧焊时宜使用不大于4mm的焊条施焊,底层根部焊道的最小尺寸应适宜,但最大厚度不应超过6mm。焊接预热及后热除电渣焊、气电立焊外,、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下表的规定。附表6-40 常用结构钢材最低预热温度要求钢材牌号接头最后部件的板厚t(mm)T2525t4040t606080Q2356080100Q295、Q3456080100140注:本表使用条件1.接头形式为坡口对接,根部
14、焊道,一般拘束度;2.热输入约为1525KJ/cm;3.采用低氢型焊条,熔敷金属扩散氢含量(甘油法) E4315、4316不大于8ml/100g; E5015、E5016、E5515、E5516不大于6ml/100g; E6015、E6016、不大于4ml/100g4.一般拘束度,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,应按板厚确定预热温度;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。实际工程结构施焊时的预热温度,尚应满足下列规定:根据焊接接头的坡口形式和实
15、际尺寸、板厚及构件拘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;根据熔敷金属的扩散氢含量确定预热温度;根据焊接时热输入的大小确定预热温度;根据接头热传导条件选择预热温度;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1525。预热方法及层间温度控制应符合下列规定:1) 焊前预热及层间温度的保持宜采用电加热器、火焰加热器等,并采用专业的测温仪器测量;2) 预热的加热区域应在焊接坡口两侧,宽度应各为焊件施焊初厚度的1.5倍以上,且不小于100mm;当要求进行焊后消氢处理时,应符合下列规定:1) 消氢处理的加热温度应为200250,保温时间应
16、依据工件板厚按每25mm板厚不小于0.5h、且总保温时间不得小于1h确定。达到保温时间后缓冷至常温;2) 消氢处理的加热和测温方法按2条的规定执行。 T型接头、十字接头、角接接头焊接时,防止板材层状撕裂的工艺措施采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接。 采用低强度焊条在坡口内母材板面上先堆焊塑性过度层。类及类以上钢材箱形柱角接接头当板厚大于、等于80mm时,板边火焰切割面宜用机械方法去除淬硬层(见图特厚板角接接头防止层状撕裂的工艺措施示意)。 采用低氢型、超低氢型焊条或气体保护电弧焊施焊。 提高预热温度施焊。控制焊接变形的工艺措施宜按下列要求采用合理的焊接顺序控制变形:1) 对于对接接头、
17、T型接头和十字接头坡口焊接,在工件放置条件允许或易于翻身的情况下,宜采用双面坡口对称顺序焊接;对于有对称截面的构件,宜采用对称于构件中和轴的顺序焊接;2) 对双面非对称坡口焊接,宜采用先焊深坡口侧部分焊缝、后焊浅坡口侧、最后焊完深坡口侧焊缝的顺序;3) 对长焊缝宜采用分段退焊法或与多人对称焊接法同时运用;4) 宜采用跳焊法,避免工件局部加热集中。在节点形式、焊缝布置、焊接顺序确定条件下,宜采用熔化极气体保护电弧焊或药芯焊丝自保护电弧焊等能量密度相对较高的焊接方法,并采用较小热输入。宜采用反变形法控制角变形。对一般构件可用定位焊固定同时限制变形;对大型、厚板构件宜用刚性固定法增加结构焊接时的刚性
18、。对于大型结构宜采用分步组装焊接、分别矫正变形后再进行总装焊接或连接的施工方法。焊后消除应力处理设计文件对焊后消除应力有要求时,根据构件尺寸,工厂制作宜采用加热炉整体退火或电加热器局部退火对焊件消除应力,仅为稳定结构尺寸时可采用震动法消除应力;工地安装焊缝宜采用锤击法消除应力。焊后热处理应符合现行国家标准碳钢、低合金钢焊接构件焊后处理方法(GB/T6040)的规定。当采用电加热器对焊接构件进行局部消除应力热处理时,尚应符合下列要求:1) 使用配有温度自动控制仪的加热设备,其加热、测温、控温性能应符合使用要求;2) 构件焊缝每侧面加热板(带)的宽度至少为钢板厚度的3倍,且应不小于200mm;3)
19、 加热板(带)以外构件两侧尚宜用保温材料适当覆盖。用锤击法消除中间焊层应力时,应使用圆头手锤或小型震动工具进行,不应对根部焊缝、盖面焊缝或焊缝坡口边缘的母材进行锤击。用震动法消除应力时,应符合国家现行标准震动时效工艺参数选择及技术要求(JB5926)的规定。焊缝缺陷返修面缺陷超过相应的质量验收标准时,对气孔、夹渣、焊瘤、余高过大等缺陷应用砂轮打磨、铲凿、钻、铣等方法去除,必要时进行焊补;对焊缝尺寸不足、咬边、弧坑未添满等缺陷进行焊补。经无损检测确定焊缝内部存在超标缺陷时进行返修,返修应符合下列规定:1) 返修前应由施工企业编写返修方案;2) 应根据无损检测确定的缺陷位置、深度,用砂轮打磨或碳弧
20、气刨清除缺陷。缺陷为裂纹时,碳弧气刨前应在裂纹两端钻止裂孔并清除裂纹及其两端各50mm长的焊缝或母材;3) 清除缺陷时应将刨槽加工成四侧边斜面角大于10的坡口,并应休整表面、磨除气刨渗碳层,必要时应用渗透探伤或磁粉探伤方法确定裂纹是否彻底清除;4) 焊补时应在坡口内引弧,熄弧时应添满弧坑;多层焊的焊层之间接头应错开,焊缝长度应不小于100mm;当焊缝长度超过500mm时应采用分段退焊法;5) 返修部位应连续焊成。如中断焊接时,应采取后热、保温措施,防止产生裂纹。再次焊接前宜用磁粉或渗透探伤方法检查,确认无裂纹后方可继续补焊;6) 焊接修补的预热温度应比相同条件下正常焊接的预热温度高,并应根据工
21、程节点的实际情况确定是否需用采用超低氢型焊条焊接或进行焊后消氢处理;7) 焊缝正、反面各作为一个部位,同一部位返修不宜超过两次;8) 对两次返修后仍不合格的部位应重新制订返修方案,经工程技术负责人审批并报监理工程师认可后方可执行;9) 返修焊接应填报返修施工记录及返修前后的无损检测报告,作为工程验收及存档资料。碳弧气刨应符合下列规定:1) 碳弧气刨工必须经过培训合格后方可上岗操作;2) 如发现“夹碳”,应在夹碳边缘510mm处重新气刨,所刨深度应比夹碳处深23mm;发生粘渣时可用砂轮打磨。9.4.7 CO2气体保护焊操作要点作业条件1) 焊接区应保持干燥不沾有油、锈其它污物。2) 当焊接因风速
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