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钢结构焊接工艺 
钢结构手工电弧焊焊接施工工艺标准
依据标准：
《建筑工程施工质量验收统一标准》        GB50300-
《钢结构工程施工质量验收规范》          GB50205-
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345
《钢熔化焊对接接头射线摄影和质量分级》GB3323
《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.1
《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.2
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81
1、范围
本工艺标准适适用于通常工业和民用建筑工程中钢结构制作和安装手工电弧焊焊接工程。
2、施工准备
2.1材料及关键机具
2.1.1电焊条：其型号按设计要求选择，必需有质量证实书。按要求施焊前经过烘焙。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈焊条。设计无要求时，焊接Q235钢时宜选择E43系列碳钢结构焊条；焊接16Mn钢时宜选择E50系列低合金结构钢焊条；焊接关键结构时宜采取低氢型焊条（碱性焊条）。按说明书要求烘焙后，放入保温桶内，随用随取。酸性焊条和碱性焊条不准混杂使用。
2.1.2引弧板：用坡口连接时需用弧板，弧板材质和坡口型式应和焊件相同。
2.1.3关键机具：电焊机（交、直流）、焊把线、焊钳、面罩、小锤、焊条烘箱、焊条保温桶、钢丝刷、石棉条、测温计等。
2.2作业条件
2.2.1熟悉图纸，做焊接工艺技术交底。
2.2.2施焊前应检验焊工合格证使用期限，应证实焊工所能负担焊接工作。
2.2.3现场供电应符合焊接用电要求。
2.2.4环境温度低于0℃，对预热，后热温度应依据工艺试验确定。
3、操作工艺
3.1工艺步骤：
作业准备→电弧焊接（平焊、立焊、横焊、仰焊）→焊缝检验。
3.2钢结构电弧焊接：
3.2.1平焊
3.2.1.1选择合格焊接工艺，焊条直径，焊接电流，焊接速度，焊接电弧长度等，经过焊接工艺试验验证。
3.2.1.2清理焊口：焊前检验坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢靠，焊缝周围不得有油污、锈物。
3.2.1.3烘焙焊条应符合要求温度和时间，从烘箱中取出焊条，放在焊条保温桶内，随用随取。
3.2.1.4焊接电流：依据焊件厚度、焊接层次、焊条型号、直径、焊工熟练程度等原因，选择适宜焊接电流。
3.2.1.5引弧：角焊缝起落弧点应在焊缝端部，宜大于10mm，不应随便打弧，打火引弧后应立即将焊条从焊缝区拉开，使焊条和构件间保持2～4mm间隙产生电弧。对接焊缝立即接和角接组合焊缝，在焊缝两端设引弧板和引出板，必需在引弧板上引弧后再焊到焊缝区，中途接头则应在焊缝接头前方15～20mm处打火引弧，将焊件预热后再将焊条退回到焊缝起始处，把熔池填满到要求厚度后，方可向前施焊。
3.2.1.6焊接速度：要求等速焊接，确保焊缝厚度、宽度均匀一致，从面罩内看熔池中铁水和熔渣保持等距离（2～3mm）为宜。
3.2.1.7焊接电弧长度：依据焊条型号不一样而确定，通常要求电弧长度稳定不变，酸性焊条通常为3～4mm，碱性焊条通常为2～3mm为宜。
3.2.1.8焊接角度：依据两焊件厚度确定，焊接角度有两个方面，一是焊条和焊接前进方向夹角为60～75°；二是焊条和焊接左右夹角有两种情况，当焊件厚度相等时，焊条和焊件夹角均为45°；当焊件厚度不等时，焊条和较厚焊件一侧夹角应大于焊条和较薄焊件一侧夹角。
3.2.1.9收弧：每条焊缝焊到末尾，应将弧坑填满后，往焊接方向相反方向带弧，使弧坑甩在焊道里边，以防弧坑咬肉。焊接完成，应采取气割切除弧板，并修磨平整，不许用锤击落。
3.2.1.10清渣：整条焊缝焊完后清除熔渣，经焊工自检（包含外观及焊缝尺寸等）确无问题后，方可转移地点继续焊接。
3.2.2立焊：基础操作工艺过程和平焊相同，但应注意下述问题：
3.2.2.1在相同条件下，焊接电源比平焊电流小10%～15%。
3.2.2.2采取短弧焊接，弧长通常为2～3mm。
3.2.2.3焊条角度依据焊件厚度确定。两焊件厚度相等，焊条和焊条左右方向夹角均为450；两焊件厚度不等时，焊条和较厚焊件一侧夹角应大于较薄一侧夹角。焊条应和垂直面形成600～800角，使角弧略向上，吹向熔池中心。
3.2.2.4收弧：当焊到末尾，采取排弧法将弧坑填满，把电弧移至熔池中央停弧。严禁使弧坑甩在一边。为了预防咬肉，应压低电弧变换焊条角度，使焊条和焊件垂直或由弧稍向下吹。
3.2.3横焊：基础和平焊相同，焊接电流比同条件平焊电流小10%～15%，电弧长2～4mm。焊条角度，横焊时焊条应向下倾斜，其角度为700～800，预防铁水下坠。依据两焊件厚度不一样，可合适调整焊条角度，焊条和焊接前进方向为700～900。
3.2.4仰焊：基础和立焊、横焊相同，其焊条和焊件夹角和焊件厚度相关，焊条和焊接方向成700～800角，宜用小电流、短弧焊接。
3.3冬期低温焊接：
3.3.1在环境温度低于0℃条件下进行电弧焊时，除遵守常温焊接相关要求外，应调整焊接工艺参数，使焊缝和热影响区缓慢冷却。风力超出4级，应采取挡风方法；焊后未冷却接头，应避免碰到冰雪。
3.3.2钢结构为预防焊接裂纹，应预热、预热以控制层间温度。当工作地点温度在0℃以下时，应进行工艺试验，以确定合适预热，后热温度。
4、质量标准
4.1通常要求
4.1.1本章适适用于钢结构制作和安装中钢构件焊接和焊钉焊接工程质量验收。
4.1.2钢结构焊接工程可按对应钢结构制作或安装工程检验批划分标准划分为一个或若干个检验批。
4.1.3碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、低合金结构钢应在完成焊接24h以后，进行焊缝探伤检验。
4.1.4焊缝施焊后应在工艺要求焊缝及部位打上焊工钢印。
4.2钢构件焊接工程
I主控项目
4.2.1焊条、焊丝、焊剂、电渣焊熔嘴等焊接材料和母材匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81要求。焊条、焊剂、药芯焊丝、熔嘴等在使用前，应按其产品说明书及焊接工艺文件要求进行烘焙和存放。
检验数量:全数检验。
检验方法:检验质量证实书和烘焙统计。
4.2.2焊工必需经考试合格并取得合格证书。持证焊工必需在其考试合格项目及其认可范围内施焊。
检验数量:全数检验。
检验方法:检验焊工合格证及其认可范围、使用期。
4.2.3施工单位对其首次采取钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，并应依据评定汇报确定焊接工艺。
检验数量:全数检验。
检验方法:检验焊接工艺评定汇报。
4.2.4设计要求全焊透一、二级焊缝应采取超声波探伤进行内部缺点检验，超声波探伤不能对缺点作出判定时，应采取射线探伤，其内部缺点分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345或《钢熔化焊对接接头射线摄影和质量分级》GB3323要求。
焊接球节点网架焊缝、螺栓球节点网架焊缝及圆管T、K、Y形节点相关线焊缝，其内部缺点分级及探伤方法应分别符合国家现行标准《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.1、《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.2、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81要求。
一级、二级焊缝质量等级及缺点分级应符合表4.2.4要求。
检验数量:全数检验。
检验方法:检验超声波或射线探伤统计。
表4.2.4 一、二级焊缝质量等级及缺点分级
焊缝质量等级 一级 二级
内部缺点超声波探伤 评定等级 Ⅱ Ⅲ
检验等级 B级 B级
探伤百分比 100％ 20％
内部缺点射线探伤 评定等级 Ⅱ Ⅲ
检验等级 AB级 AB级
探伤百分比 100％ 20％
注：探伤百分比计数方法应按以下标正确定：(1)对工厂制作焊缝，应按每条焊缝计算百分比，且探伤长度应大于200mm，当焊缝长度不足200mm时，应对整条焊缝进行探伤；(2)对现场安装焊缝，应按同一类型、同一施焊条件焊缝条数计算百分比，探伤长度应大于200mm，并应不少于1条焊缝。
4.2.5T形接头、十字接头、角接接头等要求熔透对接和角对接组合焊缝，其焊脚尺寸不应小于t/4(图4.2.5a、b、c)；设计有疲惫验算要求吊车梁或类似构件腹板和上翼缘连接焊缝焊脚尺寸为t/2(图4.2.5d)，且不应大于10mm。焊脚尺寸许可偏差为0～4mm。
检验数量:资料全数检验；同类焊缝抽查10%，且不应少于3条。
检验方法:观察检验，用焊缝量规抽查测量。

图4.2.5焊脚尺寸
4.2.6焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺点。一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺点。且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺点。
检验数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1条；每条检验1处，总抽查数不应少于10处。
检验方法:观察检验或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检验，当存在疑义时，采取渗透或磁粉探伤检验。
Ⅱ通常项目
4.2.7对于需要进行焊前预热或焊后热处理焊缝，其预热温度或后热温度应符合国家现行相关标准要求或经过工艺试验确定。预热区在焊道两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度1.5倍以上，且不应小于100mm；后热处理应在焊后立即进行，保温时间应依据板厚按每25mm板厚1h确定。
检验数量:全数检验。
检验方法:检验预、后热施工统计和工艺试验汇报。
4.2.8二级、三级焊缝外观质量标准应符合本规范附录A中表A.0.1要求。三级对接焊缝应按二级焊缝标准进行外观质量检验。
检验数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1条；每条检验1处，总抽查数不应少于10处。
检验方法:观察检验或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检验。
4.2.9焊缝尺寸许可偏差应符合本规范附录A中表A.0.2要求。
检验数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每种焊缝按条数各抽查5%，但不应少于1条；每条检验1处，总抽查数不应少于10处。
检验方法:用焊缝量规检验。
4.2.10焊成凹形角焊缝，焊缝金属和母材间应平缓过渡；加工成凹形角焊缝，不得在其表面留下切痕。
检验数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件。
检验方法:观察检验。
4.2.11焊缝感观应达成:外形均匀、成型很好，焊道和焊道、焊道和基础金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基础清除洁净。
检验数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每种焊缝按数量各抽查5%，总抽查处不应少于5处。
检验方法:观察检验。
钢结构制作(安装)焊接工程质量检验标准
项目 序号 项    目 许可偏差(mm) 检 验 方 法
主控项目 1 焊接材料品种、规格 第4.3.1条 检验产品合格证实文件、汉字标志及检验汇报（全数检验）
2 焊接材料复验 第4.3.2条 检验复试汇报（全数检验）
3 材料匹配 第5.2.1条 检验质量证实书和烘焙统计（全数检验）
4 焊工证书 第5.2.2条 检验焊工合格证及其认可范围、使用期（全部焊工）
5 焊接工艺评定 第5.2.3条 检验焊接工艺评定汇报（全数检验）
6 内部缺点 第5.2.4条 检验焊缝探伤纪录（全数检验）
7 组合焊缝尺寸 第5.2.5条 观察检验、焊缝量规抽查测量（资料全数检验，同类焊缝抽查10%，且≥3处）
8 焊缝表面缺点 第5.2.6条 观察检验或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检验，必需时，采取渗透或磁粉探伤检验
—般项目 1 焊接材料外观质量 第4.3.4条 观察检验（按量抽查1%，且≥10包）
2 预热和后热处理 第5.2.7条 检验试验汇报（全数检验）
3 焊缝外观质量 第5.2.8条 观察检验或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检验（第5.2.8条）
4 焊缝尺寸偏差 第5.2.9条 观察检验第（5.2.9条）
5 凹形角焊缝 第5.2.10条 观察检验（同类构件抽查10%，且≥3件）
6 焊缝感观 第5.2.11条 观察检验（第5.2.11条）
5、成品保护
5.1焊后不准撞砸接头，不准往刚焊完钢材上浇水。低温下应采取缓冷方法。
5.2不准随意在焊缝外母材上引弧。
5.3多种构件校恰好以后方可施焊，并不得随意移动垫铁和卡具，以防造成构件尺寸偏差。隐蔽部位焊缝必需办理完隐蔽验收手续后，方可进行下道隐蔽工序。
5.4低温焊接不准立即清渣，应等焊缝降温后进行。
6、应注意质量问题
6.1尺寸超出许可偏差：对焊缝长度、宽度、厚度不足，中心线偏移，弯折等偏差，应严格控制焊接部位相对位置尺寸，合格后方准焊接，焊接时精心操作。
6.2焊缝裂纹：为预防裂纹产生，应选择适合焊接工艺参数和施焊程序，避免用大电流，不要忽然熄火，焊缝接头应搭接10～15mm，焊接中不许可搬动、敲击焊件。
6.3表面气孔：焊条按要求温度和时间进行烘焙，焊接区域必需清理洁净，焊接过程中选择合适焊接电流，降低焊接速度，使熔池中气体完全逸出。
6.4焊缝夹渣：多层施焊应层层将焊渣清除洁净，操作中应运条正确，弧长合适。注意熔渣流动方向，采取碱性焊条时，必需使熔渣留在熔渣后面。
7、质量统计
7.1焊接材料质量证实书。
7.2焊工合格证及编号。
7.3焊接工艺试验汇报。
7.4焊接质量检验汇报、超声波、射线探伤统计。
7.5设计变更、洽商统计。
7.6隐蔽工程验收统计。
7.7其它技术文件。
8、安全环境保护方法
8.1电焊机外壳，必需接地良好，其电源装拆应由电工进行。
8.2电焊机要设单独开关。开关应放在防雨闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。
8.3焊钳和把线必需绝缘良好。连接牢靠，更换焊条应戴手套。在潮湿地点工作，应站在绝缘胶板或木板上。
8.4严禁在带压力容器或管道上施焊，焊接带电设备必需先切断电源。
8.5焊接贮存过易燃、易爆、有毒物品容器或管道，必需清除洁净．并将全部孔口打开。
8.6在密闭金属容器内施焊时，容器必需可靠接地，通风良好，并应有些人监护。严禁向容器内输入氧气。
8.7焊接预热工件时，应有石棉布或档板等隔热方法。
8.8把线、地线，严禁和钢丝绳接触，更不用钢丝绳或机电设备替换零线。全部地线接头必需连接牢靠。
8.9更换场地转动把线时，应切断电源，并不得手持把线爬梯登高。
8.10清除焊渣、采取电弧气刨清根时，应戴防护眼镜或面罩，预防铁渣飞溅伤人。
8.11多台焊机在一起集中施焊时，焊接平台或焊件必需接地。并应有隔光板。
8.12钍钨极要放置在密闭铅盒内，磨削钍钨极时，必需戴手套、口罩，并将粉尘立即排除。
8.13二氧化碳气体预热器上壳应绝缘，端电压不应大于36伏。
8.14雷雨时，应停止露天焊接作业。
8.15施焊场地周围应清易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。
8.16必需在易燃易燃气体或液体扩散区施焊时，应经相关部门检试许可后。方可施焊。
8.17工作结束，应切断焊机电源并检验操作地点，确定无起火危险后，方可离开。

钢结构柱接头现场焊接工艺实施及控制

作者：北京电力建设企业 杜武斌

摘要：　本文简明介绍了Q345C钢材基础性能，在现场焊接时焊接工艺及焊接操作基础要领。
关键词：　Q345C 现场 焊接 工艺

河北定洲发电厂一期工程2×600MW机组主厂房钢结构由河北电力设计院设计，三门峡水工机械厂制造。主厂房钢结构分为：除氧煤仓间、加热器平台、汽机房A0-A列柱。钢架主立柱、梁、垂直支撑全部采取"H"型钢，母材材质为Q345C（属低合金结构钢），钢架主立柱采取分段对接方法连成一体，其中"H"型钢腹板采取高强螺栓连接，翼缘板之间连接采取对口焊接方法。

一、材料介绍

1. Q345化学成份以下表（%）：

元素 C≤ Mn Si≤ P≤ S≤ Al≥ V Nb Ti
含量 0.2 1.0-1.6 0.55 0.035 0.035 0.015 0.02-0.15 0.015-0.06 0.02-0.2

Q345C力学性能以下表（%）：

机械性能指标 伸长率（%） 试验温度0℃ 抗拉强度MPa 屈服点MPa≥
数值 δ5≥22 J≥34 σb（470-650） σs（324-259）

其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm时，σs≥295Mpa

2. Q345钢焊接特点

2.1 碳当量(Ceq)计算

Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5

计算Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制订严格工艺方法。

2.2 Q345钢在焊接时易出现问题

2.2.1 热影响区淬硬倾向

Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区轻易形成淬火组织-马氏体，使近缝区硬度提升，塑性下降。结果造成焊后发生裂纹。

2.2.2 冷裂纹敏感性

Q345钢焊接裂纹关键是冷裂纹。

二、焊接施工步骤

坡口准备→点固焊→预热→里口施焊→背部清根（碳弧气刨）→外口施焊 →里口施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（焊缝质量一级合格）

三、焊接工艺参数选择

经过对Q345钢焊接性分析，制订方法以下：

1. 焊接材料选择

因为Q345钢冷裂纹倾向较大，应选择低氢型焊接材料，同时考虑到焊接接头应和母材等强标准，选择E5015 （J507）型电焊条。

化学成份见下表（%）：

元素 C Mn Si S P Cr Mo V Ti
含量 0.071 1.11 0.53 0.009 0.016 0.02 0.01 0.01 0.01

力学性能见下表：

机械性能指标 σb（Mpa） σs（Mpa） δ5（%） Ψ（%） AkvJ-30℃
数值 440 540 31 79 164 114 76

2. 坡口形式：（依据图纸和设备供货）

3. 焊接方法：采取手工电弧焊（D）。

4. 焊接电流：为了避免焊缝组织粗大，造成冲击韧性下降，必需采取小规范焊接。具体方法为：选择小直径焊条、窄焊道、薄焊层、多层多道焊接工艺（焊接次序图一所表示）。焊道宽度小于焊条3倍，焊层厚度小于5mm。第一层至第三层采取Ф3.2电焊条，焊接电流100-130A；第四层至第六层采取Ф4.0电焊条，焊接电流120-180A。

5. 预热温度：因为Q345钢Ceq＞0.45%，在焊接前应进行预热，预热温度T0=100-150℃，层间温度Ti≤400℃。

6. 焊后热处理参数：为了降低焊接残余应力，减小焊缝中氢含量，改善焊缝金属组织和性能，在焊后应对焊缝进行热处理。热处理温度为：600-640℃，恒温时间为2小时（板厚40mm时），升降温速度为125℃/h 。

四、现场焊接次序：

1. 焊前预热

在翼缘板焊接前，首先对翼缘板进行预热，恒温30分钟后开始焊接。 焊接预热、层间温度、热处理由热处理控温柜自动控制，采取远红外履带式加热炉片，微电脑自动设定曲线和统计曲线，热电偶测量温度。预热时热电偶测点距离坡口边缘15mm-20mm。

2. 焊接

2.1 为了预防焊接变形，每个柱接头采取二人对称施焊，焊接方向由中间向两边施焊。在焊接里口时（里口为靠近腹板坡口），第一层至第三层必需使用小规范操作，因为它焊接是影响焊接变形关键原因。在焊接一至三层结束后，后面进行清根。在使用碳弧气刨清根结束后，必需对焊缝进行机械打磨，清理焊缝表面渗碳，露出金属光泽，预防表层碳化严重造成裂纹。外口焊接应一次焊完，最终再焊接里口剩下部分。

2.2 当焊接第二层时，焊接方向应和第一层方向相反，以这类推。每层焊接接头应错开15-20mm。

2.3 两名焊工在焊接时焊接电流、焊接速度和焊接层数应保持一致。

2.4 在焊接中应从引弧板开始施焊，收弧板上结束。焊接完成后割掉并打磨洁净。

3. 焊后热处理：焊口焊接完成后应在12小时内进行热处理。如不能立即进行热处理应采取保温、缓冷方法。在进行热处理时，应采取两根热电偶测温，热电偶点焊在焊口里外侧。

Q345钢焊接温度曲线以下图

4. 焊接检验

依据《钢结构工程施工及验收规范》要求，焊口采取超声波探伤法进行检验，检验百分比为100%。

五、现场技术管理

1. 编制具体焊接施工作业指导书。

2. 全过程控制焊接工艺是确保质量关键。

每个柱接头焊接时，应有专员监控焊接工艺，如焊工不按作业指导书施工应立即终止焊接。在焊接过程中，热处理人员应全程监控层间温度，如超标应立即通知焊工暂停。

3. 提升施工人员质量意识是落实焊接工艺关键

在施工前，进行全员交底，而且开取施工工艺卡。交底中具体讲解焊接工艺特点及严格控制现场焊接工艺必需性和控制关键点。

六、结论

按此焊接工艺方法施工，在现场共焊焊口102道，经无损检验一次合格率达成100%。经过实际施工验证，此焊接工艺方法不仅能在现场指导对Q345钢焊接，而且能够确保焊接质量。(end)