钢结构焊钉焊接施工工艺.doc

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8 钢结构焊钉焊接施工工艺

8.1 一般规定

8.1.1 实用范围
本标准适用于各类钢结构工程中，公称直径为10～25mm的焊钉（圆柱头焊钉、熔焊栓钉、剪力钉等）的焊接施工。
8.1.2 参考标准与规范
冷镦和挤压用钢 GB/T6478—2001
电弧螺柱焊用圆柱头焊钉 GB/T10433—2002　
建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300—2001
钢结构工程施工质量验收规范 GB50205—2001
建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81—2002
8.1.3材料
1 焊钉
1) 焊钉材料的机械性能应符合表8.1.3-1规定。

表8.1.3-1　　 焊钉材料及机械相性能
材　　料
标　　准
机　械　性　能
ML15、ML15Al
GB/T6478
σb≥400N/㎜2
σs或σp0.2≥320N/㎜2
δ≥14%

2) 焊钉的形状尺寸应符合图8.1.3-1及表8.1.3-2的规定

图8.1.3-1 焊钉的形状尺寸
注：图中1）表示由制造者选择可制成凹穴形式。

表8.1.3-2 焊钉的形状尺寸(mm)
d
公称
10
13
16
19
22
25
Min
9.64
12.57
12.57
18.48
21.48
24.48
Max
10
13
16
19
22
25
dk
Min
17.65
21.58
28.58
31.5
34.5
39.5
Max
18.35
22.42
29.42
32.5
35.5
40.5
h*
2.5
3
4.5
6
6
7
k
Min
6.55
7.55
7.55
9.55
9.55
11.45
Max
7.45
8.45
8.45
10.45
10.45
12.55
r
Min
2
2
2
2
3
3
WA参考
4
5
5
6
6
6
公称长度L1
40～180
40～200
50～250
60～300
80～300
80～300
注：1、h*为指导值，在特殊场合，如穿透平焊，该尺寸可能不同。
2、L1焊后长度设计值。

3) 焊钉表面质量 焊钉必不经表面处理。其表面应平滑、洁净，不得有锈蚀、氧化皮、油脂和毛刺等；其杆部表面不允许有影响使用的裂缝，但头部裂缝的深度（径向）不得超过0.25(dk-d)mm。
2 瓷环
1) 焊接瓷环型式尺寸 焊接瓷环型式和尺寸应符合图8.1.3-2和表8.1.3-3的规定。其中，B1型适用于普通平焊，也适用于13mm和16mm焊钉的穿透平焊；B2型仅适用于19mm焊钉的穿透平焊。

图8.1.3-2 焊接瓷环型式和尺寸

表8.1.3-3　 焊接瓷环尺寸(mm)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
焊钉公称直径d
D
D1
D2
H
Min
Max
10
10.3
10.8
14
18
11
13
13.4
13.9
18
23
12
16
16.5
17
23.5
27
17
19
19.5
20
27
31.5
18
22
23
23.5
30
36.5
18.5
25
26
26.5
38
41.5
22

2) 表面质量 焊接瓷环不得有露水和雨水痕迹。

8.2 施工准备

8.2.1 技术准备
1 施工单位应按JGJ81规定进行焊接工艺评定，其结果应符合设计要求和GB50205标准规定。
2 根据工艺评定、设计和图纸深化的结果，编制施工作业指导书，做好施工技术交底。
8.2.2 材料准备
根据设计要求，选用合格的焊钉。根据焊钉的安装位置按下述要求使用配套瓷环：
1 若直接在压型钢板上安装焊钉，应使用穿透型（B2型）的配套瓷环。
2 若直接在钢梁钢柱上安装焊钉，应使用普通型（B1型）的配套瓷环。
8.2.3 机具准备
1 熔焊栓钉机专用设备。使用设备必须是焊接工艺评定试件制作的设备，且工艺评定结果合格。
2 角向磨光机。配合施工的工具，用于安装焊钉时去处钢梁上的非导电型油漆。
3 焊机（交流、直流均可）。熔焊时必须配套安排中型焊机用于焊钉补焊。
4 烘箱或其它烘烤设备。必要时用于焊钉和配套使用瓷环的烘烤除湿。
8.2.4 作业条件
1 钢结构构件表面熔焊部位，不允许有油漆、锈、水、油污及其它影响焊缝质量的污渍。
2 作业场地空气环境相对湿度不大于85％。

8.3 施工工艺

8.3.1 工艺流程
焊钉焊接施工工艺流程见图8.3.1

合格
合格
试焊
划线定位
清理焊接区域
弯曲15°检验
修补
不合格
不合格
调整焊接参数
正式焊接

弯曲30°检验

验收

图8.3.1　焊钉焊接工艺流程图
8.3.2 工艺细则
1 划线定位
1) 工具：钢板尺、划针、样冲、榔头。
2） 操作：用钢板尺和划针，按设计要求的位置和间距，在构件上划出焊钉的位置并在焊钉位置处打上样冲眼。
　 3) 要求：符合工程设计要求，位置允许偏差±1mm。
2 清理焊接区域
　 1) 工具：角磨机、钢丝刷。
2) 操作：用角磨机将构件施焊部位的涂层打磨干净，并用钢丝刷清扫铁屑残渣。
3) 要求：焊接钢构件表面不允许有油漆、其它涂层、水、油脂及其它影响焊缝质量的污渍存在。
8.3.3 试焊
1 机具：熔焊栓钉机及配套的工装是植钉枪。
2 操作
1) 植钉枪的操作： 　
植钉枪的操作如图8.3.3所示。熔接长度按表8.1.3-2中WA栏取值。
图8.3.3 植钉枪的操作图

2) 焊钉熔焊操作：按8.2.5条进行。
3 要求：每项工程的每种规格焊钉在正式施焊前，必须试焊一个焊钉，用榔头敲击（或使用套管压）使焊钉弯曲30°，进行弯曲试验，检查是否满足质量要求；若不能满足要求，则应修改施工工艺,调整工艺参数再试，直到满足要求为止。使用套管进行试验时，套管下端距离焊肉上端的距离不得小于1d。
8.3.4 焊接
　 1 机具：同5.2.4 第1条。
2 操作
1) 植钉枪的操作：同8.2.4 第2条1)。
2) 熔焊操作过程:
（1）焊接准备
将焊钉放在焊枪的夹持装置中，把相应直径的保护瓷环置于母材上，把焊钉插入瓷环内并与母材接触，如图8.2.5-1所示。

图8.2.5-1 焊接准备（焊钉端部与母材接触）

（2） 引弧
按动电源开关，焊钉自动提升，激发电弧，如图8.2.5-2所示。

图8.2.5-2 引弧（按动开关，引导焊钉产生引导电弧）

（3） 焊接
焊接电流增大，使焊钉端部和母材局部表面熔化，如图8.2.5-3所示。

图8.2.5-3 焊接（强电流使焊钉端与一部分母材熔化）

（4） 加压
设定的电弧燃烧时间达到后，将焊钉自动压入母材，如图8.2.5-4所示。

图8.2.5-4 加压（固定一段时间后，将焊钉压入母材中）
（5） 断电
切断电源，熔化金属凝固，并使焊枪保持不动，如图8.2.5-5所示。

图8.2.5-5 断电（熔化金属凝固）

（6） 冷却
让焊缝冷却，焊钉端部表面形成均匀的环状焊缝余高，然后敲碎并清除瓷环，焊接完成，如图8.2.5-6所示。

图8.2.5-6 冷却（焊接完成）

3 要求
1）每班焊接完成的焊钉均要从中抽取两个焊钉，用榔头敲击（或使用套管压）使焊钉弯曲30°，进行弯曲试验，检查是否合格，否则应修改施工工艺，调整焊接参数。使用套管进行试验时，套管下端距离焊肉上端的距离不得小于1d。
2）焊接过程中如果有不饱满或者经过修补的焊钉，每个焊钉均应作弯曲15°试验。榔头敲击方向应从焊缝不饱满的一侧进行。
d)试验样品的处理
经弯曲试验的焊钉，如果合格可保留弯曲状态；如果不合格可以修补或在该焊钉近处重新补焊一棵焊钉。
8.3.6 焊接工艺参数
焊接电压、电流、及时间（焊钉枪提起和插下）等参数，受设备和焊钉的影响较大，施工单位应按
表8.3.6根据所使用的熔焊栓钉机使用说明和本单位焊接工艺评定来确定。

表8.3.6　 焊钉焊接电压、电流、时间
焊钉直径（mm）
电压(V)
电流(A)
时间(s)
备注
10
65(空载)
495～605
0.40
　使用郑州工业大学功达实业有限公司生产的SLH－25型栓钉焊机适用参数
13
65(空载)
945～1155
0.60
16
65(空载)
1215～1485
0.70
19
65(空载)
1494～1826
0.90
22
65(空载)
1710～2090
1.10
25
65(空载)
1980～2420
1.30

8.4 安全环保

1 焊接操作工人应佩戴防护眼罩，穿防护服。
2 单独进行施工电源布设。
3 熔焊栓钉机和焊钉枪要接地可靠。
4 焊接时防止飞溅的熔渣引起火灾。

8.5 质量检验

8.5.1材料检验
1 主控项目
1) 焊钉和焊接瓷环的材质、品种、规格、性能等应符合本标准8.1.3条、GB10433和设计要求。
检查数量：全数检查。
检验方法：检查焊钉和焊接瓷环的质量合格证明文件、中文标志及检验报告等。
2)重要钢结构采用的焊钉应抽样进行机械性能复验，复验结果应符合本标准8.1.3条规定和设计要求。
抽样规则：相同材质、同一生产厂家、相同工艺生产的不同规格尺寸的焊钉，可以按数量在每2万棵及其以下，组成一个检验批，只抽取其中一种焊钉做一组机械性能复验。
检验方法：检查复验报告。
2一般项目
1)焊钉和焊接瓷环的规格、尺寸及偏差应符合本标准8.1.3条和GB/T10433规定。
检查数量：按量抽查1％，且不少于10套。
检验方法：用钢尺和游标卡尺测量。
2) 焊钉外观应符合本标准8.1.3条规定。
检查数量：按量抽查1％，且不少于10个。
检验方法：观察检查。

8.5.2 焊钉焊接检验
1 主控项目
1) 施工单位对其采用的焊钉和钢材焊接应进行焊接工艺评定，其结果应符合设计要求和GB50205、JGJ81标准规定。瓷环应按其产品说明书进行烘焙。
检查数量：全数检查。
检验方法：检查焊接工艺评定报告和烘焙记录。
2) 焊钉焊接后应进行弯曲试验，其焊缝和热影响区不应有肉眼可见的裂纹。
检查数量：每批同类构件抽查10％，且不应少于10件；被抽查构件中，每件检查焊钉数量的1％，但不应少于1个。
检查方法：用榔头敲击（或使用套管压）使焊钉弯曲30°后用角尺检查和观察检查。使用套管进行试验时，套管下端距离焊肉上端的距离不得小于1d。
　 样品处理：经弯曲试验合格的焊钉，乃保持弯曲状态交货或转序。
2 一般项目
焊缝无气孔、无夹渣，焊脚应均匀；如果存在下列情况之一，应用手工电弧焊进行修补：
1) 焊脚立面的未熔合或不足360°;
2) 焊缝高度≤1mm;
3) 焊缝宽度≤0.5mm;
4) 焊缝咬肉深度≥0.5mm。
检查数量：按总焊钉数量抽查1％，且不应少于10个。
检验方法：用焊接检验尺和观察检查。

8.6 质量记录

8.6.1 质量记录
１ 图纸会审、设计变更、洽商记录；
２ 原材料出厂合格证书及进场检（试）验报告；
３ 施工试验报告及见证检测报告；
４ 隐蔽工程验收记录；
５ 施工记录；
６ 验收批质量验收记录；
７ 分项工程质量验收记录；

本标准主要起草人：赵加林、李开奇、董绍云
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