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钢结构手工电弧焊接工程施工工艺标准概述

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2020年4月19日
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中国新兴建设开发总公司 发布
-05-01实施
-04-10发布
钢结构手工电弧焊接工程施工工艺标准

Q/ZXJZ J285—
Q/ZXJZ
中国新兴建设开发总公司企业标准
ICS

目 次
1 适用范围 1
2 引用标准 1
3 术语 1
4 材料要求 1
5 施工准备 1
6 操作工艺 1
7 质量控制 1

钢结构手工电弧焊接工程施工工艺标准
1　 适用范围
本标准适用于钢结构工程手工电弧焊工艺及其相关技术要求。
2　 引用标准
钢结构设计规范(GB50017— )
钢结构工程施工质量验收规范(GB50205— )
建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300— )
建筑钢结构焊接规程(JGJ81— )
建筑钢结构施工手册
碳钢焊条(GB5117—85)
低合金钢焊条(GB5118—85)
钢结构焊缝外形尺寸(GB10854—89)
焊接质量保证钢熔化焊接接头的要求和缺陷等级(GB/T12469—90)
钢焊缝手工超声波探伤和探伤结果的分级(GB11345—89)
3　 术语
焊接——经过加热和加压,或两者并用,而且用和不用填充材料,使工件达到结合的一种方法。
焊接工艺——制造焊件所有有关的加工方法实施要求,包括焊接准备、材料选用、焊接方法的选定、焊接参数、操作要求等。
坡口——根据设计或工艺需要,在焊件的待焊部位加工并装配的一定几何形状的沟槽。
焊缝——焊件经焊接后所形成的结合部分。
断续焊缝——焊接成具有一定间隔的焊缝。
塞焊缝——两零件相叠,其中一块开圆孔,在圆孔中焊接两板所形成的焊缝,只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。
焊缝厚度——在焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝背面的距离。
手工焊——手持焊具、焊枪或焊钳进行操作的焊接方法。
预热——焊接开始前,对焊件的全部(或局部)进行加热的工艺措施。
后热——焊接后立即对焊件的全部(或局部)进行加热或保温,使其缓冷的工艺措施。不是焊后热处理。
焊条——涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。它由药皮和焊芯两部分组成。
焊药——压涂在焊芯表面上的涂料层。
焊渣——焊后覆盖在焊缝表面上的固态熔渣。
焊接工作台——为焊接小型焊件而设计的工作台。
定位板——为保证焊件间的相对位置,防止变形和便于装配而临时焊上的金属板。
引弧板——为在焊接接头始端获得正常尺寸的焊缝截面,焊前装配的一块金属板。焊接在这块板上开始,焊后割掉。
引出板——为在焊接接头始端获得正常尺寸的焊缝截面,焊前装配的一块金属板。焊接在这块 板上结束,焊后割掉。
面罩——为防止焊接时的飞溅,弧光及其它辐射对焊工面部及颈部损伤的一种遮盖工具。
焊工手套——为保护焊工和手腕不受损伤和防止触电而使用的专用手套。
4　 材料要求
4.1　 手工电弧焊应采用符合国家标准<碳钢焊条>(GB5117—85)或<低合金钢焊条>(GB5118—85)规定的焊条。为了经济合理,选用的焊条型号应与构件钢材(主体金属)的强度相适应。选用时可按下列要求规定:
Q235钢焊件宜采用E43XX型焊条。
16Mn钢宜采用E50xx型焊条。
对15MnV钢宜采用E55xx型焊条。
4.2　 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。
4.3　 重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复检,复检结果符合现行国家产品标准和设计要求。
4.4　 焊条外观不应有药皮脱落、焊芯生锈等缺陷;焊剂不应受潮结块。
5　 施工准备
5.1　 焊条、焊剂用前应用专用设备烘干并专人负责。
5.2　 焊接设备及各种附件、仪表性能应达到产品合格证各项指标、而且调节灵活绝缘可靠,还必须满足国家标准GB15579的安全要求。
5.3　 待焊处表面及其周围20mm范围内应用钢丝刷、砂轮、氧乙炔火焰等工具彻底清除,待焊处表面的氧化皮、锈、油污、水份等污物。
5.4　 焊工应持焊工合格证并在有效期内方可进行焊接操作。
5.5　 焊接部位的组装质量,应符合设计和规范要求。
5.6　 制作防风棚和储存其它防风措施,以防风雨天气。
6　 操作工艺
6.1　 引弧
焊条电弧焊的引弧有擦划法和碰击法两种。对受压部件来说,不得在焊缝外引弧。
6.2　 运条
引燃电弧后,焊条要保持三个基本方向,即朝着熔池方向逐渐送进;横向摆动以及沿着焊接方向移动,以使焊缝形成良好。
6.3　 收弧
收弧时,应将熔池填满,使焊缝终端具有与正常焊缝相同的尺寸。
6.4　 平焊
6.4.1　 焊缝基本处于水平位置,允许使用直径较大的焊条和较大的电流。
6.4.2　 为防止熔渣和铁水出现混合不清现象,将电弧少许加长,同时将焊条向前倾倒,并做往熔池后面推送熔渣动作。
6.4.3　 平对接焊焊件厚度小于6㎜时,可不开坡口。焊正面焊缝时,应采用3㎜～4㎜直径焊条,采用短弧焊接。焊接时,运条方法采用直线形,运条速度应慢些。焊件大于6㎜时应开坡口,进行多道焊或多层焊时,焊第一层的打底焊道,应选用较小直径焊条,采用直线形或直线往复形运条方法焊第二层以上,采用直径较大焊条或较大的焊接电流进行短弧焊接,用月牙形或锯齿形运条方法。DT形接头平角焊时,根据两板厚度调节焊条角度。如果焊接两板厚度不同的焊件时,电弧要偏向厚板一边。对于焊脚尺寸小于8㎜的焊缝,采用单层短弧焊,焊条角度与水平板成45º,与焊接方向成65º～80º夹角,用直线形运条法。当焊脚尺寸大于8㎜～10㎜时,采用多层焊或多层多道焊。除第一层焊道外,均采用斜圆圈形或锯齿形运条法。
6.5　 立焊
对焊时,焊条与焊件的角度左右方向各为90º,向下与焊缝成60º～80º。而立脚焊时,焊条与两板之间各为45º,向下与焊缝成用较小的焊条60º～80º。用较小的焊条直径和焊接电流,以减小熔池体积,防止熔化金属下流。
6.6　 横焊
操作时应采用短弧、较小直径的焊条及适当的电流和运条法。对于不开坡口的横对接焊,宜选用3.2㎜直径的焊条。焊件较薄时,用直线往复形运条方法;焊件较厚时,用直线形或圆圈形运条法。焊接开坡口的横对接焊缝时,用多层焊。焊第一层时,焊条直径3.2㎜,可应用直线形运条方法,第二层以上用斜圆圈形运条法。
6.7　 仰焊
仰焊是各种位置焊接中最困难的一种,其操作步骤如下:
6.7.1　 必须保持最短的电弧长度。
6.7.2　 焊条直径和焊接电流应比平焊时小些。
6.7.3　 对于不开坡口的仰焊对接焊,当焊件厚度小于4㎜时,选用3.2㎜直径焊条施焊时,应用直线形或往复运条方法,焊条与焊接方向的角度为70º～80º,左右方向为90º。
6.7.4　 当焊件厚度大于5㎜时,应开坡口进行对接焊,用多层焊或多道焊。
6.8　 定位焊缝的焊接
焊前为装配和固定焊件接头的位置而焊接的短焊缝,由于定位焊缝较小,焊接过程不够稳定,容易产生各种焊接缺陷。其技术要点如下:
6.8.1　 定位焊缝的起头和结尾处应圆滑不应过陡,防止造成未焊透。
6.8.2　 焊件在焊接时如需预热,则定位焊缝焊接时亦应进行预热,预热温度与正式焊接时相同。
6.8.3　 定位焊缝为间断焊缝,焊件温度比正常焊接时低些,由于热量不足而产生未焊透,焊接电流应比正式焊接时高10％～15％左右。
6.8.4　 定位焊缝尺寸见表1。
表1　 定位焊缝尺寸
焊件厚度
定位焊缝高度
焊缝长度
间距
≤4
<4
5～10
50～100
4～12
3～6
10～20
100～200
>12
3～6
15～30
100～300
6.8.5　 不能在焊缝交叉处和方向急剧变化处进行定位焊,应离开50㎜左右距离,方可进行。
6.8.6　 在低温下进行定位焊缝易开裂,为了防止开裂,应尽量避免强行组装后进行定位焊;定位焊缝长度应适当加大,必要时采用碱性低氢型焊条,而且要特别注意定位焊后应尽快进行正式焊接并焊满整个焊缝,避免中途停顿或存放过长时间。
6.9　 薄板焊接操作技术
厚度不大于2 mm的板称作薄板。薄板焊接时的主要困难是容易烧穿、变形较大及焊缝成型不良,其主要操作要点如下:
6.9.1　 装配间隙应越小越好,最大不要超过0.5㎜,焊口边缘的切割熔渣和剪切毛刺应清除干净。
6.9.2　 两板装配时,对口处的对接偏差不应超过板厚的1 /3,对某些要求高的焊件,偏差不应大于0.2㎜～0.3㎜。
6.9.3　 应采用较小的焊条(2.0㎜～3.2㎜)进行焊接。定位焊的间距适当小些,定位焊缝呈点状,在间隙较大处定位的间距应更小些。
6.9.4　 焊接时应采用短弧直线焊接,焊条不需要摆动,以得到小熔池和整齐的焊缝表面。
6.9.5　 对可移动的焊件可将焊件一头垫起,将焊件倾斜呈15°～20°进行下坡焊,这样可提高焊速和减小熔深,对防止烧穿和减少变形。
6.9.6　 对不能移动的焊件可进行灭弧焊接法,即焊接一段后发现熔池将要烧穿时,立即灭弧,可使焊接处温度降低,然后再进行焊接。也可采用直线形前后往复焊接(向前时电弧稍高些)。
6.9.7　 有条件时可采用专用的立向下焊条进行薄板焊接。由于用立向下焊条焊接时熔深浅、焊速高、操作简便、不易焊穿,故对可移动的焊件尽量放置在立焊位置进行向下焊。对不能移动的焊件其立焊缝和斜立焊缝亦可采用此焊条。但平焊位置用此焊条焊接时成形不好,尽量不用。
6.10　 管子的焊接技术
管子对接焊可分滚动焊和固定位置焊(其中又分为加障碍物和不加障碍物)两种。管子固定位置焊分为水平固定和垂直固定等。
6.10.1　 管子滚动焊—管子滚动焊接是在水平位置上一面转动管子一面进行焊接。一般采用两种方法:一是把管子分成四段。在立焊位置,先焊好两段焊缝,再将管子转动90°,仍在立焊位置焊好后段焊缝,以完成层焊的焊接。在焊以后各层时,方法与上述相同,但应注意使层与层之间的焊接方向相反并把接头错开。
6.10.2　 管子水平固定焊—水平固定管对接环焊缝焊接的特点:焊缝包括平、立、仰等多种位置,管子水平固定焊的装配要求较高,两根管轴线必须同心。由于先焊管子下部,为补偿焊缝收缩,上部装配间隙应比下部留得大一些。焊接大厚壁管时,焊件应保持有较高的温度,以防开裂。收弧时应填满弧坑。定位焊两端应平滑过渡,根部应尽可能焊透。施焊时将管子分成左右两部分。右半圈的焊接一般从仰焊部位中心线前5㎜～15㎜引弧,提前按管径选择,管径小时取下限值。在焊接左半圈焊缝要有一仰焊起点和一个平焊终点。
6.10.3　 管子垂直固定焊接管子垂直固定焊接与板材横焊操作基本相同,不同点是圆弧形,焊条要随圆弧移动。
6.10.4　 在焊缝坡口一侧进行焊接,使焊缝正、背面成形良好,而无缺陷的焊接技术。这种技术关键是在焊接过程中在熔池前保持一个熔孔,并尽量使熔孔直径均匀,其尺寸应控制在焊条直径的0.5～1.5倍之间,否则易造成未焊透。
6.11　 焊接验收
6.11.1　 焊条与母材的匹配应符合国家现行行业标准<建筑钢结构焊接技术规程>(JGJ81- )的规定。
6.11.2　 焊工必须经考试合格并取得合格证书。持焊工合格证必须在其考试合格项目及其认可钢材范围内施焊。
6.11.3　 施工单位对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等,必须进行焊接工艺评定,并应根据评定报告确定焊接工艺。
6.11.4　 设计要求的全熔透一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检查,超声波探伤不能对缺陷作出判断时,应采用射线探伤,其内部缺陷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照相和质量分级>(GB3323)的规定。焊接球节点网架焊缝及圆管T、K、Y形节点相贯线焊缝、其内部缺陷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>(JBJ3034.2)、<建筑钢结构焊接技术规程>(JGJ81— )的规定。一、二级焊缝质量等级及缺陷分级应符合下表的规定:
表2　 一级、二级焊缝的质量等级及缺陷分级
焊缝质量等级
一级
二级
内部缺陷超声波探伤
评定等级
Ⅱ
Ⅲ
检验等级
B级
B级
探伤比例
100％
20％
内部缺陷射线探伤
评定等级
Ⅱ
Ⅲ
检验等级
AB级
AB级
探伤比例
100％
20％
注： 探伤比例的记数方法应按以下原则确定:
(1)对工厂制作焊缝,应按每条焊缝计算百分比,且探伤长度不小于200mm,当焊缝长度不足200时,应对整体焊缝进行探伤;
(2)对现场安装焊缝,应按同一类型、同一施焊条件的焊缝条数计算百分比,探伤长度不小于200mm,并应不少于1条焊缝。
6.11.5　 丁形接头、十字接头、角接接头等要求熔透的对接和角对接组合焊缝,其焊脚尺寸不应小于t/4;设计有疲劳验算要求的吊车梁或类似构件的腹板与上翼缘连接焊缝的焊脚尺寸为t/2,且不应大于10㎜。焊脚尺寸的允许偏差为0㎜～4㎜。
6.11.6　 焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。
6.11.7　 高层建筑钢结构的焊接工作,必须在焊接工程师的指导下进行,并应根据工艺评定合格的试验结果和数据,编制焊接工艺文件。并应符合现行国家标准<建筑钢结构焊接规程>(JGJ81— )的规定。
6.11.8　 低氢型焊条在使用前必须按照产品说明书的规定进行烘焙。烘焙后的焊条应放入恒温箱内备用,恒温温度控制在80℃～100℃。
6.11.9　 对接接头、T型接头要求全熔透的焊缝,应在焊缝两端分别配置引弧板和熄弧板,其材质应与焊件相同或经过试验选用,手工焊接引弧板长度不应小于60㎜。
6.11.10　 要求全熔透的两面焊缝,正面焊完后在焊背面焊缝之前,应认真清除焊缝根部的熔渣、焊瘤和未焊透部分,直到露出没有缺陷的正面焊缝金属时方可进行背面焊接。
6.11.11　 30㎜以上厚板的焊接。为防止在厚度方向出现层装撕裂,应采用以下措施:
6.11.11.1　 将易发生层状撕裂部位的接头设计成约束度小、能减小层状撕裂的构造形式。
6.11.11.2　 焊接前,对母材焊道中心线两侧各2倍板厚加30mm的区域内进行超声波探伤检查。母材不得有裂纹、夹层及分层等缺陷存在。
6.11.11.3　 严格控制焊接顺序,尽可能减小垂直于版面方向的约束。
6.11.11.4　 采用低氢型焊条施焊,必要时可采用超低氢型焊条。在满足设计强度要求的前提下,采用屈服强度较低的焊条。
6.11.12　 对于需要进行焊前预热或焊后热处理的焊缝,其预热温度或后热温度应符合国家有关规定或经过工艺试验的确定。预热区在焊道两侧,每侧宽度均应大于焊件厚度的1.5倍以上,且不应小于100㎜。后热处理应在焊后立即进行,保温时间应根据板厚按每25㎜板厚1h确定。
6.11.13　 焊成凹形的角焊缝,焊缝金属与母材间应平缓过渡,加工成凹形的角焊缝,不得在其表面留下切痕。
6.11.14　 焊缝感观应达到外形均匀、成型较好,焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑,焊渣和飞溅物基本清除干净。
7　 质量控制
7.1　 焊接时应在焊接前、焊接过程中和焊接后检查以下项目:
焊接前:任何时候开始焊接前都要检验构件标记并确认该构件、检查焊接材料、清理现场、预热;
焊接过程中:预热和保持层间温度、检查填充材料、焊缝外观、清理焊道、按认可的焊接工艺焊接。
焊接后:清理焊渣和飞溅物、焊缝外观、咬边、焊瘤、裂纹和弧坑、冷却速度。
7.2　 按设计图纸要求和规范规定进行无损检测。
7.3　 按设计图纸要求和规范规定检查焊缝尺寸,焊接完成后在焊缝附近30～50mm处打上焊工自己的钢印号。
7.4　 一旦发现不能处理的焊缝,应立即上报技术部门,由技术人员研究提出方案,不可擅自处理。