文献焊接工艺.doc

第九章 施工焊接技术保证措施9.1.焊接工艺9.1.1.焊接设备下列焊接设备适用于本工程的焊接工作焊接方法焊接设备电流和极性单弧或多弧手工或机械埋弧焊MZ-1-1000直流反接单弧自动手工焊条电弧焊ZX-500直流反接单弧手工CO2气体保护焊XC-500直流反接单弧半自动电渣焊SESNET-W交 流单弧自动9.1.2.焊接材料9.1.2.1.焊接材料的选择焊接方法母材牌号焊丝或焊条牌号焊剂或气体适用的场所埋弧焊Q345b/cH10Mn2HJ331对接；角接手工焊Q345b/cJ507定位焊；对接；角接气保焊Q345b/cTWE-711CO2(99.99%)定位焊；对接；角接电渣焊Q345b/cTSE-50GTF-600角对接（a）埋弧焊材料焊缝金属的化学成份应符合下表的规定。钢类钢号化学成份CSiMnPSCrNiQ345B/CH10Mn20.120.071.51.960.040.040.200.30注：焊接用钢丝的化学成份（按GB1300-77）。 （b）焊剂331化学成份应符合下表焊剂成份的规定。焊剂类型牌号MnOMgOCaF2FeOSSiO2CaOAl2O3P中锰高硅低氟焊剂HJ33115-3058371.80.0640446.04.00.08（c）手工焊条化学成份和金属机械性能应符合下表规定。化学成份(%)焊缝金属机械性能b(N/mm2)（）s (N /mm2)（度）结507（J507）C0.12Mn0.81.4Si0.7S0.035P0.04500520580202432130200300120120（d） 二氧化碳焊丝化学成份和金属机械性能应符合下表规定。化学成份(%)焊缝金属机械性能b(N/mm2)（）s (N.m/mm2)Akv/JTWE711C：0.037Mn：1.3Si：0.42S：0.01P：0.025532948159 二氧化碳气保焊气体的纯度不得低于99.5%。（e） 焊钉材料化学成份(),见下表。材料CSiMnPS低碳冷拨钢0.120.190.070.2-0.500.0350.0359.1.2.2.材料的烘焙和储存焊接材料在使用前应按材料说明规定的温度和时间要求进行烘焙和储存；如材料说明要求不详，则按下表要求执行：焊条或焊剂名称焊条药皮或焊剂类型使用前烘焙条件使用前存放条件焊条：J507低氢型300-350：1小时100-150焊剂：HJ331熔炼型300-350：2小时100-1509.1.3.焊接工艺参数9.1.3.1 工厂制作焊接参数和安装焊接参数工厂制作焊接参数焊接方法焊材牌号焊接位置焊条（焊丝）直径（mm）焊 接 条 件焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度（cm/min）手工焊条电弧焊J507平焊和横焊3.29013022248124.0140180232510185.018023024261220立焊3.2801202226584.01201502426610CO2气体保护焊TWE-711平焊和横焊1.226032028343545埋弧自动焊H10Mn2HJ331平焊4.8平焊角焊单层单道焊多层单道焊角焊缝570660303535505506603550303555066030353550电渣焊TSE-50G立焊1.633040034381.51.8栓钉焊ML15平焊1600 9.1.3.2.预热和层间温度焊前，母材的最小预热温度和层间温度应按下表要求执行：母材牌号母 材 厚 度t20mm20t36mm3660mmQ345B/C不要求10100150 接头的预热温度应不小于上表规定的温度，层间温度不得大于230。 接头预热温度的选择以较厚板为基准，应注意保证厚板侧的预热温度，严格控制薄板侧的层间温度。 预热时，焊接部位的表面用电加热均匀加热，加热区域为被焊接头中较厚板的两倍板厚范围，但不得小于100mm区域。加热时应尽可能在施焊部位的背面。 预热和层间温度的测量应采用测温表或测温笔进行测量。测量时应距焊缝两侧各75mm。 当环境温度（或母材表面温度）低于0（当板厚大于30mm时为5），不需预热的焊接接头应将接头的区域的母材预热至大于21，焊接期间应保持上表规定的最低预热温度以上。9.1.3.3.焊接环境当焊接环境出现下列任一情况时，须采取有效防护措施，否则禁止施焊： 室温低于-18时。 被焊接面处于潮湿状态，或暴露在雨、雪和高风速条件下。 采用手工电弧焊作业（风力大于5m/s）和CO2气保护焊（风力大于2 m/s）作业时，未设置防风棚或没有措施的部位前情况下。 焊接操作人员处于恶劣条件下时。(5)相对湿度大于90%。(6)雨雪环境(7)当焊件温度为0-20时，应在始焊处100mm范围内预热到15以上。9.1.4.装焊工艺9.1.4.1.接头的准备采用自动或半自动方法切割的母材的边缘应是光滑和无影响焊接的割痕缺口；切割边缘的粗糙度应符合GB50205-2001规范规定的要求。被焊接头区域附近的母材应无油脂、铁锈、氧化皮及其它外来物；接头的装配应符合下表要求。9.1.4.2.定位焊 定位焊焊缝所采用的焊接材料及焊接工艺要求应与正式焊缝的要求相同。 定位焊焊缝的焊接应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊，弧坑应填满，严禁在焊接区以外的母材上引弧和熄弧。 定位焊尺寸参见下表要求执行。母材厚度(mm)定位焊焊缝长度（mm）焊缝间隙(mm)手工焊自动、半自动t2040505060300400204050606070300400 定位焊的焊脚尺寸不应大于焊缝设计尺寸的2/3，且不大于8mm，但不应小于4mm。 定位焊焊缝有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，必须清除后重新焊接，如最后进行埋弧焊时，弧坑、气孔可不必清除。(6)定位焊时一般采用3.2mm的焊条进行，同时应采用较大的电流，以保证定位焊缝有一定的熔深。9.1.4.3.引弧和熄弧板重要的对接接头和T接头的两端应装焊引弧板和熄弧板，其材料及接头原则上应与母材相同，其尺寸为：手工焊、半自动5030tmm；自动焊10050tmm；焊后用气割割除，磨平割口。9.1.4.4.焊缝清理及处理 多层和多道焊时，在焊接过程中应严格清除焊道或焊层间的焊渣、夹渣、氧化物等，可采用砂轮、凿子及钢丝刷等工具进行清理。 从接头的两侧进行焊接完全焊透的对接焊缝时，在反面开始焊接之前，应采用适当的方法（如碳刨、凿子等）清理根部至正面完整焊缝金属为止，清理部分的深度不得大于该部分的宽度。 每一焊道熔敷金属的深度或熔敷的最大宽度不应超过焊道表面的宽度。 同一焊缝应连续施焊，一次完成；不能一次完成的焊缝应注意焊后的缓冷和重新焊接前的预热。 加筋板、连接板的端部焊接应采用不间断围角焊，引弧和熄弧点位置应距端部大于100mm，弧坑应填满。 焊接过程中，尽可能采用平焊位置或船形位置进行焊接。9.1.4.5.工艺的选用 不同板厚的接头焊接时，应按较厚板的要求选择焊接工艺。 不同材质间的板接头焊接时，应按强度较高材料选用焊接工艺要求，焊材应按强度较低材料选配。9.1.4.6.变形的控制 下料、装配时，根据制造工艺要求，予留焊接收缩余量，予置焊接反变形。 装配前，矫正每一构件的变形，保证装配符合装配公差表的要求； 使用必要的装配和焊接胎架、工装夹具、工艺隔板及撑杆。 在同一构件上焊接时，应尽可能采用热量分散，对称分布的方式施焊。9.1.4.7.焊后处理 焊缝焊接完成后，清理焊缝表面的熔碴和金属飞溅物，焊工自行检查焊缝的外观质量；如不符合要求，应焊补或打磨，修补后的焊缝应光滑圆顺，不影响原焊缝的外观质量要求。 对于重要构件或重要节点焊缝，焊工自行检查焊缝外观合格后，在焊缝附近打上焊工的钢印。 外露钢构件对接接头，应磨平焊缝余高，达到被焊材料同样的光洁度。9.1.4.8栓钉焊接9.1.4.8.1概述 (1).栓钉的直径和长度应按图纸和规范的要求。(2).栓钉按国家规范要求进行施工，其焊接检验也按国家规范进行。(3)栓钉保存时应有防潮措施；栓钉级母材焊接区如有水、氧化皮、锈、漆、油污、水泥灰渣等杂质，应清除干净后方可施焊。受潮的焊接瓷环使用前应经120烘干2小时。9.1.4.8.2栓钉焊接前准备 (1).按设计图纸关于栓钉间距要求，在钢柱测放、标记出栓熔焊栓钉的焊接位置。 (2).应用角向磨光机清除钢柱表面栓钉焊接设计位置的杂物，以确保栓钉的焊接质量。9.1.4.8.3栓钉焊接工艺 (1).栓钉将采用自动调节的焊接设备接上合适的电源后焊接, 栓钉的焊接需要采用独立的电源供电。 (2).如果两个或更多的栓钉枪在同一电源上使用，应采用联动装置保证一次只有一把栓钉枪能使用。这样电源就能在一个栓钉焊完后再开始下一次焊接。 (3).焊接电压，电流，时间及栓钉枪提起和插下等参数都要调到最佳状态。这将根据过去的经验和栓钉制造厂以及设备制造厂的说明来进行。 (4).每个栓钉都要带有一个瓷环来保护电弧的热量以及稳定电弧。电弧保护瓷环要保持干燥，如果表面有露水和雨水痕迹则应在120的干燥器内烘干2小时后再使用。 (5).焊接栓钉的地方应当无铁锈，灰尘，露水或其它对产生合格焊缝有危害的物质，栓钉位置应用砂轮去掉氧化皮。 (6).操作时，要待焊缝凝固后才能移去焊钉枪。 (7).焊后，去掉瓷环，以便于焊缝检查。 (8).如果焊钉枪不能使用的位置时或用于返修不饱满的栓钉时可采用手工电弧焊。9.1.4.8.4测试和检验 (1).施工前测试 在开始焊接前或改变焊接工艺或设置焊接参数时都要按以下方式进行至少2 个焊钉的焊接测试： a.焊钉外观检查，焊缝360饱满才认为可以接受。 b.当焊缝冷却后，用榔头敲击使栓钉弯曲30，在焊接面上不得有任何缺陷。 c.所有进行这项工作的工人都要进行焊前测试。 (2).检验(弯曲试验) a.每天的焊接施工都要从每根柱上选取保1%（且不少于一个）栓钉用榔头敲弯约15。 b.所有的栓钉都要进行外观检查，如果有不是360饱满的或修补过的栓钉，要弯曲15检验。c.对不是360饱满的栓钉应从不饱满的一侧进行。d.当施焊环境温度低于0时应对焊接区采取加热措施，打弯试验的数量应增加1%。 (3).返修如果不能满足测试要求，在每一个不合格的栓钉旁再焊一个新的栓钉。弯曲的栓钉若证明是合格的则可以接受并保留弯曲状态。 (4).其他熔焊栓钉的施工需经过专业培训的人员进行操作。9.1.5.焊缝质量要求9.1.5.1.焊缝外观质量焊缝外观质量表序号检查内容图 例容许公差1对接焊焊缝加强高（C）b60h3.0mm0C3.0mm3T接坡口焊缝加强高（S）S=t/4，但10mm序号检查内容图 例容许公差4焊缝咬边（e）一级焊缝：不允许二级焊缝0.5mm深度的咬边，累积总长度不得超过焊缝长度的10%。三级焊缝：0.5mm深度的咬边，累积总长度不得超过焊缝长度的20%。5表面裂缝不允许6表面气孔及密集气孔一级和二级焊缝：不允许三级焊缝：直径1.0mm的气孔在100mm范围内不超过5个7焊缝错边一级和二级焊缝：d0.1t 但2.0mm三级焊缝：d9009表面焊接飞溅所有焊缝：不允许10电弧擦伤，焊瘤，表面夹渣所有焊缝：不允许9.1.5.2.焊缝无损检测要求 焊缝质量等级分类构件间等强度对接焊缝，节点区的对接焊缝及翼缘与腹板的对接焊缝焊缝等级均为一级，节点板、加劲肋等对接焊缝的焊缝等级为二级，角焊缝的焊缝等级为三级。 超声波探伤范围比例（UT）I级焊缝100%II级焊缝20%III级焊缝外观检查板厚小于8mm的焊透焊缝以焊接工艺，坡口形式，及焊缝根部处理技术保证焊缝质量；如对于厚板超声波探伤存在疑问时，可采用X射线或射线探伤进行复验。 探伤标准超声波探伤按GB11345-89要求检验，焊缝评定等级为BII级；X射线探伤标准为GB3323-87。 低合金钢的无损探伤应在焊接完成24小时后进行；对于板厚超过40mm时，无损探伤应在焊接完成48小时后进行。 局部探伤的焊缝，如发现有存在不允许的缺陷时，应在缺陷的两端延伸探伤长度，增加的长度为该焊缝长度的10%，且不小于200mm如仍发现有不允许的缺陷时，则应对该焊缝进行100%的探伤。9.1.5.3.焊接缺陷的修复焊缝返修时应根据无损探伤确定的缺陷位置、深度，用砂轮打磨或碳弧气刨清除缺陷。缺陷为裂纹时，碳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。 焊缝尺寸不足、凹陷、咬边超标，应补焊。 夹渣、气孔、未焊透，用碳刨刨除后，补焊。 焊缝过溢或焊瘤，用砂轮打磨或碳刨刨除。 补焊应采用低氢焊条进行焊接，焊条直径不大于4.0mm，并比焊缝的原预热温度提高50。 因焊接而产生变形的构件，应采用机械方法或火焰加热法进行矫正，低合金钢加热区的温度不应大于850，严禁用水进行急冷。(7) 清除缺陷时刨槽应成四侧边斜面角大于10的坡口，并修整表面、磨除气刨渗碳层，必须要时用渗透探伤或磁粉探伤方法确定裂纹是否彻底清除。(8)焊补时应在坡口内引弧，熄弧时应填满弧坑，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。(9)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，应用磁粉或渗透探伤方法检查，确认无裂纹后方可继续补焊。(10)对于返修焊缝时，其预热温度应比相同条件下正常焊接的预热温度稍高，并应根据工程节点的实际情况确定是否需进行焊后消氢处理。(11)焊缝正、反面各作为一个部位,同一部位返修不宜超过一次。返修时应要取有效措施，重新制订方案，并经工程技术负责人审批和监理工程师认可后方可进行。(12)返修焊接应填报返修施工记录及返修前后的无损探伤报告，作为工程验收及存档资料。(13)当采用碳弧气刨进行返修时应注意以下几点：A 碳弧气刨必须经过培训合格后方可上岗操作。B 如发现“夹碳”，应在夹碳边缘5-10mm处重新起刨，深度要比夹碳处深23mm，“粘渣”时用砂轮打磨。C 露天操作时，应尽量沿顺风方向操作，必要时应采取有效的防风措施，在封闭环境操作时，应有通风措施。9.1.6.厚板焊接工艺要点厚板焊接主要为对接焊缝和角接焊缝，对于箱形柱的制作过程中，一般对于需拼接的焊缝先自身进行拼接。而本工程中的厚板对接主要为40和80两种板厚的钢板对接。厚钢板对接焊时，往往会遇到热裂纹（主要是凝固裂纹）和冷裂纹（包括延迟裂纹）的困扰。而且随着钢板厚度即焊件刚度（拘束度）的增大，困扰越厉害。厚钢板的对接坡口，当钢板厚度t=40mm时，采用X形坡口，见下图所示；当t=80mm时，采用双U形坡口，见下图所示。对于焊接材料的选用，应严格控制其含H量。一般要求选用低氢型或超低氢型焊条，焊条的含H量不起过5ml/100g（水银法扩散氢测定法）。对于采用埋弧自动焊时，焊剂中不准混入灰尘、铁屑及其他夹杂物。熔炼型焊剂（HJ331）必须烘到300以上，保温1-2h。如采用烧结型焊剂（SJ101）必须烘到350，保温2H以上。对于组装时要求平面度不大于2mm。预热后进行定位焊。引弧板和引出板上必须开缺口，以释放应力。对于预热温度的确定详见后述。对于厚钢板施焊时还应严格控制t8/5，即焊缝从800冷却到500时所需要的时间，下面详细叙述：（1）厚板焊接t8/5值及焊接规范控制厚板焊接存在的一个重要问题是焊接过程中，焊缝热影响区由于冷却速度较快，在结晶过程中最容易形成粗晶粒马氏体组织，从而使焊接时钢材变脆，产生冷裂纹的倾向增大。因此在厚板焊接过程中，一定要严格控制t8/5。即控制焊缝热影响区尤其是焊缝熔合线处，从800冷却到500的时间，即t8/5值。 t8/5过于短暂时，焊缝熔合线处硬度过高，易出现淬硬裂纹；t8/5过长，则熔合线处的临界转变温度会升高，降低冲击韧性值，对低合金钢，材质的组织发生变化。出现这两种情况，皆直接影向焊接结头的质量。 对于手工电弧焊，焊接速度的控制：在工艺上规定不同直径的焊条所焊接的长度，规定焊工按此执行，从而确保焊接速度，其它控制采用电焊机控制，从而达到控制焊接线能量的输入，达到控制厚板焊接质量之目的。（2）.厚板加热方法厚板焊接预热，是工艺上必须采取的工艺措施，对于本工程钢结构焊接施工采用红外线电加热板预加热的方法。加热时应力求均匀，预热范围为坡口两侧至少2t，且不小于100mm宽，测温点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处；预热温度宜在焊件反面测量。经研究表明产生氢致裂纹要以下四项基本先决条件：I 敏感的微观组织（硬度是敏感度的一个粗略的指标） 适当的扩散氢含量 合适的拘束度 适宜的温度其中一项或几项是处于支配地位的，但这四项条件都必须具备才会产生氢致裂纹。防止氢致裂纹的实用方法就是预热，就是设法控制这些因素中的一项或几项。一般来说有两种不同的方法来预估预热温度。根据大量的裂纹试验，提出一种基于热影响区临界值，就可消除氢致裂纹的危险。被认可的临界硬度可能是氢含量的函数。另一种预估预热温度的方法是基于控制氢。为弄清低温时的冷却速度即300100之间的冷却速度的作用，已经通过高约束度下坡口焊缝试验确立了临界冷却速度，化学成份以及氢含量之间的关系。通过上述的理论分析，经实践试验证明对于t=40mm的钢板预热温度达到100即可，对于t=80mm的钢板预热温度需达到150。（3）.层间温度控制厚板为防止出现裂纹采取加热预热后，在焊接过程中应注意的一个重要问题，就是焊缝层间温度控制措施。如果层间温度不控制，焊缝区域会出现多次热应变，造成的残余应力对焊缝质量不利，因此在焊接过程中，层间温度必须严格控制。层间温度一般控制在200250之间。为了保持该温度，厚板在焊接时，要求一次焊接连续作业完成。当构件较长（L10米）时，在焊接过程中，厚板冷却速度较快，因此在焊接过程中一直保持预加热温度，防止焊接后的急速冷却造成的层间温度的下降，焊接时还可采取焊后立即盖上保温板，防止焊接区域温度过快冷却。（4）.焊接过程控制定位焊：定位焊是厚板施工过程中最容易出现问题的部位。由于厚板在定位焊时，定位焊处的温度被周围的“冷却介质”很快冷却，造成局部过大的应力集中，引起裂纹的产生，对材质造成损坏。解决的措施是厚板在定位焊时，提高预加热温度，加大定位焊缝长度和焊脚尺寸。手工电弧焊的引弧问题：有些电焊工有一种不良的焊接习惯，当一根焊条引弧时，习惯在焊缝周围的钢板表面四处敲击引弧，而这一引弧习惯对厚板的危害最大，原理同上。因此在厚板焊接过程中，必须“严禁这种不规范”的行为发生。多层多道焊：在厚板焊接过程中，坚持的一个重要的工艺原则是多层多道焊，严禁摆宽道。这是因为厚板焊缝的坡口较大，单道焊缝无法填满截面内的坡口，而一些焊工为了方便就摆宽道焊接，这种焊接造成的结果是，母材对焊缝拘束应力大，焊缝强度相对较弱，容易引起焊缝开裂或延迟裂纹的发生。而多层多道焊有利的一面是；前一道焊缝对后一道焊缝来说是一个“预热”的过程；后一道焊缝对前一道焊缝相当于一个“后热处理”的过程，有效地改善了焊接过程中应力分布状态，利于保证焊接质量。焊接过程中的检查：厚板焊接不同于中薄板，需要几个小时乃至几十小时才能施焊完成一个构件，因此加强对焊接过程的中间检查，就显得尤为重要，便于及时发现问题，中间检查不能使施工停止，而是边施工、边检查。如在清渣过程中，认真检查是否有裂纹发生。及时发现，及时处理。在焊接过程中，采用埋弧自动焊接，以t=80mm的钢板为例，其工艺参数见下表。从下表中可自出，正面和反面的首道都使用小的焊接线能量，这不单纯是因为担心正面的首道施焊时会将坡口的钝边焊穿，而主要是为了防止出现凝固裂纹。 厚钢板对接焊后的变形主要是角变形。实践中为控制变形，往往先焊正面的一部分焊道，翻转工件，碳刨清根后焊反面的焊道，再翻转工件，这样如此往复，一般来说，每次翻身焊接三至五道后即可翻身，直至焊满正面的各道焊缝。同时在施焊时要随时进行观察其角变形情况，注意随时准备翻身焊接，以尽可能的减少焊接变形及焊缝内应力。80mm厚钢板对接焊工艺参数焊 道焊丝直径mm焊接电流A电弧电压V焊接速度cm/min焊接线能量kj/cm从800至500的冷却时间t8/5S电源种类和极性正面首道5550600324525.617.2DC,RP其余6507003438354045.630.6反面首道550600334526.417.7其余6507003438354045.630.6钢板对接焊后，应立即将焊缝及其两侧各100mm范围内的局部母材进行加热，加热时采用红外线电加热板进行。加热温度到250350，然后用石棉铺盖进行保温，保温26h后空冷。这样的后热处理可使因焊前清洁工作不当或焊剂烘焙不当而渗入熔池的扩散氢迅速逸出，防止焊缝及热影响区内出现氢致裂纹。对于厚钢的超声波检测时应焊后48小时或更长时间进行检测，如进度允许，也可在构件出厂前再次进行检测。确保构件合格，以免延迟裂纹对工件的破坏。9.1.7 焊接防层状撕裂措施分层结构（原先存在的薄弱平面）或层状撕裂（平行于板的裂纹）会削弱结构的这一功能，引了这种缺陷原因是在拘束度大的角接和T形接头焊缝中存在着厚度方向上局部高度热变形。要解决层状撕裂的麻烦必须考虑设计方式和焊接工艺与连接的材料性能一致。在可能出现层状撕裂的连接中，应通过设计保证构件最大限度的柔性和最小焊缝收缩变形。遵守下述预防措施，这些措施已被证明在高约束的焊接结构中最大限度的解决了层状撕裂的难题，它设定在任何情况下采用产生低氢焊缝金属的工艺。角接接头中，在可行的情况下，应将坡口加工在通过厚度连接的部件上。焊缝坡口应与设计要求的最小尺寸一致，应避免过量焊接。在最后装配连接之前，应将局部部件装配完成，最后的装配最好是对接接头。在预定焊接顺序时，应作选择以最大限度地减少高约束构件的总体收缩。采用符合设计要求的最低强度的焊缝，宁可促使在焊缝金属上而不在母材较敏感的厚度方向上产生变形。应考虑使用底边熔敷低强度焊缝金属方法或者用“锤击”法以及其他特殊的焊接工艺以最大限度地降低母材中透过厚度方向的收缩变形。在要求严格的连接上应规定使用厚度方向上延性改善的钢材并不消除焊缝收缩，且在高约束的接头中其自身也未必能防止层状撕裂。因此，不应在没有对设计和制作全面考虑的情况下规定使用这种材料。在通过厚度方向承受荷载的要求严格的接头区域，应避免使用原已存在层关结构和大的金属性夹杂的材料，另外，应采取下列预防措施：设计者应有选择地规定对那些对结构的完整性非常重要而约束度很高且易产生层状撕裂的接头，在制作后或安装后，或者在这两者都完成后，进行起声波检测。设计者必须考虑在不危及结构完整性的前提下不重要的焊缝缺陷或母材缺陷是否不返修，因为碳刨清根和返修焊接将给接头增加额外的焊缝收缩，并且由于层状撕裂而使业已存在的缺陷扩展，或甚而产生新的缺陷。当层状撕裂已确实发生并且认为需要返修时，应对适用的返修作合理的考虑。拟制特定的WPS或改变接头细节也许是必要的。通过上述的理论分析，我们不难知道，产生层状撕裂的因素很多，要防止它的产生就必须从选择材料、结构设计和焊接工艺等三方面综合考虑。坡口的选择：在深化设计过程中，对于厚板焊接坡口形式的选择尤为重要，厚板开坡口时一般应避开厚板的中心区域。序号易产生层状撕裂的结构可改善的结构说明1箭头所示的方向为焊接时可能出现拘束应力作用的方向2通过开坡口或改变焊缝的形状来减少厚度方向的收缩应力，一般应在承受厚度方向应力的一侧开坡口3避免板厚方向受焊缝收缩力的作用4在保证焊透的前提下，坡口角度尽可能小；在不增加坡口角度的情况 下尽可能增大焊脚尺寸，以增加焊缝受力面积，降低板厚方向的应力值。母材的选择：厚板，一般40mm，重要结构中必须考虑Z向性能特殊部位30mm时也应考虑Z向性能。在订货时就必须向钢厂提出Z向性能的指标要求，具体Z向性能根据设计规定的要求执行。本工程设计要求当钢板厚度等于40mm50mm时，应符合钢材厚度方向（Z向）性能指标Z25，当钢板厚度大于50mm时，应符合钢材厚度方向（Z向）性能指标Z35。在钢板的杂质元素中应严格S的含量，因为钢中MnS变成其他元素的硫化物，使在热轧时难以伸长，从而减轻各向异性。Z向钢等级等级最大含硫量（%）全厚度方向断面收缩量（%）Z150.01015Z250.00725Z350.005359.1.8 箱形梁的焊接工艺要领由于本工程的箱形梁的钢板较厚，且存在三腹板的箱形梁，对于如何保证焊接质量是一个关键性的技术要点。为此，本公司将针对箱形梁的制作要求编制相应的焊接工艺。下面分别针对二腹板及三腹板的箱形梁进行说明。9.1.8.1 二腹板箱形梁的焊接要领(1)内隔板的组立焊接内隔板先在组立机上进行组装，检查合格后即进行焊接，焊接时先焊内侧，此时应注意内侧仅采用CO2焊快速施焊一道角焊缝，焊脚不超过5mm。此条焊缝的作用有二点：其一防止由于在隔板装配时的间隙过大时，在电渣焊时有铁水从间隙中漏出；其二可避免在焊接衬板外面的角焊缝时，由于单面焊接，衬板会产生变形，使其衬板与隔板的间隙增大。焊接前应打磨干净，焊后除去焊渣，飞溅等。(2)当腹板需自身拼接时，应先拼接，并焊接、校正后待用。焊接时采用埋弧自动焊进行。先焊正面三道后，翻身反面清根、打磨后施焊，直至焊满后再翻身，最后焊接正面焊缝。焊后按规定要求进行检查。(3)对于腹板自身拼接时，可适当预留反变形，反变形量可先试制后确定。(4)腹板上的单面焊钢衬垫板与底板、顶板要求密贴，局部间隙应不大于5mm。其中腹板与单面焊钢衬垫板的焊接，采用3.2mm电焊条，先焊坡口正面焊缝，从中间向两侧焊接，要求焊缝呈光滑过渡，无缺陷。翻身后再焊坡口反面，原定位焊缝处进行连续焊，将衬垫板封焊。(5)装配时应在坡口反面进行腹板与底板、顶板的定位焊，在箱梁两端要加强定位焊。(6)箱梁主体的内部构件焊接主要为隔板的焊接。焊时应按规定要求进行电加热，预热至100150。（如需要），焊接时要求由双数焊工对称焊。原则上先焊立角焊，后焊平角焊。(7)箱梁主体四条主要焊缝焊接时，先进行两条主要焊缝的CO2焊打底焊，打底时先仅施焊三至五层后翻身，按同样要求进行另两条主焊缝的焊接。(8)当箱梁完成整体焊接后，再采用埋弧自动焊进行填充焊及盖面焊。(9)最后进行箱形梁内部隔板的电渣焊，电渣焊的操作要领如下：a）安装好引弧铜块，并放少量的引弧剂。b）校对导电嘴是否对准钻孔中心。并根据钻孔位置在外侧腹板上划出电渣焊位置，以便施焊时观察导电嘴是否偏移。c）将导电嘴提高10mm左右，进行引弧焊接。焊接时应先调整好焊接参数，在焊接过程中应密切观察控制箱的焊接参数的变化。并适用调整。d）引弧时其焊接参数可略增加，当焊至20mm后，其焊接参数可适用降低。当观察电压、电流、焊接速度稳定后一般不要随意改变其参数。e）随时观察外侧腹板母材表面的烧红程度，一般根据经验观察其表面的颜色来均匀的控制熔池的大小。熔池即要保证焊透，又要不使母材烧穿，具体控制措施如下： 根据外表的烧红的程度来调节电流大小、电压高低和焊接速度。用水冷的方式来达到降温和防止烧穿。用电焊目镜片观察熔嘴在熔池中的位置，使其始终处在熔池中心部位。保证熔嘴内外表清洁和焊丝清洁，焊剂、引弧剂干燥、清洁。导电嘴应经常进行清洗。保证电源正常供电，特别是在用电高峰期，要防止因过载跳闸。通过听电弧的声音进行判断焊接是否正常。当焊接将要结束时可将焊接参数适当调小。最后割去引（熄）弧帽口。（10）箱形梁焊接完毕后，最后焊接外侧的加劲板，焊接时采用双数焊工对称进行。施焊时从中间向两侧进行。先焊立焊，后焊平焊。9.1.8.2 三腹板箱形梁的焊接要领(1)由于三腹板制作时的组装顺序为：先组装成H型梁，再安装隔板，最后安装两侧的腹板及加劲板。所以在焊接H型梁时，可按常规定工艺要求进行施焊。(2)当三腹板箱梁底板采用分段的时候，为避免产生层状撕裂，其坡口可改为下面的形式：(3)施焊时应注意两侧交替进行，以控制焊接变形。对于厚板的焊接，先在正面焊接坡口的1/3后，反面清根进行焊接。(4)为防止焊接变形，可设置斜支撑，斜支撑每隔1.5m设置，当翻身焊接时也需用斜撑。斜撑的固定要求焊牢，以免在焊接过程中崩裂。如在现场施工时因焊接应力过大，产生反面点固焊崩裂应反身（如果一旦发生反面间断焊崩裂，应立即停止焊接，并及时采取措施，必要时将梁吊出胎架，反身将崩裂的间断焊残角焊缝用碳弧气刨刨清后重新装配，如间断焊崩裂较少可不吊出胎架，直接返修，但崩裂处的残角焊缝必须刨清。(5)当H型组装焊接后，安装内隔板，检查合格后即焊接，焊接时先焊立焊，后焊平焊。并且施焊时采用双数焊工从中间向两侧分散对称进行。(6)隔板焊后安装外侧腹板，焊接时也参考二腹板的焊接要领。(7)最后采用电渣焊焊接两侧的隔板。焊接要求同上述二腹板电渣焊。(8) 当箱梁长度需要对接时，可在中间设置嵌补段，待中间腹板焊后封装嵌补段。9.2.焊接工艺评定9.2.1焊接工作正式开始前，对工程中首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接接头形式、焊后热处理等必须进行焊接工艺评定试验，对于原有的焊接工艺评定试验报告与新做的焊接工艺评定试验报告，其试验标准、内容及其结果均应在得到工程监理认可后才可进行正式焊接工作。9.2.2提交认可的焊接工艺规程应包括:(1)焊接工艺方法(2)钢材级别、钢厚及其应用范围(3)坡口设计和加工要求(4)焊道布置和焊接顺序(5)焊接位置(6)焊接材料的牌号，认可级别和规格(7)焊接设备型号(8)焊接参数（焊接电流、电弧电压和焊接速度等）(9)预热、层间温度和焊后热处理及消除应力措施(10)检验项目及试样尺寸和数量9.2.3焊接工艺认可试验计划经有关部门批准后即可进行正式认可试验。并应在监理等在场监督情况下进行试件装配、焊接和力学性能测试。力学性能试验合格后，应在试验报告上签字。9.2.4力学性能测试合格后，编制试验报告，该报告除了在认可试验计划中已叙述的内容外，尚须作如下补充：焊接试验及力学性能试验的日期和地点。由监理工程师签过字的力学性能试验报告。焊接接头的宏观或显微硬度测定。试件全长的焊缝外形照片及X射线探伤照片或超声波探伤报告。母材及焊接材料的质量保证书。力学性能测试后的试样外观照片。焊接工艺评定试验的结果应作为焊接工艺编制的依据。9.2.5焊接工艺评定应按国家规定的建筑钢结构焊接规程JGJ81-91和钢制压力容器焊接工艺评定及相关标准的规定进行。9.3.焊工培训按照JGJ81-91建筑钢结构焊接规程第八章“焊工考试”的规定，对焊工进行复训与考核。只有取得合格证的焊工才能安排进入现场施焊。如持证焊工连续中断焊接6个月以上者或持证超过三年，有效期内，焊接质量未保持优良焊工，需重新考核上岗。焊工考试需严格按照规范进行。针对本工程的箱型梁焊接头的特点，需对以下焊接接头及人员进行专门培训和提高性培训，以达到熟悉焊接工艺操作规程和提高焊接技能水平，保证工程焊接质量等级达到优良。（1）培训内容如下：A 40mm厚Q345B板埋弧焊、电渣焊接头。B Q345B板全焊透焊缝的对接、横焊。C Q345B板角接横焊、立焊。（2）培训计划如下：A 理论培训和考试 一周B 实际操作培训 二周C 实际操作考试 三天9.4.焊接检测 焊接检验应由质量管理部门合格的检验员按照焊接检验工艺执行。9.4.1.焊工检查(过程中自检)焊工应在焊前，焊接时和焊后检查以下项目。 (1) 焊前任何时候开始焊接前都要检验构件标记并确认该构件。母材焊接设备、仪表、工艺装备检验焊接材料。清理现场。焊接坡口、接头装配及清理预热。焊工资格焊接工艺文件 (2) 焊接过程中焊接规范参数预热和保持层间温度检验填充材料清理焊道按认可的焊接工艺焊接 (3).焊后清除焊渣和飞溅物焊缝外观咬边焊瘤裂纹和弧坑冷却速度 第十章 焊接质量保证措施 10.1 焊接准备 (1).焊工从事钢结构工程的各类焊工，必须经过设计部门指定或认可的焊工考试规则考试合格，并取得国家机构认可部门颁发的“资格等级”合格证。合格证中应注明施焊条件、资格等级、有效期限，并从事相应等级或低于该等级资格的焊接工作。如停焊时间超过六个月，应重新考核。对于特殊部位的操作，应进行焊工培训与考试，以检查焊工实际操作的水平。焊工培训一般需按下列程序进行：入学资格考查基础知识培训并考试合格转入技能训练技能训练项目应逐一进行并考核合格后才能转入下项训练按规定项目全部训练完毕，进行技能考试焊工考试一般按国家有关标准执行。如监理和业主有特殊要求的，可协商确定。 (2).焊接技术人员 焊接技术人员由数人担任。由一人担任焊接技术负责人。焊接技术人员必须熟悉企业产品相关的焊接标准法规，恬要时可以过专门的工艺知识培训。焊接技术人员主要负责下列任务：a. 负责产品设计的焊接工艺性审查,制订工艺规程(必要时通过工艺评定试验),指导生产实践。b. 熟悉本公司所涉及的各类钢材标准和常用钢材的焊接工艺要求。c. 选择合乎要求的焊接设备及夹具。d. 选择适用的焊接材料以及焊接方法并使之与母材相互匹配。焊接工程质量控制程序首次施焊的钢种和焊接材料，进行焊接工艺和力学性能试验和下道工序办理交接手续焊条合格证及烘焙记录焊缝质量检验记录自检记录禁止在焊缝区外的母材上打火引弧焊接试验记录质量评定记录焊接记录资料整理焊条、焊剂准备,出具合格证焊条烘焙学习图纸和技术资料书面交底操作人员参加中间抽查在焊缝附近打上钢印代号不合格的处理（返工）清理现场、文明施工执行验收评定标准焊接机具、检验工具准备准备工作自 检质量评定复查组装质量和焊缝区处理情况办理上道工序交接检查清理熔渣及金属飞物焊工考试合格注意焊缝长度、厚度及质量缺陷厚度大于36mm的低合金钢要预热学习操作规程和质量标准技术交底焊 接e. 监督和提出焊接材料的储存条件和方法。f. 提出焊前准备及焊后处理要求。g. 厂内培训及考核焊工。h. 按设计要求规定有关的检验范围、检验方法。i. 对焊接产品的缺陷进行判断分析其性质和产生的原因并作出技术处理意见。j. 监督焊工操作质量，对一切违反焊接工艺规程要求的操作有权提出一切必要的处理措施。钢结构焊接的全过程，均应在焊接责任工程师的指导下进行。(3)检查人员检查包括无损检验人员及焊接质量检查人员、力学性能检验人员、化学分析人员、焊缝专职检查人员等。无损检验人员应持有与产品类别相适应的探伤方法的等级合格证。(4).焊接坡口焊接坡口应根据图纸要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计。选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素：a）焊接方法b）焊缝填充金属尽量少c）避免产生缺陷d）减少残余焊接变形与应力e）有利于焊接防护f）焊工操作方便g）复合钢板的坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率焊接坡口应保持平整，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，形式和尺寸应符合相应规定。 (4).工艺评定试验 焊接工艺评定试验的结果应作为焊接工艺编制的依据。 焊接工艺评定应按国家规定的WPS的规定进行。 (5).焊接材料 .焊接材料的选择应与母材的机械性能相匹配。对低碳钢一般按焊缝金属与母材等强度的原则选择焊接材料；对低合金高强度结构钢一般应使焊缝金属与母材等强或略高于母材，但不应高出50MPa，同时焊缝金属必须具有优良的塑性、韧性和抗裂性；当不同强度等级的钢材焊接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊接材料。 .辅助材料如保护气体的选择，其统一计划必须符合设计指定的有关标准规定。 .制造厂应按有关技术标准的规定对采购的焊接材料进行验收。 .焊接材料应存放在通风干燥、适温的仓库内，不同类别焊材应分别堆放。存放时间超过一年者，其工艺及机械性能原则上应进行复验。 .焊接材料使用前应仔细检查，凡发现有药皮脱落、污损、变质、吸湿、结块和生锈的焊条、焊丝、焊剂等焊接材料不得使用。 .焊条、焊剂和栓钉焊保护瓷圈，使用前应按技术说明书规定的烘焙时间进行烘焙，然后转入保温。低氢型焊条经烘焙后使用时放入保温桶内随用随取。 (6).母材的清理 母材的焊接坡口及两侧3050mm范围内，在焊前必须彻底清除气割氧化皮、熔渣、锈、油、涂料、灰尘、水份等影响焊接质量的杂质。 (7).定位焊 构件的定位焊是正式焊缝的一部分，因此定位焊缝不允许存在裂纹等不能够最终熔入正式焊缝的缺陷。定位焊必须由持证合格焊工施焊。 .定位焊缝必须避免在产品的棱角和端部等在强度和工艺上容易出问题的部位进行；T形接头定位焊，应在两侧对称进行；坡口内尽可能避免进行定位焊。 .定位焊采用的焊接材料型号，应与焊接材质相匹配；焊缝厚度不宜大于设计的2/3，且不应大于8mm。 .定位焊的长度和间距，应视母材的厚度、结构形式和拘束度来确定，无特别指定时按一般规定进行。 (8).胎夹具 钢结构的焊接应尽可能用胎夹具，以有效地控制焊接变形和使主要焊接工作处于平焊位置进行。 (9).预热 .钢结构的焊接，应视（钢种、板厚、接头的拘束度和焊接缝金属中的含氢量等因素）钢材的强度及所用的焊接方法来确定合适的预热度和方法。碳素结构钢厚度大于50mm，低合金高强度结构钢厚度大于36mm,其焊接前预热温度宜在100150。预热区在焊道两侧，其宽度各为焊件厚度的2倍以上，且不应小于100mm。 .定位焊及焊接返修处的预热温度应高于正常预热温度50左右，预热区域应适当加宽，以防止发生焊接裂纹。 .合同、图纸或技术条件有要求时,焊件应作焊后处理。 (10).焊前检查 施