天津津塔-钢板墙焊接专项方案

1、天津津塔项目钢板墙焊接专项方案天津津塔项目钢板墙焊接专项方案 中建一局集团建设发展有限公司天津津塔项目经理部2009年9月17日目录一、编制依据 (4二、工程概况 (4三、连接节点及焊缝形式 (51、典型节点大样 (52、焊缝形式 (5四、本阶段焊接工作前提 (6五、焊接工程难点 (61、超长焊缝现场焊接 (72、超大焊接量 (73、强拘束度,焊接应力控制困难 (74、工作面转移困难 (75、纵向交叉作业干扰 (76、安全硬防护搭设困难 (77、焊接裂纹 (8六、焊接难点控制措施 (81、焊接设备及人员 (82、编排焊接顺序,最大限度减小因焊接造成的焊接变形。 (93、编制焊接工艺,保证过程中

2、的焊接质量。 (9七、现场焊接施工部署 (91、焊前准备工作 (922、焊接设备及焊丝 (93、防风照明措施 (104、钢板墙焊接应力实测试验 (105、焊前构件质量检查 (116、焊工的管理 (117、焊接作业程序 (13八、操作脚手架搭设 (14九、焊接顺序 (171、整体焊接顺序 (172、单片钢板墙焊接顺序 (18十、焊接工艺 (201、钢材 (202、焊接方法与焊接位置 (213、焊接参数 (214、焊接引、熄弧板及衬板要求 (22十一、焊接外观质量检验 (221、一般规定 (222、焊缝外观检查的内容 (233、焊缝检查质量要求 (23十二、焊缝无损检测及缺陷返修 (251、执行标

3、准 (252、焊接缺陷返修 (25十三、安全文明施工 (271、钢结构焊接安全施工措施. 错误!未定义书签。钢板墙焊接施工专项方案一、编制依据1.1设计图纸及相关文件;1.2现行国家规范及相关技术规程钢结构设计规范GB50017-2003钢结构工程施工及验收规范GB50205-2001建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001建筑施工高处作业安全技术规范(JGJ80-91建筑施工手册(第三版二、工程概况核心筒钢板墙自地下B4层开始,Y13/Z13、Y4/Z4轴至53层,Y11.5/Z11.5、Y5.5/Z5.5轴至49层,Y10/Z1

4、0、Y7/Z7轴至46层,Y8.5/Z8.5轴至44层。其中F13-18层、F28-33层、F43-47为H型斜撑加钢板剪力墙组合支撑体系。其余楼层仅有钢斜撑。钢板墙钢板厚度最小20mm,最大32mm,钢材材质为Q235C。三、连接节点及焊缝形式1、典型节点大样钢板墙连接大样图2、焊缝形式节点部位焊缝编号节点图钢板墙竖向连接夹板XPJ1钢板墙现场水平对接XPJ2钢板墙现场竖向对接XPJ3钢板墙与钢梁上翼缘对接XJ1四、本阶段焊接工作前提根据本工程设计原则,钢板墙在主结构楼面混凝土浇注完成十五层后才允许与核心筒结构刚接,以保证钢板墙不承受竖向荷载。五、焊接工程难点钢板墙与柱连接板采用双夹板搭接角

5、焊;钢板墙下边缘与梁的上翼板为T型全熔透坡口焊。1、超长焊缝现场焊接标准层与钢板墙、钢柱连接板竖向立焊缝长度均在3.400米,水平方向横焊长度为3.37米。焊缝长度超长,焊接变形及应力较大。2、超大焊接量钢板墙与钢夹板的现场立向焊缝长度达到1.1万米,水平横焊缝超过5000米。3、强拘束度,焊接应力控制困难钢板墙焊接工作开始时,主体结构已形成刚性较大框架,钢板墙的各类型焊缝产生极大的拘束度,加之单道焊缝长度过长,焊接熔敷量大,焊接产生的应力难以控制。4、工作面转移困难因受钢板墙本身阻隔,芯筒内操作平台无法以传统卡抱的方式与钢梁钢柱进行附着,所以平台的搭设费时费工;加之失去塔吊辅助,沉重庞大的焊

6、接设备的向上倒运将会面临较大困难。因此,工作面的转移也将会降低实际的施工效率。5、纵向交叉作业干扰由于钢板墙焊接落后结构15层,届时将面临诸多其他专业工种的交叉作业。诸如上部结构吊装;芯筒内自爬塔吊顶升;上部结构混凝土浇筑、剔凿,模板搭设及拆除;临电管线、消防管道铺设;上述专业工种的施工将不可避免的干扰到钢板墙焊接工作的进行,影响到焊接进度和施工安全。6、安全硬防护搭设困难如上述两条所述,钢板墙的焊接施工中,将面临核心筒内上部结构施工所伴生的高空落物危险,操作平台上方必须搭设硬防护。但由于钢板墙本身阻隔原因,平台上部搭设硬质防护同样面临焊接平台搭设困难、效率低下的问题。7、焊接裂纹钢板墙焊接预

7、计2010年6月完成全部焊接,期间要跨越一个冬季。冬季低温及大风气候条件下,处于强拘束状态下的钢板墙焊接焊缝发生裂纹的风险概率会更高,尤其是横向T型对接焊缝。六、焊接难点控制措施1、焊接设备及人员气体保护焊,焊丝选用适合全(1根据立焊及位置焊接量大的特点,选用CO2位置焊的药芯焊丝。(2挑选现场具备三年以上现场焊接经验的熟练焊工,进行针对性焊接培训并考试,合格者钢板墙焊接。焊接机具表设备名称型号数量用途CO2气体保护半自动焊机NBC-500 20台钢板墙焊接碳弧气刨2台缺陷返修气割枪5把自动控温电加热器180KW 1台电加热块72块预热、保温空压机1台碳弧气刨千斤顶5t、10t、30t 各1个

8、钢板墙校正手拉葫芦1t、2t、3t 各5个钢板墙校正角向砂轮机JB1193-71 3台坡口、焊道清理灭火器10个脚手架钢管500根操作平台管扣件2000套操作平台防风布2m*2m 50张焊接防风焊工及配套人员工种人数CO焊工252架子工12看火人 6打磨工 6力工 6铆工 5合计602、编排焊接顺序,最大限度减小因焊接造成的焊接变形。3、编制焊接工艺,保证过程中的焊接质量。七、现场焊接施工部署1、焊前准备工作(1检查钢夹板及安装螺栓全部安装。螺栓紧固,钢夹板与钢板墙、钢柱连接板贴合紧密无间隙,钢夹板无翘曲变形起鼓。如有变形发生,采取火工或千斤顶进行现场矫正。(2焊接辅助人员应在焊接前对焊缝坡口

9、进行打磨除锈,保证焊前坡口的平整清洁;对超过规范要求的错边进行修正。以利于提高焊缝质量。(3焊接技术人员须在焊接前检查坡口,清除坡口污染物及油、水,并填写焊前坡口检查记录。(4焊前对母材采用远程红外电加热装置预热处理,满足母材均匀受热性能要求,预热参数要求见焊接参数要求。22、焊接设备及焊丝(1所选用焊机必须确保性能良好,电流电压稳定。(2焊接所用焊丝需妥善保管,不得有油、水、油漆等污染及锈渍。严重污染及生锈的焊丝不得使用。3、防风照明措施焊接时需搭设防风棚或防风围挡,架设照明设备。4、钢板墙焊接应力实测试验(1试验目的:焊接应力包括焊接瞬时应力与焊后残余应力,此次试验的主要目是了解在不同的焊

10、接顺序(先焊两侧立焊再焊底部横焊,或先焊底部横焊再焊两侧立焊下钢板剪力墙的焊接应力场(特别是残余应力场的分布规律,为钢板墙焊接施工提供较为可靠的参考依据。(2传感器布置:本试验采用振弦式应变传感器,传感器的具体布置如下图所示。 说明:传感器中心距焊缝200mm。传感器分布立面图(1数据采集的时间间隔:为了准确捕捉施焊过程中钢板剪力墙中的应力分布,现场数据采集的时间间隔拟采用1分钟。(2试验过程中的注意事项:A.传感器布设之后应准确量测并记录每一个传感器在剪力墙上的具体位置;B.详细记录施焊位置及相应时间;C.施焊过程中应妥善保护传感器,以防损坏。5、焊前构件质量检查为最大程度降低焊接残余应力引

11、发层状撕裂及焊接裂纹发生的可能,应对T 型对接坡口横焊相关的框架梁上翼缘母材和处于焊接拉应力方向上的工厂加工焊缝进行焊前超声波探伤。如下图 说明:钢梁上翼缘钢板使用直探头扫查;钢梁上翼缘与钢板墙对应位置无法使用直探头扫查区域使用60°或70°斜探头扫查。6、焊工的管理(1参加本次钢板墙焊接作业的焊工应按照建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002的要求进行附加考试。附加考试合格的焊工方能上岗作业,且考试合格的焊工仅允许在考试合格的范围内施工,严禁焊工在超出自己焊接考试合格范围之外的位置进行焊接作业。(2焊工在进行焊接作业之前焊接工程师应对其进行详细的焊接技术交底,并编制焊接

12、工艺卡。(3焊工作业的过程中应该严格按照焊接工艺卡的要求进行焊接施工,每个焊工在焊接操作之前应该认真填写焊前检查记录,焊前检查合格之后才能开始焊接工作。(4焊工在焊接全过程中发现任何可疑的母材缺陷、焊接裂纹等缺陷,必须报告焊接工程师,由焊接工程师及总工确定处理方案之后方可继续进行焊接作业。焊工无权私自处理任何与焊接有关的裂纹等缺陷。(5焊接完成后,焊工应在焊缝附近打上自己唯一固定的焊工钢印号,并填写焊接过程记录表。焊缝外观检查合格之后才能进行无损检测,焊工对自己所有焊接过程均应有详细的书面记录。7、焊接作业程序施工准备 焊前检查 焊前检查内容:1、 焊接设备、焊接工具齐全有效2、 CO 2气路

13、畅通3、 安全措施齐全4、 焊接坡寸5、 接火灭火器材齐全有效6、 焊接配合工种、看火人到位 施工准备内容 1、 气候条件 2、 焊接操作平台 3、 焊接防风保温棚搭设完成 焊前检查结果记录 坡口清理、衬板检查、引出引入板焊前预热温度检查定位焊打底焊 中间层焊接 焊接过程检查:1、 焊接电流、焊接电压、焊接速度2、 焊道清理3、 层间温度测量、控制4、 气体流量、压力、纯度5、 送丝速度及稳定性 盖面层焊接 按规定后热、保温焊缝外观检查填写焊接记录超声波探伤填写正式报告 工序交接合格合格缺陷记录、返修 不合格不合格八、操作脚手架搭设钢板墙焊接操作脚手架采用扣件式钢管脚手架,脚手架采用48

14、15;3.5mm焊接钢管,脚手架立杆步距1500mm、纵距、横距均为1200mm。从B4层的楼板上搭起,每两层搭设一组脚手架。由于核心筒内分布大量洞口,且只铺设有压型钢板,楼面未完成浇筑。因此脚手架需以槽钢为搭设平台,选用12规格槽钢,槽钢上垫50mm×100mm木方。脚手架水平方向需与主结构钢梁拉接,以保证其稳定性。脚手架底部及顶部有洞口位置使用钢跳板搭设硬防护,且每层需挂设大眼网和小眼网双层安全网。天津津塔项目钢板墙焊接施工专项方案 天津津塔项目钢板墙焊接施工专项方案 操作脚手架搭设立面图九、焊接顺序1、整体焊接顺序纵向:自下而上逐楼层焊接;横向:以中心钢柱为基点,自内向外逐块进

15、行焊接如图示(1(14顺序。 2、单片钢板墙焊接顺序由于钢板墙焊接时,受主体结构刚性拘束极大,整块钢板墙焊缝可视为全封闭焊缝,且采用不同的连接形式及焊缝形式,焊接过程中焊接应力变化状况及焊接后的残余应力分布状况不可预估,因此选定两种不同的焊接顺序方案进行应力试验对比,根据试验结果确定理想焊接顺序。(1先横焊,后立焊方案本工程,通过实体实验法,依据焊接应力监测试验,我们得到一般结构下,横焊位的熔透焊所造成的焊接应力及应变远大于立焊位的角焊缝所带来的伊利应变。所以本工程钢板墙焊接不论大小均采取先横焊后立焊的工艺措施。依据先焊收缩量大焊缝的原则,先进行钢板墙下端与下层梁上翼缘对接的坡口焊缝,钢夹板与

16、钢板墙及钢柱连接板的贴角焊缝,除设计图中已要求工厂焊接者后焊。钢板墙两端的钢夹板不得同时进行焊接,应先焊完一端,待其温度降至常温后,再焊另一端。如下图 说明:按顺序焊接。先横焊,后立焊将钢板墙焊缝按600mm长度进行分段,实行分段倒退焊接。(2先立焊,后横焊方案考虑到钢夹板立向贴脚焊缝在焊接时可能产生的明显的焊缝纵向收缩,可先焊立焊缝,使钢板墙在纵向可自由伸缩,降低纵向收缩产生的应力与横焊缝收缩产生应力的叠加。此顺序方案同样遵循分段倒退的焊接方法。 说明:按顺序焊接。先立焊,后横焊(3最终焊接顺序的确定根据应力监测试验得出结果,经过对比后可知,两种焊接顺序焊接完成后,靠近焊缝区域竖向焊接残余应

17、力最大值均在120Mpa左右,不足以对结构造成破坏;而对钢板墙中央位置竖向应力对比发现,先立焊后横焊的焊接顺序焊后中心应力值为80Mpa,先横焊后立焊的焊接顺序焊后中心应力值为-2Mpa。由此可知,先横焊后立焊的焊接顺序焊后残余应力状态更符合设计要求。因此确定采用先横焊后立焊的焊接顺序方案。十、焊接工艺1、钢材(1Q235C与Q345C贴脚焊,板厚32mm+28mm、28mm+25mm、25mm+22mm、22mm+20mm、20mm+18mm。(2Q345C与Q345C贴脚焊,板厚32mm+28mm、28mm+25mm、25mm+22mm、22mm+20mm、20mm+18mm。(3Q235

18、C与Q235C对接焊,板厚32mm+32mm、28mm+28mm、25mm+25mm、22mm+22mm、20mm+20mm。2、焊接方法与焊接位置焊接方法:选用CO2气体保护焊。焊接位置:横焊、立焊、3、焊接参数(1板对接焊缝型式:横焊,单V型坡口35°,间隙9 mm。焊接参数表(横焊焊丝ER50-6 规格20 mm,22 mm,25 mm,28 mm,32 mm 焊剂或气体CO2焊接方法CO2保护半自动焊焊接位置横焊焊接设备型号NBC-500A 电源及极性直流反接预热温度(60层间温度120150后热温度及时间/焊后热处理焊接工艺参数层次焊接方法焊条或焊丝焊剂或保护气保护气体流量

19、(1/min电流(A电压(V焊接速度(cm/min热输入(kJ/cm备注牌号直径(mm12 CO2焊ER50-6 1.2 CO24050 290310 3638 3545 /39 CO2焊ER50-6 1.2 CO24050 310320 3640 3545 /盖面CO2焊ER50-6 1.2 CO24050 270290 3638 3545 /技术措施焊前清理用钢丝刷及砂轮清理坡口层间清理清渣及飞溅背面清根/其它:(2板搭接焊缝型式:立焊焊接参数表(立焊焊丝ER50-6 规格18mm,20 mm,22 mm,25 mm,28 mm,焊剂或气体南亚CO2焊接方法CO2保护半自动焊焊接位置立焊焊

20、接设备型号NBC-500A 电源及极性直流反接预热温度(60层间温度120150焊后热处理后热温度及时间焊接工艺参数层次焊接方法焊条或焊丝焊剂或保护气保护气体流量(1/min电流(A电压(V焊接速度(cm/min热输入(kJ/cm备注牌号(mm12 CO2焊ER50-6 1.2 CO24050 180-220 26-30 35-40 /39 CO2焊ER50-6 1.2 CO24050 200-240 28-32 35-40 /盖面CO2焊ER50-6 1.2 CO24050 200-240 28-32 35-40 /技术措施焊前清理用钢丝刷及砂轮清理坡口层间清理清渣及飞溅背面清根/其它:4、

21、焊接引、熄弧板及衬板要求(1对接接头的全熔透焊缝的两端,必须配置引弧板和引出板,严禁在焊缝以外的母材上打火、引弧。单面坡口的焊缝需装配焊接衬板。引弧、引出板材质和坡口形式与被焊工件相同,禁止用其他钢板随意代替。(2引弧板和引出板的引出长度应大于25mm,其厚度不应小于6mm,宽度大于30mm,长度大于30mm,宜为构件板厚的1.5倍。焊接衬板的宽度大于30mm,长度等于焊缝长度和引弧、引出板的总长,焊接衬板与焊件背面应该紧密贴合,其装配间隙应该小于1mm。(3焊接完成超声波检查合格后,应用气割切除引弧和引出板并修磨平整,割去引弧、引出板、衬板时应该预留5-10mm,不得用锤击落。十一、焊接外观

22、质量检验焊接质量检查是钢结构质量保证体系中的一个关键环节,焊接质量检查应该贯穿到焊接工作的全过程,包括焊前检查、焊接中的检查和焊接后的检查。1、一般规定(1现场检查应该包括所有钢材及焊接材料的规格、型号、材质及焊缝外观,其检查结果均应符合图纸和高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98、建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002以及钢结构施工及验收规范GB50205-2001及相关规程标准的要求;(2检查焊工合格证及认可的施焊的范围;(3监督检查焊工必须严格按照焊接工艺技术文件要求及操作规程施焊;(4所有焊缝应冷却到环境温度后进行外观检查。(5外观检查一般用目测,裂纹检查应该配以5倍放大镜并在

23、适合的光照条件下进行,如果在检查过程中发现焊缝合热影响区可能存在裂纹等难以分辨的缺陷,应该用磁粉探伤或渗透探伤进行复查,尺寸的测量应用量具、卡规。(6对于所有要求无损检测的焊缝在无损检测之前应该根据焊缝外观质量验收标准首先进行焊缝外观质量检查,焊缝外观质量合格后才能进行焊缝的无损检测。且无损检测需在焊接完成后24h后进行。2、焊缝外观检查的内容(1表面形状,包括焊缝表面的不规则、弧坑处理情况、焊缝的连接点、焊脚不规则的形状等;(2焊缝尺寸,包括对接焊缝的余高、宽度,角焊缝的焊脚尺寸等;(3焊缝表面缺陷,包括咬边、裂纹、焊瘤、弧坑气孔等;3、焊缝检查质量要求(1所有焊缝表面应该均匀、平滑,无折皱

24、、间断或未焊满,并与母材平缓连接,严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、针状气孔和熔合性飞溅等缺陷;(2一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷,一级焊缝和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷;(3焊缝外观质量应符合下表的规定焊缝外观质量允许偏差焊缝等级检验项目二级三级未焊满0.2+0.02t且1mm,每100mm长度焊缝内未焊满累积长度25mm0.2+0.04t且2mm,每100mm长度焊缝内未焊满累积长度25mm根部收缩0.2+0.02t且1mm,长度不限0.2+0.04t 且2mm,长度不限咬边0.05t且0.5mm,连续长度100mm,且焊缝两侧咬边长10%

25、焊缝全长0.1t且1mm,长度不限裂纹不允许允许存在长度5mm的弧坑裂纹电弧擦伤不允许允许存在个别电弧擦伤接头不良缺口深度0.05t且0.5mm,每1000mm长度焊缝内不得超过一处缺口深度0.1t且1mm,每1000mm长度焊缝内不得超过一处表面气孔不允许每50mm长度焊缝内允许存在直径<0.4t且3mm的气孔2个;孔距应6倍的孔径表面夹渣不允许深0.2t,长0.5t,且20mm(4焊缝焊脚尺寸应该符合下表的规定焊缝焊脚尺寸允许偏差项目示意图允许偏差(mm角焊缝及部分焊透的角接与对接组合焊缝hf6时01.5hf6时03.02、焊接H形梁腹板与翼缘板的焊缝两端在其两倍翼缘板宽度范围内,焊

26、缝的焊脚尺寸不得低于设计要求值(5焊缝余高和错边应符合下表的规定序号项目示意图允许偏差(mm一、二级三级1 对接焊缝余高(CB<20时,C为03;B20时,C为04B<20时,C为03.5;B20时,C为052 对接焊缝错边(dd<0.1t且2.0d<0.15t且3.03 角焊缝余高(Ch f6时C为01.5;h f6时C为03.0十二、焊缝无损检测及缺陷返修1、执行标准焊缝无损检测执行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、钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB11345的要求及磁粉探伤方法(GB/T1582

27、2-1995。另外根据设计要求还必须满足以下设计要求:(1一级全熔透焊缝-100%超声波检验,评定等级为,检验等级为B 级。(2除一级以外的全熔透焊缝,局部熔透焊缝至少20%超声波检验,评定等级为,检验等级为B级。(3对于焊脚尺寸大于12mm的角焊缝进行不少于20%的超声波检测以及至少20%的磁粉检测。(4三级焊缝不要求超声波检验。磁粉检查至少10%。(5钢板墙所有焊缝需进行100%磁粉检测。立向贴脚焊缝检测使用湿法磁悬液探查,横焊缝使用干法磁粉探查。2、焊接缺陷返修经无损检测确定焊缝内部缺陷超标必须返修时要根据以下规定进行返修(1返修前应由焊接工程师根据缺陷具体状况编制返修方案和返修工艺卡。

28、(2根据无损检测确定的缺陷位置、深度,用砂轮机打磨或碳弧气刨清除天津津塔项目钢板墙焊接施工专项方案 缺陷。缺陷为裂纹时，在碳弧气刨前应在裂纹两端钻止裂孔。 （3） 用碳弧气刨刨开焊缝时应将刨槽开成每侧边坡口面角度大于 150 的坡口 形状，并修整理表面、磨除气刨渗碳层，必要时用渗透或磁粉探伤方法确认裂纹 已经彻底清除。 （4）焊接修补应在坡口内引弧，熄弧时应填满弧坑，多层焊层间应该错开 接头，焊缝长度应在 100mm 以上，补焊长度小于 500mm 时，可以从中部起弧，并 采用逆向焊接法。熄弧处宜超出槽边 20mm，如下图所示，如长度超过 500mm 时 应采用分段退焊法。焊接热输入应比开始焊接适当增大。 焊缝翻修示意图 （