厚钢板现场超长斜立焊施工工法

高强异型节点厚钢板现场超长斜立焊施工工法编制单位：工法编号：GYGF115-2006主要执笔人：1前言近年来，随着经济的发展、产钢量的提高，钢结构工程由于其优越的力学和环保节能等性能得到了迅速的发展，特别是2008年奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会即将在我国举行，大型体育场馆、公共建筑、构筑物以及大跨经的厂房及市政共用工程等建设方兴未艾，给我国的钢结构设计施工带来了前所未有的挑战。随着各类特大型复杂钢结构工程的涌现，高强超厚板（如60~100mm厚的Q390D、Q420D、Q460E等材质钢板）的现场焊接就越来越多，焊接难度也越来越大，特别是多杆件汇交形成的复杂节点，为满足节点构造要求和现场吊装要求，一些超长、超厚焊缝在施工现场进行焊接也就在所难免，而高强钢材的可焊性程度、焊接参数、焊接应力和变形控制等受现场条件、焊接位置及环境的影响，存在较多的不确定性因素，尚无成熟的规范及焊接工艺参数作参照。研究、探索高强超厚板现场焊接工艺具有十分重要的理论意义和实际意义，也是十分必要迫切需要解决的问题；同时对施工单位也提出很高的要求，需要根据工程本身特点与实际工况，依托传统、成熟的焊接技术，开展科技创新、大胆探索，进行施工工艺革新。中建三局股份钢结构公司近年来在钢结构厚板焊接方面不断总结经验，推陈出新。通过在中央电视台新台址工程CCTV主楼钢结构安装中，以10根超大型复杂蝶形节点的多箱型分体钢柱为代表的超长、超厚焊缝的成功焊接，总结了一整套关于高强钢超长、超厚板的现场焊接思路和方法，形成本焊接工法。2工法特点2.1使用半自动实芯焊丝C02气体保护焊（FCAW-G）和半自动药芯焊丝C02气体保护焊（GMAW）相结合的焊接方法，模拟工况进行焊接工艺试验，获取焊接参数。2.2用电脑控制的电加热设备进行焊前预热、焊中层间温度控制以及焊后热消氢处理，确保母材受热均匀，有效控制了冷裂纹的产生，提高了焊接工效、保障了连续施焊，避免了大量火焰烘烤工的集中作业，节约了焊接时间和焊接成本。2.3采取分段退焊顺序，并在焊前、焊中与焊后用全站仪进行时实监测，及时调整加热能量，减少焊接变形。2.4焊后48小时焊接探伤和15天后延迟裂纹探伤检验，进一步保障了焊接质量。3适用范围本工法适用于厚板、长焊缝的焊接，最适用于钢结构安装工程中高强材质Q390D、Q420D、Q460E的长焊缝的二氧化碳气体半自动保护焊、立焊位置的焊接；对于其它板厚在100mm以上的现场焊缝焊接同样具有很大的参考价值。4工艺原理4.1施工前，根据焊接形式有针对性地进行焊接工艺评定。4.2钢分体安装，先安装本体钢柱、并部分焊接，然后安装分离下来的一部分钢柱。4.3焊接前先对焊接坡口两侧的母材进行超声波无损探伤检测，检查母材内部有无缺陷，同时用焊缝量规对焊缝坡口大小、角度以及安装组对情况进行仔细的检查。4.4使用电加热技术进行焊接预热、后热加热保温，保证钢柱整体温度同步均匀加热和降温。练4.5任遵焊接过程中采侮用分层、分道挂、对称、同速且分段退焊的方秆法进行施焊。叨4.6蹈什在整个焊接过汽程中，采用高凶精度全站仪对护钢柱的关键部兄位进行跟踪测访量，如钢柱的轰轴线有偏移，茅则及时通过调荐整焊接顺序和果电加热的热输华入量技术对钢晕柱进行校正。话4.7袜锻焊接完月成浅4滥8愤小时后采用超男声波无损探伤慈和磁粉探伤检知测焊缝的焊接纳质量双，请1革5轧天后对焊缝再律次进行检查，弟防止延迟裂纹温的产生。5工艺流程施工准备施工准备焊接工艺评定防护架就位防风棚及、操作平台焊接工艺评定防护架就位防风棚及、操作平台：焊前检查：焊前检查气候条件、1气候条件、1焊前准备坡口两侧母材无损探伤检测坡口几何尺寸、3焊前测量结果、2焊前准备坡口两侧母材无损探伤检测坡口几何尺寸、3焊前测量结果、2安全防护、5焊接工具、焊机、4安全防护、5焊接工具、焊机、4板、引弧板、熄弧板坡口清理、检查衬防火措施、7二氧化碳气路、6板、引弧板、熄弧板坡口清理、检查衬防火措施、7二氧化碳气路、6电加热设备定制与调试预热电加热设备定制与调试预热定位焊定位焊根部打底填充焊接面层焊接按规定后热按规定保温焊接外观检查N合格缺陷修过程中检查：1、焊接电流、电压2、焊道清理3、层间温度4、气体流量、压力、纯度5、送丝速度及稳定性6、焊道宽度7、焊接速度高精度全站仪跟踪测量观测电脑恒温控制补填写外观检查表填写外观检查表打磨探伤区域超声波、磁粉探伤检查Y合格工序交接填写正式报告NY6施工要点解6.无1额焊接材料选择鼓根据钢结构母凶材和焊接方法脊，选用匹配的失焊接材料，如占下表：应表汤6卧.区1壁哀焊接材料表守结构估母材尤CO低2香实芯焊丝炼CO息2柳药芯焊丝夏型号极直径衡（想m旬m邮）放型号印直径原（府m纯m偶）输Q390D谦ER50-G捆φ旋1.2衬E501-T鹿1邮φ萝1.2从Q420D沫ER55-G胆φ掠1.2端E501-T妻1胞φ凉1.2川Q460E萄ER55-G姐φ艰1.2打E501-T始1晴φ桐1.2洲6.伞2断焊接工艺参数喇表牢6乖.保2庭-1屈焊前预热、层端间温度、后热最温度参考表餐材料事预热温度夕层间温度屯后热温度吩（套℃所）妄恒温时间丘（近h亩）首保温时间弊（音h欧）哈Q390依D堤、秤Q420D逐12币0将－袍15绝0汗℃课12自0糊－值15崖0腾℃伯250-30黑0慧2晃5京Q460E泊12侄0喇－浪15驳0河℃丘12繁0初－窑15估0时℃储250-30血0宽2文5历表雷6阳.2-2弹半自动实芯（迅药芯）焊德丝丙CO雷2斧气体保护焊的灵焊接参水数殖挥(保立羽焊柱)株层位废焊接方法杜焊丝或焊条劲保护气体馋气体流量举（虚L/mi确n劈）学电流主(纸A)壶电叫压征(录V)拐焊接速度偏（柳mm/mi驰n有）探型号兵规屈格丢φ策mm快打底层诊GMAW臭ER50/E谨R55茫1.2叙CO吸2笔30-50楼140-16坟0银19-20振300-35良0毒填充层阀FCAW暴E50秃1.2匆CO镇2贞30-50凭180-20愤0扶22-25博350-40泥0比盖面层秧FCAW戏E50英1.2格CO煤2业30-50捞180-20稠0捧22-25跌300-35怎0叶6.同3致焊接工艺评定河制定焊接工艺既评定指导书，贯严格模拟实际脏工况，按照预弃定工艺参数进晃行焊接试件的流制作，冷至常削温滚4呈8臂小时后，进告行雹U猪T乐探伤、力学性懂能试验检测，患确定最佳的焊支接工艺参数和辛焊接方法。靠6.猫4撑焊接接头的准象备久焊接前应认真沈检查母材坡口些的间隙是否超蝇标，如有超标店应在坡口表面正用小热输入、监多层、多道堆辜焊方法减小间篮隙，使坡口角董度和间隙达到形标准后方可正抽常施焊。字检查边缘是否品光滑，确保无驼影响焊接的割匪痕缺口，质量昨应符较合纱GB502蚊0糊5毕—纱200森1需规范规定的要偶求，若发现问单题应用磨光机杨认真打磨处理悼，全格后方可喜进行焊接。功6.孩5页焊接顺序和焊诞接方法恋分体钢柱的立匹向焊缝纵向通妙长分布在钢柱命内箱体一侧，点焊接熔敷金属钳量大，由于焊贤接收缩变形产街生的焊接应力肃对结构质量将伪造成不利因素智，而且母体横掘截面大刚性大吊对子体形成很她大约束，因此锣控制焊接应力贸、防止厚板在辱焊接时的冷裂钓纹及层状撕裂动，将是主要的辨技术重点，在絮焊接施工前必赚须制定出合理悟的焊接顺序及丘方法，并严格密按照制定的焊坦接顺序和方法骑进行焊接作业昏。麻安装及焊接顺模序肺母体（本体）地与下节柱焊焰接摩→由母体与子体立哑焊缝的焊呼接堂→栏子体和母体部丢分与下节柱焊遮接响母体与子体的赢焊接顺序及方良法俊母体与子体的直焊接方法为分杏层退焊，其焊探接顺序总体为德：多人同时、丈分段、对称焊骡接；瑞每名操作焊工舌在焊接所在分见段时，应再将串所在分段分为再两段或三段，薪以三段为例焊敌接顺序为：轿先从上面极的押1/拘3故处向上面焊接抬，焊完一层后羊再从中间者的克1/桂3郑处由下向上焊码接中间雨的的1/类3扫段的第一层，贩然后再从此分送段的底部向上贝焊接下气面雕1/衔3示段的第一层，脱这样完成第一音层的焊接；接稍着再由下向上再焊接上扰面汤1/吨3遮段的第二层，忧依次类推直到颂焊接完所在分棉段部位的全部供焊接。乐母体与子体焊修接顺序如下示分意图：匹图弱6盒.5.2甩-1膏分体钢柱立焊桨缝焊接分段示棒意图含图剑6似.朱5.2-2照馆评分体钢柱立焊添缝焊接顺序示岸意图赵6.5.爆3垃焊接方法息采用薄层多道自窄摆幅和分段赛退焊的焊接方宫法进行施焊，裹严格控制单道朽焊缝的厚度和焰宽度，减少焊沿接热输入，以阶减小降低焊缝畅的机械性能因帽素，单道焊缝历厚度应不大于碎5mm已、摆动宽度不非大于愈20mm判。喷分段退焊焊接尊接头的处理：财在分段退焊上秋段焊缝时，每剃一层焊接至上妇一区域分段处勿止焊，再退至绕下段与下一区乔域分段处起焊兔，焊接至上一睁段起焊处止。浩在某一段焊接挂前，需将上段册焊缝起焊处和潮下区域止焊处景的焊接缺陷需左用碳弧气刨和常砂论清除干净驾，并将接头处脖处理成缓坡形夕状，达到焊接麦要求，每一层扯的焊缝接头必贼须错开不小晒于碧5怀0酒㎜，以避免焊猛接缺陷的集中极。别图职6荐.环5.3煎庆宇立向焊缝接头追处理示意图内6.鹰6讨焊接工艺要求预热篮由于超长焊缝址需要安排大量礼的焊工分段同虏时连续施焊，穴为保证焊接的爬质量，减小焊仗接应力，焊前哭预热非常重要创。为达到所需旧要的温度，焊楚前预热的预热鞠方式主要以电景加热为主，对路局部电加热无遗法加热到的地扶方采用火焰加狗热的方式进行线，预热温度为他：不低于券12慈0网℃麻。测温点位于拨焊缝两侧并离拉焊缝中心剃75mm蜘处，预热时刑间误4爹～振5葛小时。加热范刘围如下图所示顽：电加热器电加热器火焰加热电加热器电加热器火焰加热创图盾6箩.6.1吹加热范围示意延图层温控制承与预热一样，冠超长焊缝层温友控制十分困难撒，焊接时焊缝枯分段焊接的长选度，应控制在榴一定长度那1m插左右，需随时延对焊接焊缝进迅行测温监控，慈层间温度应控楚制在不低于预玉热时的温度（型即层间温度应遗不低于年12泪0刷℃幻），发现层温往过低时，必须执立即进行加热将补偿，待达到磨要求后再进行肃焊接。后热及保温菊分体钢柱与主慌体的斜立向焊矛缝，由于是分配段焊接完成，印先焊接完成段蛙的焊缝温度需侧保持在接近后让一段焊接部位凉焊缝的温度。灰因此应及时放肚置电加热器进烘行后热处理。定在放置电加热苏设备的过程中群，为了防止焊裤缝温度降低应泄先用火焰对焊聋缝进行补偿加颠热，保证整个蕉焊缝的温度不贵低于焊接过程笼中的最高层间丸温度（即勺15计0鱼℃牌）。当电加热马器的温度升高技到牲15币0嫩℃宏时，停止火焰荐加热，从而保替证焊缝的均匀流收缩，减少焊蛙缝分段焊接的贿收缩产生的应娱力。后热温度呢应控制在不低艇于雄25坑0鼻℃全，加热到所需刚温度后恒族温冰2疮小时再进行保抗温覆盖缓冷至餐常温。咏若遇气候条件俭恶劣，不能连个续施焊时，应响立即采取上述爸后热措施，再哭次开始焊接前着应按上述规定竿重新预热。模6.乓7甩焊接时的其它轰注意事项活1惕．蝶在开始施焊前妇，应对参焊人赞员进行详细的昏交底，并对焊鄙接人员明确其纽所在的焊接部食位；廉2皆．评在焊接过程中也，应准备至少粉两台备用焊机头，以防止某台瑞焊机出现故障嫌后立即有焊机屑投入使用而不畜至于某一焊接止部位停焊；加3院．世在焊接过程中督，每一个班组泄应准备至少一湿名焊工，以防锹止某焊工发生规不可预见的紧秆急情况后，立抚即有人投入焊懒接而不至于某无一焊接部位停争焊；辟4留．胃在整个焊接过敲程中，安排专用人全程进行监歪护，一来对焊伏接质量进行监叹督，二来对焊件接工人进行防胁护，以免发生寺意外。同时，泻监护人员还要侵认真、详细地量做好焊接过程页中各项参数的坊记录。言5害．丰若在夏季焊接窄，由于天气炎苹热，焊接时焊咳工都在封闭的粗环境中施焊，皂在焊接过程中翁应对焊接文工人做好防暑厕降温的后勤保鼓障。读7奇主要机具、设扩备符表掏7绑仪主要机具设备膛表致仿序躺酸号锋名称休单位厅数感护量泰1忘CPXS-5尺0搬0练型趋CO熄2揭焊机录台榴16四2建XF20塌0秋型空气压缩机洋台阿4闲4高TH-1库0势型碳弧气刨泳把干10隆5比超声波探伤仪传套杰1耀6竭气割设备神套尤10折7辫焊缝量规神把清2皆8谦电子测温议返把珠16殃9团DWK-36蚊0k乡w猛电脑温控仪替台炎18劳动力配备稳劳动力需要根卫据所焊接焊缝迷的用长度、板险厚、所需焊接貌时和允许展开牢的作业面确定窝，以焊缝长度封为对14姿m感、板厚丘为痕100m归m各、两条焊缝同铅时对称焊接时当的劳动力需求驳建议如下表：砌表酒8响劳动力配备骗表突序打阻号美类穷颂别劳单慧滑位夕数耕倚量谨1乘管理人员斥人幕4圾2鸟铆聋饰商工聪人民2瞒4菊电焊工牛人偿45蓝5退架子工笑人毯2搬6角电填脂攀工胡人忍2针7须测量工受人爪4表8帖探渣群地伤瞎人侄1睬9慈起重工碍人谎1击10阻普工畅人瞎12翅11我电加热专业人歉员锅人邀9累合智笔庙计女人饮82聪说明：以上人成员需求是单根敞钢柱焊接时的阵人员安排统计藏所得，此柱焊街接桂时神3稀班俱2酒4洪小时连续作业既，每置班盗1唯5致人（其榨中辉1版人为后备补充寸人员，以防正顺常施焊的焊工复因劳累过度而淋发生意外），水共连续焊奴接歪7周2窝小时。9质量控制隙9末.欢1患防止焊接变形舟及应力的措施甜分层、分道退均焊的方法进行阿施焊。浩9.1.切2曾分区域多机对担称焊接。在焊货接过程中首先夹选用技能优秀悲的焊工，在对谢称位置的两名英焊工，货应尽量保持同氏时、同速施焊打，并选择相同奴的焊接电流参元数及每层的焊委接厚度，保证垄相同的焊接热副输入，使收缩毅趋于同步。畅使用电加热设樱备进行焊接预富热、后热处理朽，保证钢柱整旁体温度同步均锋匀加热和降温补。川在焊接过程中那应严格控制层屯间温度，同一例区域在焊接过狐程中，焊接操悲作人员及监护剩人员应随时对轰施焊区域的温蔬度进行检测，感当层间温度低氧于揪12亭0驼℃确时，应及时用吵火焰加热法（妙使用大号烤枪滑）进行补热，桐当层间温度高似于亭20河0悼℃填时，应立即停配焊，待温度自诸然降至规定层惰间温度时，再既进行焊接。庙9鹊.慨2本防止冷裂纹及治层状撕裂措施镜9.2.疯1愚针对长焊缝特完点采取多人分楚段分层退焊焊碍接，即由多名棕焊接技工，同送热输入量、匀峡速焊接，并保掌持连续施焊，餐使焊接应力分迎散，有效的减玻小峰值应力，档减少焊接冷裂差纹及层状撕裂要的产生倾向。单并且两条长焊饮缝采取完全对映称、同时焊接门措施。衡9.2.淘2甩使用优秀焊工头，减少焊缝缺废陷及碳弧气刨怒的使用。碳弧艇气刨使用后应赤采用角向磨光删机磨去刨削部今位表面附着的粘高碳晶粒，避勺免焊缝裂纹的亏产生。冶9.2.叫3驳控制坡口尺寸边和焊缝截面积休，防止过量熔奉敷金属导致收更缩和应力增大墙。押尽量控制焊缝阶表面的余高，考并使之平缓过吊渡，以减少焊其趾部位的应力邮集中。焊缝余絮高应控制在嫁0.5魔～慌3左mm急以内。霞9.2.膊4耽焊前预热和层杆间温度的控制将。预热主要采丛用电加热器进降行加满热避,吹加热区域为被劫焊接头中较厚损板季的知1.仓5慎倍板厚范围，滴但不得小于缸1营0绍0mm统区域，加热温冲度应不低于睁12除0费℃债，由于柱截面胞特点而不可能公在厚板的反面蜂加热，为了使创全板厚预热温升度达到均衡，太在母体侧扩大晨加热一块腹板县。焊接前应认权真检测焊接区劳的加热温鹿度下,享确保加热温度矮满足要求。渣焊后热处理及巧后热保温是防障止层状撕裂的宅关键所在，在舅焊接完毕后确席认外观检查合趟格后，立即进拾行消氢后热和董长时间保温处副理，有效的消杆除焊接应力及盲扩散氢的及时樱逸出，从根本稻上解决由于焊粱接应力集中及冒扩散氢积累含告量过高而发生采层状撕裂的难扑题。跟使用高纯度的划二氧化碳气体懂进行焊接，其外纯度应保证：缩CO内2尸含持量匀≥俩99.军9联％，水蒸气与蹄乙醇总含量押（主V/怜V射）不得高燃于兴0.00裂5喉％，并不得检过出液态水。药歇芯焊丝开盘后绿应连续用完避妄免受潮。设采护用梁5淡0血级焊丝，使焊特缝与母材达到殿强匹配，避免觉超强匹配。这住是防止母材产见生层状撕裂的锈重要措施之一甚。择为减小长焊缝辩的拘束应力，犁该柱与下柱的掠焊接接头待长荡焊缝完成和验帐收后进行。征9.过3藏焊后质量检测陆整条焊缝焊接慰完毕并经后热历保温处理、待苍冷舌却选4勉8电小时后，按设悠计要求对焊缝刚进壁行贤10针0庸％的超声波探量伤和磁粉探伤只检测。为保证遥焊接质量、防车止冷裂纹的发腾生，在焊惨接渡1划5祸天后对焊缝进冤行再次超声波铸探伤检测。若1瞧0跑安全注意事项偷由于焊接工作丢量巨大、焊接啦时间长，且上巩下十多名焊工闲同时进行焊接夹，所以焊接前拳需搭设安全、侮稳固、封闭的个安全操作平台擦，以保证焊接插过程中所有焊膝工能够安全地拥操作。唐焊接安全操作热平台使用脚手扭管搭设，当焊疲缝过长时，必畏须搭设多层隔吨断封闭式平台佣，由下到上分绞成多个区段同晨时进行焊接，包在焊接的过程霸中，上部区域柿的焊接作业不姓得影响下部区朗域的焊接操作蒜，达到安全稳页固的要求。顿由于分体连接雹焊缝超长均需谦分层分段焊退蛇焊完成、还需逮由下到上分成欲多个焊接区域稀，并在各区域环增加相应高度算的活动操作平略台，可供焊接给人员随时上、搭下移动位置，水按规定的焊接愤方法和顺序进惑行施焊。搂焊接安全操作昆平台的搭设如的下示意图：室图图10侍焊接防护棚搭马设示意图颂1舅1蛙工程实例及效屡益分析姻**司电视台新台址锻工已程垮A烈标段主塔楼外透框钢柱截面大毅，钢板厚（最略大板厚纯达供10态0疲㎜），由于结咽构受力要求，旺部分外框钢柱陆分节后的单节辈重量护达增120竭t罩，超出现场吊励装设备（最大镰吊装设备旷为迎M1280约D纤塔吊，最大起碎重能力寺为龄80被t梦）的起重能力蓄，根据设计要饰求钢柱无法减园小分节，为减康少单节钢柱重倚量，满足吊装到，需要将钢柱膏部分箱体或牛姑腿与主体分离伍后进行安周装谈(沃如下图所顺示侮)世。安装时先将饭主箱体吊装、侍测校、部分焊胞接，然后再进差行分体部分的匙拼装，校正后续进行焊接。选主楼钢结构安球装中焊接难度