工厂焊接方案

XX项目工程工厂焊接方案审批：审核：编制：版次：Xxx单位XXXX年XX月

目录TOC\o"1-2"\h\u128一、工厂焊接总体思路 317150二、焊接工艺评定试验 310756①焊接方法选用 33559②焊接材料 327151③焊接设备 31554④焊接方法与接头形式 42244⑤焊接工艺评定内容 41004⑥焊接工艺参数 512906三、工厂焊接施工规定要求 62562①焊接材料的管理 620782②焊接接头的装配要求 727710③定位焊要求 831235④焊接环境 925036四、焊接变形的控制 911609①采用合理的装配焊接顺序 1024423②反变形法 1029387③焊件夹具 1117638④合理地选择焊接方法和焊接工艺参数 1120208⑤焊接变形的矫正方法 1152五、厚板焊接工艺方案 1219694①焊前预热 126436②厚板焊接过程的控制 1224968③焊接裂纹的预防措施 1329881④后热保温措施 1423485⑤消除焊接残余应力的焊接措施 1421467⑥防止厚板层状撕裂的措施 15

一、工厂焊接总体思路对于圆管、H型钢、箱体本体焊缝，采用气保焊打底，埋弧焊填充、盖面焊接作业；对于下列情况采用CO2气体保护焊：复杂节点，施焊空间狭小，焊接操作难度大的部位；构件牛腿、加劲板等部位，采用实心焊丝气保焊打底、填充，采用药芯焊丝气体保护焊进行焊缝盖面。对于箱型内隔板，箱型柱封闭后不能施焊的焊缝，采用电渣焊设备进行焊接。二、焊接工艺评定试验焊接方法选用序号焊接方法焊接部位1手工电弧焊/SMAW主要用于加劲板、连接板的焊接，焊接位置不利的部位。2二氧化碳气保焊/GMAW主要用于装配焊接，加劲板、连接板的焊接，焊接位置较好的部位。3埋弧焊/SAW主要用于主焊缝、拼板焊缝的焊接。4电渣焊/ESW箱型柱内隔板的的焊接。焊接材料Q345钢材的焊接采用E50系列型焊条，焊条应符合国家标准《低合金钢焊条》GB/T5118-95规定。手工焊用焊条应符合现行规范《碳钢焊条》(GB/T5117)及《低合金结构钢焊条》(GB/T5118)的规定，选用的焊条应与母材相匹配。自动焊或半自动焊的焊丝与焊剂应与母材相匹配，焊剂应符合《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》(GB/T5293)及《低合金钢埋弧焊用焊剂》(GB/T12470)，焊丝应符合现行标准《熔化焊用钢丝》(GB/T14957)或《气体保护焊用钢丝》(GB/T14958)的规定。当不同强度钢材焊接时，焊接材料的强度应按强度较低的钢材选用。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手工或机械埋弧焊ZGNH-2自动双丝双弧埋弧焊MZGT-2000自动手工焊条电弧焊ZX5-500手工CO2气体保护焊YN-500KR2半自动电渣焊SESNET-W自动焊接方法与接头形式为有效保证焊接工艺评定试验能够全覆盖工程钢结构焊接内容，需要对焊接类型进行总结分析；针对不同的材质和板厚，采用不同的焊接方法，工厂实际制作时不同焊缝采用不同的焊接位置及接头形式。本工程主要使用钢材材质有Q345BC，钢材板厚10mm~40mm；其焊接方法主要:手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊等，焊接方位和焊接接头形式如下表：序号焊接方法焊接接头形式焊接位置1手工电弧焊定位焊、对接、角接横焊、立焊2埋弧自动焊对接、角接平焊3CO2气体保护焊定位焊、对接、角接横焊、立焊焊接工艺评定内容依据现行标准《建筑钢结构焊接工艺规程》（JGJ81-2002）对焊接工艺评定试验的规定确定本工程焊接工艺评定试验内容：主要分为对接接头和T型接头：对接接头对Q345B材质进行钢板对接和构件对接，主要坡口形式选为窄间隙焊缝、单面Y型坡口加垫板、单面V型坡口加垫板、X型坡口和不加垫板的单面坡口，采用焊接方法为气保焊或埋弧焊；T型接头主要选取加垫板的单面坡口和K型坡口。对接接头焊接工艺评定内容序号母材规格焊接方法焊材型号规格mm焊接位置接头形式1Q345B10埋弧自动焊HJ431-H08MnAΦ4.8F2CO2气保焊ER50-6Φ1.2F320埋弧自动焊HJ431-H08MnAΦ4.8F4CO2气保焊ER50-6Φ1.2F主要T型接头焊接工艺评定内容序号母材规格mm焊接方法焊材型号规格mm焊接位置接头形式1Q345B20CO2气保焊ER50-6Φ1.2F焊接工艺参数焊接工艺参数须符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002的规定，其参考如下表：双丝埋弧焊焊接材料电流A电压V焊接速度热输入KJ/cmHJ431-H08MnA先850A～900A32v～35v59～6159～61后750A～800A38v～40vSJ101-H10Mn2先850A～900A32v～35v55～6559～61后750A～800A38v～40v单丝埋弧焊焊接材料焊材规格焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度(cm/min)HJ431-H08MnAФ4.0500-60032-3445-48二氧化碳气体保护半自动焊厚板在焊接前，钢板的板温较低，在焊接时，电弧的温度高达1300℃，厚板在板温冷热骤变的情况下，温度分布不均匀，使得焊缝热影响区容易产生淬硬——马氏体组织，焊缝金属变脆，产生冷裂纹的倾向增大，为避免此类情况发生，厚板焊前必须进行加热，加热时按板材的不同厚度进行，本工程最大板厚为40mm，材质为Q345BC，母材的最小预热温度应按下表要求执行。常用钢材牌号接头最厚部件的板厚t/mmt≤2020＜t≤4040＜t≤60Q235——40Q345—2060焊前预热采用电加热器或火焰加热，加热过程中严格控制与调节加热温度。预热范围为焊缝两侧，每侧宽度不小于板厚的2倍，且不小于100mm，预热测温点在距焊缝50mm处。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。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。施焊现场环境温度低于0℃时，在始焊点附近100mm范围内采用火焰预热30℃以上方施焊。三、工厂焊接施工规定要求焊接材料的管理焊接材料储存场所应干燥、通风良好，由专人保管、烘干、发放和回收，并有详细记录；焊条的保存、烘干应符合下列要求：a）焊条使用前应在300-400℃范围内烘焙1-2h，或按厂家提供的焊条使用说明书进行烘干。焊条放入时烘箱的温度不应超过最终烘焙温度的一半，烘焙时间以烘箱到达最终烘焙温度后开始计算；b）烘干后的低氢焊条应放置于温度不低于120℃的保温箱中存放、待用；使用时应置于保温筒中，随用随取；c）焊条烘干后在大气中放置时间不应超过4h，重新烘干次数不超过1次；d）焊剂使用前按制造厂家推荐的温度进行烘焙，已受潮的焊剂严禁使用；e）焊丝表面和电渣焊的导管以及栓钉焊接端面应无油污、锈蚀；f）栓钉焊瓷环保存时应有防潮措施，受潮的焊接瓷环使用前应在120-150℃范围内烘焙1-2h。焊接接头的装配要求焊接坡口应按照焊接工艺评定结果进行开设，组装后坡口尺寸允许偏差应符合下表规定：坡口尺寸组装允许偏差：序号项目背面不清根背面清根1接头钝边±2mm-2无衬垫接头根部间隙±2mm+2mm;-3mm3带衬垫接头根部间隙+6mm;-2mm-4接头坡口角度+5°;-5°+5°;-5°5K型坡口深度-+3mm;-3mm接头间隙中严禁填塞焊条头、铁块等杂物；坡口组装间隙偏差超过本表规定，但不大于较薄板厚度2倍或20mm（取其较小值）时，可在坡口单侧或两侧堆焊；对接接头的错边量不应超过规范的规定。当不等厚部件对接接头的错边量超过3mm时，较厚部件应按不大于1:2.5坡度平缓过渡；采用角焊缝及部分焊透焊缝连接的T型接头，两部件应密贴，根部间隙不应超过5mm；当间隙超过5mm时，应在待焊板端表面堆焊并修磨平整使其间隙符合要求；T型接头的角焊缝连接部件的根部间隙大于1.5mm且小于5mm时，角焊缝的焊脚尺寸应按根部间隙值而增加；钢衬垫应与接头母材金属的接触面紧贴，实际装配时控制间隙≤1.5mm。定位焊要求必须由持相应合格证的焊工施焊，所用焊接材料应与正式焊缝的焊接材料相当；定位焊缝厚度不应小于3mm，长度不应小于40mm，其间距宜为300-600mm；采用钢衬垫的焊接接头，定位焊宜在接头坡口内进行；定位焊缝与正式焊缝应具有相同的焊接工艺和焊接质量要求；定位焊焊缝存在裂纹、气孔等缺陷时，应完全清除；定位焊是厚板焊接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,引发裂纹,对材质造成损坏。解决的措施是厚板在定位焊时,将预热温度提高20-50℃,将定位焊的电流比正常焊接的电流提高15-20%，同时定位焊缝应有足够的焊脚尺寸及焊缝长度，避免冷却时，应力过大导致焊缝撕裂；对大于40mm厚板构件，定位焊焊脚尺寸为8-12mm，定位焊焊缝长80mm，间距300mm，对于双面坡口焊缝，定位焊缝尽可能定在清根侧，避免在起始侧坡口点焊。构件组装点焊焊接环境焊条电弧焊其焊接作业区最大风速不宜超过8m/s，气体保护电弧焊不宜超过2m/s，如果超出上述范围，应采取有效措施以保障焊接电弧区域不受影响；当焊接作业处于下列情况之一时严禁焊接：a）焊接作业区的相对湿度大于90%；b）夜间施工照明措施达不到要求；c）焊件表面潮湿或暴露于雨、冰、雪中；d）焊接作业条件不符合现行国家标准《焊接与切割安全》GB9448的规定；焊接环境温度低于0℃但不低于-10℃时，应采取加热或防护措施，应确保接头焊接处各方向大于等于2倍板厚且不小于100mm范围内的母材温度不低于20℃或规定的最低预热温度（二者取高值），且在焊接过程中不应低于这一温度；焊接环境温度低于-10℃时，必须进行相应焊接环境下的工艺评定试验，并应在评定合格后再进行焊接，如果不符合上述规定，严禁焊接。四、焊接变形的控制在钢结构焊接施工过程中，根据不同的节点构造及焊缝形式，采取适当的焊接工艺措施，对于控制钢结构焊接变形具有非常重要的作用。采用合理的装配焊接顺序钢结构的制作、组装应该在一个标准的水平面上进行。应确保所受的自重压力的程度足够大，不会出现钢构件失稳和下沉的现象，以满足构件组装的基本要求，尽可能的先装配成整体再焊接。对截面形状、焊缝布置均匀对称的钢结构件，应采用对称焊接施工。不对称焊缝先焊焊缝少的一侧，后焊焊缝多的一侧。这样可使后焊的变形不足以抵消先焊一侧的变形，以减少结构总体变形。对于钢结构中的长焊缝，在可能的情况下将连续焊改成分段焊，并适当地改变焊接方向，可使局部焊缝造成的变形适当减少或相互抵消，以减少结构总体变形。反变形法由于在冷却过程中焊缝会产生收缩反应，结果减少了工件焊接后的尺寸。针对这个问题，为了弥补热胀冷缩带来的变形，在大型构件焊接时常用反变形的方法。反变形方法是在进行焊接前使构件预先发生变形，使变形方向和焊接方向相反、变形量大小基本相等。例如，将上、下翼缘板按图所示压制反变形后进行组装，构件焊后由于焊接角变形现象，基本可将翼缘板回复至平直状态。（a）（b）反变形示意图焊件夹具大型结构件在焊接时各个工件和零件在自重和焊接应力的作用下，要想使其位置固定是比较困难的。所以，每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外，还需要用到焊件夹具有效地夹紧，以便防止工件发生变形。合理地选择焊接方法和焊接工艺参数一般来说，不同的焊接方法，将产生不同的温度场，形成的热变形也不同。CO2气体保护焊焊丝细，电流密度大，加热集中，焊接变形小。选用热影响区较窄的CO2气体保护焊焊接方法代替手弧焊、埋弧焊，可减少钢结构焊接变形。焊接工艺参数即焊接电流、电弧电压和焊接速度。线能量越大，焊接变形越大。焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大，随焊接速度的增大而减小。在三个参数中，电弧电压的作用明显。选用较小的焊接热输入及合适的焊接工艺参数，可减少钢结构受热范围，从而减少焊接变形。焊接变形的矫正方法影响焊接变形的因素太多，生产中无法面面俱到，难免产生焊接变形。当焊接残余变形超出技术要求时，必须矫正焊件的变形。常用的矫形方法有：手工矫正法。手工矫正法主要用于矫正薄板、薄壁壳体焊件和小型焊件的弯曲变形、角变形和薄板的波浪变形等。首先用手锤、大锤锤击焊缝附近，以消除焊件的不直度，再用平板、靠模等衬垫，用三点弯曲的原理消除角变形或壳体的不圆度。机械矫正法。机械矫正法是利用机械工具，如千斤顶、拉紧器、压力机等来矫正焊接变形。碳素结构钢环境温度低于-16℃，低合金结构钢环境温度低于-12℃时，不应进行机械（冷矫正）法。火焰加热矫正法。火焰加热矫正法是利用火焰局部加热，使焊件产生反向变形，抵消焊接变形。火焰加热矫正法主要用于矫正弯曲变：形、角变形、波浪变形、扭曲变形等。火焰加热温度不应超过900℃，低合金结构钢在加热后应自然冷却。五、厚板焊接工艺方案焊前预热预热温度和道间温度应根据钢材的化学成分、接头的拘束状态、热输入大小、熔敷金属含氢量水平及所采用的焊接方法等综合因素确定或进行焊接试验；焊接过程中，最低道间温度不应低于预热温度，焊接过程中的最大道间温度不宜超过250℃；当环境温度低于0℃时，应提高预热温度15-25℃；预热及道间温度控制应符合下列规定：a)焊前预热及道间温度的保持宜采用电加热法、火焰加热法和红外线加热法，并应采用专用的测温仪器测量；b)预热的加热区域应在焊缝坡口两侧，宽度应为焊件施焊处板厚的1.5倍以上，且不应小于100mm；预热温度宜在焊件受热面的背面测量，测量点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处；当采用火焰加热器预热时正面测温应在火焰离开后进行。加热及温控操作厚板焊接过程的控制定位焊：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。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。多层多道焊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和有利于扩散氢的逸出，利于保证焊缝质量。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。厚板焊后，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200～300℃，然后用石棉铺盖进行保温，使扩散氢迅速逸出，防止焊缝及热影响区内出现氢致裂纹。对于厚板的超声波检测时应焊后48小时或更长时间进行检测，以免延迟裂纹对工件的破坏。焊接裂纹的预防措施控制焊材的化学成份，由于钢材化学成分已经选定，因此焊材选配时应选硫、磷含量低、锰含量高的焊材。使焊缝金属中的硫磷偏析减少，改善部分晶体形状，提高抗热裂性能。控制焊接工艺参数、条件控制焊接电流与速度，使每一焊道的焊缝成形系数达到φ＝1.1。加强焊前预热，降低焊缝在冷却结晶过程中的冷却速度。采用合理的焊接顺序，使大多数焊缝在较小的拘束度下焊接，减少焊缝收缩拉力。提高根部焊缝质量焊缝根部焊接是厚板焊接的起始点，是保证焊缝质量的根基，亦是产生裂纹的敏感区，因此焊缝根部的焊接措施必须慎之又慎。加强焊缝坡口的清洁工作，清除一切有害物质；加强焊前预热温度的控制；焊前对坡口根部进行烘烤，去除一切水分、潮气，降低焊缝中氢含量。使用小直径手工焊条打底，确保根部焊透；控制焊层厚度，适当提高焊道成形系数；控制焊接速度，适当增加焊接热输入量。控制熔合比：在确保焊透的前提下，控制母材熔化金属在焊缝金属中的比例，减少母材中有害物质对焊缝性能的影响。根部焊材可选用低配：根据根部焊缝的施焊条件与要求，在保证焊缝力学性能的条件下，根部焊缝的焊材可选用韧性好，强度稍低的焊材施焊，以增加其抗裂性。严格控制线能量：根据三维导热条件下的T8/5与焊接线能量的计算公式，对箱形构件角部和埋弧焊的加热热效率，计算线能量最佳范围为13812J/cm2—40492J/cm2。在实际焊接过程中，取计算线能量的中间范围值，焊接线能量应控制在23—37KJ/cm2的最佳范围内。控制焊缝金属在800℃～500℃之间冷却速度（t8/5值）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。当钢材、焊材选定，即碳当量CE已确定前提下，唯有控制t8/5速度方可降低焊缝中冷脆组织的出现。控制方法有焊前预热、适当增大焊接热输入、焊后后热和缓冷，都达到增大t8/5降低冷裂纹敏感性的效果。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。后热保温措施对于厚板接头，结构形状不适用电加热时，应对焊缝进行必要的火焰加热，火焰加热应均匀，同时作好温度监测，控制温度250-300℃，并用保温棉覆盖予以缓冷；对于板厚≥40mm的对接接头焊后立即进行后热处理，后热处理采用电加热，加热温度应达到250-300℃，保温时间为1.5-2.0min/mm，且≥1h，然后缓冷至常温。消除焊接残余应力的焊接措施利用对零件整平消减应力钢板在切割过程中由于切割边所受热量大、冷却速度快，因此切割边缘存在较大的收缩应力。中、薄板切割后产生扭曲变形，便是这些应力释放的后果。对于厚板，由于其抗弯截面大，不足以产生弯曲，但收缩应力是客观存在的，因此在整平过程中可加大对零件切割边缘的反复碾压，这对产生的收缩应力的消减极为有利。进行局部烘烤释放应力构件完工后在其焊缝背部或焊缝两侧进行烘烤。此法过去常常用于对“T”形构件焊接角变形的矫正中，不需施加任何外力，构件角变形即可得以校正。由此可见只要控制加热温度与范围，此法对消减应力还是极为有效的。采用超声波震动消除应力超声冲击（UIT）的基本原理就是利用大功率超声波推动工具以大于2万次/s的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、高效和聚焦下的大能量，使金属表面产生较大的压塑变形，同时超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力，并使被冲击部位得以强化。采用振动时效法消减应力：振动时效的原理是给被时效处理的工件施加一个与其固有谐振频率相一致的周期激振力，使其产生共振，从而使工件获得一定的振动能量，使工件内部产生微观的塑性变形，从而使造成残余应力的歪曲晶格被渐渐地恢复平衡状态，晶粒内部的位错逐渐滑移并重新缠绕钉扎，使得残余应力得以被消减和均化。振动时效法具有周期短、效率高以及无污染的特点，且不受工件尺寸、形状和重量等限制，经过大量的工程实践证明，对消减工件应力有明显效果。利用冲砂除锈的工序进行消减应力：冲砂除锈时，喷出铁砂束高达2500MP/cm2，用铁砂束对构件焊缝及其