高层钢结构超厚钢板现场焊接工法.docx

高层钢结构超厚钢板现场焊接工法(YJGF-38-91)1 概述高层建筑钢结构的安装施工精度要求，必须要有高质量的焊接工艺才能达到特别是进口的 A572，Cr42 和 Cr50 合金高强度钢，对氢致裂纹的敏感性强(即对氢所引起的冷裂纹的 倾向性大)，在施工焊接中，对焊条的干燥、坡口及其两侧的清洁，焊接时的气候、温度等限制要求严格，当构件截面大、钢板厚(5 =130mm，属超厚钢板)时，不适当的焊接顺序或施焊方向都会引起扭曲变形超厚钢板现场焊接工法就是针对性焊接时温度引起的不均匀收缩变形，采用热量集中、熔深较大、电弧穿透力强、变形小的一种 CO2 气体半自动保护焊工法焊接时采用对称焊接和增加反变形以及预留变形的措施，尽可能地减小变形 和焊接残余应力高层钢框架梁、柱的焊缝，经过超声波探伤检查，达到美国焊接协会 AWSD1 • 1- (84)标准中的最咼D级，质量优良，填补了我国超厚钢板焊接的空白 本工法适用于高层建筑钢结构安装工程中厚=130mm钢板的焊接本工法于1998年5月通过了中建总公司技术鉴定技术达到了国际先进水平，同年被评为中建总公司科技成果一等奖1989 年获国家科技进步三等奖2 技术及机具、设备、材料的准备(一) 技术准备I•编制《钢结构安装施工技术方案》、《焊接施工要领书》、《焊接施工实施细则书》和《焊接超声波探伤规定》。

II. 收集有关的国内外规范及标准，其中包括：a) AISC 美国钢结构学会房屋钢结构设计制造和安装规范；b) AWS 美国焊接学会结构焊接规范；c) ASTM 美国试验和材料协会标准；d) GBJ17-88钢结构设计规范；e) GB50205-95 钢结构施工及验收规范III. 施工前，对焊工、探伤工必须进行严格的培训要求焊工百分之百地取得焊接或探伤的合格证，都能熟练地掌握这门技术，凭证上岗操作二) 机具设备以深圳发展中心的钢结构施工为例，其施工机具见表 1 和表 2编号名 称规 格数 量1风动扁铲打渣器20把2电动角心砂轮© 150mm、©180mm30把3电加热、焊条保温箱TQB 5kg30只4碳弧气刨枪BG型700A20把5焊把线50mm22000m6CO2气、氧气管50mm22000m7氧气表25只8乙炔表25只9CO2流量计（干燥预热减压电磁气阀）0-10020套工具表1焊接设备和辅助设备 表2编号名 称规 格数 量1日产CO2半自动焊机XIII500PS20台2直流弧电焊机Ax-50020台3空气压缩机0.7m3,1.0MPa8台4前温恒温烘箱0-4501台5保温箱1501台6表面温度计600 （面接触）10只7干湿度计4只8风速仪1台9放大镜10倍5只10电缆快速接头K50m/m230只（三）主要材料所用实心焊丝及电焊条的规格示于表3。

C02气体广州产实心焊丝（C02及Ar-CO2 ）及手工电弧焊条 表3牌 号用 途规格JISAWS神钢CO2焊丝KC-50软钢及50Kg级 高强度钢用YGWIIER70S-GMG-50手工电焊条KSA-7650kg级高强度钢用 （低氢型）D5016E5016-G3劳动组织柱和梁均采用对称双向焊，焊工4人（含预热清渣2人），每昼夜两个班，共8人；结构也采用对称焊，分6个组共48人；测量工6人；探伤工4人4 施焊工艺4.1 工艺原理C02气体保护半自动焊的工艺见图1所示C02气体保护半自动焊是用滚轮送给的焊丝通过 导电嘴给电，在焊丝与母材之间发生电弧，进行熔焊接合，为了保护电弧及熔融金属，由 焊炬前头的喷嘴流出CO2气体送丝滚轮送丝电动机喷咀敷金属CO \电弧图1 CO2气体保护焊工艺图4.2 施焊程序及应力控制为了减少焊接收缩变形的结构偏位及内应力过大产生的影响，采用了结构对称、节点对称 的全方位对称连续焊接，见图2、图3由于焊接过程中进行局部高温加热及快速冷却，形成了一种特定的温度场，导致了焊接构 件产生焊后的残余力或变形，以及金属组织的变化因此，采取了相对措施1•节点焊接（见图4）注：①、在（3）、（4）处同时对称焊；②、根据先用手工电弧焊打底4-5层，然后再用CO2焊，两条缝预热温度必须同时保证规 定的温度。

2•单件焊接⑴箱形柱与箱形柱焊接工艺见图4,焊接顺序见图5,焊接工艺见图62） H型钢梁的焊接见图7⑶箱形钢梁焊接见图8⑷柱与梁的焊接见图93I IC3AAC6(I：6B：4F；2AC3B1C3AC長C1A仝$ C4D-卡A4；b图 2 某钢结构建筑钢梁焊接平面图\\\ //1 11 11 11 1'Vi ；勺0"'I 1/：汽t(7K1 - 11 ■ 11 - ■- 1i ■- 1\j ；'邈 b)■ rSj j汛F:严1 - - 1i ■■ i1 11 1®,' ②-X r弋i做? f \ \、丨②■ ■■-)X 厂1 11 - 11 ■. 11 ■■ 1"、 厂5八 }6 ； !!Av叫$-‘；.' ■ -K1 vc1 11 1i i1 1於②釦①①/'〔②Bz 、E②⑧5 层 +19.2701 京 +!：■： 0703展斗1&咖SA +3.6701.5^ +3.S20L；i<1.-. ：、'； C>h C^C ①卜图 3 某钢结构建筑钢梁、钢栓焊接立面图(5)侧面顶部和上翼缘的焊接(1)侧立面立缝的焊接(1)侧立面立缝的焊接图 4 梁的节点焊接工艺示意A、B焊(手工焊气体旱，板厚1/3)安装夹具的拆除C、D焊(手工焊气(体旱，板厚2/3)A、B、C、D交互焊图 5 箱形柱与箱形柱的焊接顺序安装进接板图8 箱形钢梁焊接图各类焊接工艺顺序如图 10所示。

图 10 焊接工艺顺序框图4.4 施焊方法（一） 焊前准备：为防止焊接根部产生缺陷，在每个焊口焊接前，应对坡口及其周边50mm的 范围以及垫板、引弧板等用砂轮机、钢丝刷认真地清除防锈漆及杂物二） 焊件预热、后热：为防止焊缝产生裂纹，应针对板厚、气候、风力等不同情况，对焊 件进行预热、后热和保持施焊中的层间温度，详见表 4板厚（mm）预热温度保持温度后热范围（mm）5W19除湿19W5V3850C以上38W5V60100C以上60C以上200C以上开口以外2.5 倍板厚60<8150C以上80C以上保持120min注：1•开口部最高温度达600°C时，需距离开口部200mm往返等温升温，若用火焰加热 器升温，则燃烧器需离开加热面50-55mm左右，以防止过热（集中）2.用500C表面测温器按间距约300mm，在不少于三点处测试，以求温度等温上升分 布均匀三）主要参数：参数的选择应根据焊件厚度、坡口形式、焊接位置气候条件及参数相互影响 等诸条件选用⑴焊丝与电流（见表5）表5规格适当电流范围（A）可能使用的电流范围（A）普通©1.280-35070-400焊丝©1.6300-500150-600复合©1.280-30070-350焊丝©1.6300-450150-500⑵焊丝伸长度 10d,d 为焊丝直径。

⑶喷嘴与母材距离 12-15mm⑷C02气体流量35-65L/min （风速2m/s）4.5 焊接注意事项（一）焊接框架结构时，考虑结构刚度对焊接变形的约束作用，采取“先里后外” 增大结构刚度的焊接顺序；同时，应考虑柱的预留变形和反变形措施二） 焊接时，必须先焊梁，再焊柱，避免柱产生过大的附加约束力三） 宽翼缘工字型钢柱，采用半熔透焊接时，焊缝的收缩变形值较小四）工种之间必须密切配合，测量的数据应及时反馈到焊接负责人通过焊前、 焊后的测量数据，探索它的变形规律，由吊装及时配合采用反变形等方法来纠正不能采 取反变形的部位，可临时改变焊接顺序，利用焊接的变形规律来纠正5 质量检查5.1 超声波检查所有坡口和熔透焊缝均全部用超声波检查，同时对母材坡口两侧150-300mm范围进行叠层 检查根据美国焊接协会AWSD1・1-（84）中超声波探伤标准，我们采用A型脉冲反射式超声波探 伤，以单斜头接触法为主进行探伤一） 对厚板焊缝，探头的移动区为P《TK+50mm或P《TtgB+50mm （式中T为板厚）二） 对于厚板焊缝，最好从A面和B面四侧进行探伤；如条件限制，可以从一面或 一侧、一面或二侧用半声程或全声程程探伤。

三） 对于T型接头焊缝，从A面和B面进行探伤，必要时用直探头从C面进行探伤四） 为使超声波能全面检查超厚钢板（5 260mm）焊缝，分别采用45°、60°、75° 探头探伤五） 所有焊缝最好用半声程进行探伤，但在客观条件限制下，不能磨平焊缝时，采 用全声程进行探伤5.2 测试分析（一） 测试结果，箱形梁焊缝的横向收缩值较大，最大收缩值为7.2mm,平均收缩值为3.27mm 箱形梁焊接后各坡口的尺寸有所变动，使得收缩值变化不均匀个别测点出现负值，是因 为先焊接点的收缩使得边柱节点坡口间隙变大所致二） 宽翼缘工字钢梁焊缝横向收缩值与箱型梁收缩值接近最大收缩值6.08mm，平均收缩 值为 3.79mm三） 框架柱对节点的平均错位为3.13mmL/500 （柱层高）的层间允许变形值因此证明，施 工中采取的反变形措施和先焊内部的承重结构并使内部钢架与剪力墙连为一体形成强大的 刚体的作法，可以有效地抵御框架梁柱的焊接变形四） 柱焊缝纵向收缩变形测定，当箱形柱截面为970X970X100mm时，焊接后焊缝的最大 收缩变形为2.7mm；宽翼缘工字钢柱的栓焊混用连接节点，当翼缘采用半熔透焊接，腹板用 高强螺栓连接时，焊缝收缩值不大，柱的最大收缩值为1mm。

6效益分析co2气体半自动保护焊与手弧焊比较具有以下优点：（1）。