焊接专项施工方案

钢结构现场焊接

专项实施方案

工程项目

编制：

审核：

批准：

二〇一二年三月三十日

第一章概述

1.1工程简介

1.2 结构形式介绍

本工程地下一层、地上二层，结构形式为框架结构，结构原有柱网为9米x9米；xx位于本工程一、二层，改造内容为xx内(3-4轴~3-7轴、3－A轴~3-E 轴之间)3－5轴～3－6轴交3－A轴～3－E轴框架柱(共计10颗)在一层拆除从而形成27米大空间。结构转换方案为跨层（跨越二层）钢桁架转换。

负一层至一层3.55m段为30mm厚Q345B的钢包柱板箱体结构，3.55m至二层顶均为60mm厚的钢包柱板箱体结构。

钢桁架转换层共有4榀钢桁架组成，B 、C、D轴为HJ1，形式为分段桁架，按跨度分三段，E轴为HJ2，形式为通长双桁架。桁架型钢为60mm、70mm Q345B钢板。钢结构工程结构用钢总用量约880吨。

1.3 主要焊接部位

本工程主要焊接部位如下

1.4 现场焊接特点

施工环境条件差，焊接工程量大，焊接操作空间小，工期紧。

本工程为全焊接结构，焊缝均为全熔透焊缝，桁架部分焊缝均为全熔透一级焊缝。吊装分段多，现场焊缝长度长，加之厚板焊接，立焊多。焊缝位置复杂。第二章焊接工艺措施

2.1 焊接试验

（1）试验目的

由于本工程为60mm厚的钢板，需进行焊接工艺试验，以检测钢板的可焊性，和钢板焊接后的力学性能。同时采取现场试验，进行专业焊工的考试也可以考察焊工的焊接水平，以确定是否让其上岗焊接。的现场厚板焊接工艺试验，具体内容如下。

（2）工艺试验项目及组对形式

（3）焊接环境

本工程施工季节为4月，平均温度为20℃，焊接地点均位于室内，不用做防风棚。空气也较干燥，焊接环境稳定。

（4）焊后探伤及力学试验

1）、试件板焊接完成24小时后，委托专业单位对试件进行无损探伤检测。

2）、力学试验项目：拉伸试验、弯曲试验。对这两项试验，分别进行5组，试样取样位置符合规范规定。

2.2焊接措施

（1）本工程焊接工作均在室内操作，不用考虑防风、防雨。但是对于室内焊接光线不是很充足，因此现场焊接施工照明措施是必须的。按照焊接施工现场照明要求布设照明灯。

（2）焊前严格按照预热温度对焊缝进行预热，预热的加热区域应在焊接坡口两侧，宽度应各为焊件施焊处厚度的2倍，且不小于100mm；必要时采用伴随预热的方法，确保预热温度和层间温度。具体预热温度要求如下表：

焊缝预热温度表

（3）点焊焊缝预热温度同正式焊缝。

（4）t≤40mm时采用火焰加热，t＞40mm时采用履带式电加热器加热。

（5）严格控制焊缝层间温度，如下表所示。测温时采用远红外测温仪，测温点在焊缝坡口内部。

焊缝层间温度控制

（6）在进行的厚钢板焊接完成后，应在焊缝两侧板厚的2-3倍范围内。焊缝焊完应采取保暖措施，并使焊缝缓慢冷却，冷却速度应不大于10℃/min。考虑到板厚60mm并不太厚，加上气温较高的情况下，焊后保暖措施仅采取用石棉布包裹的方法进行保暖。保暖时间为1.5h。

（7）后热仍采用电加热的方式，一方面加热均匀、持久，另一方面方便后热温度的控制。

（8）气体保护焊采用的二氧化碳，气体纯度不宜低于99.9%（体积比），含水量不得超过0.005%（重量比）。瓶内气体高压低于1MPa时应停止使用。焊接前要先检查气体压力表上的指示，然后检查气体流量计并调节气体流量。

第三章本工程的难点及对策

（1）构件焊接残余应力与变形大

本工程主体结构使用钢材均为厚板，由于是后期改造加固工程，施工空间狭小，与原混凝土结构贴合紧密，受到原结构的限制，焊工操作难度大，构件内有效空间十分狭小，大部分焊缝不得不采用外侧单面坡口施焊工艺，导致结构焊接时填充焊材熔敷金属量大，焊接时间长，热输入总量高，构件施焊时焊缝拘束度高，焊后残余应力和变形很大。如果不控制好变形量，极易造成构件综合变形。还会给安装带来难以想象的难度。

（2）焊缝裂纹的发生可能性大

由于厚板焊接时拘束度大，节点复杂，焊接残余应力大，焊缝单面施焊熔敷金属量大，施焊作业时间长，在焊接施焊过程中，稍有不慎易产生热裂纹与冷裂纹，有的甚至在焊后几天才出现（延迟裂纹）。本工程中出现大量厚板对接薄板的情况，对于两者厚度相差较大，如60厚Q345B厚板对接焊于30厚Q345B薄板的情形，由于焊缝质量难以保证，必须采取相应的特殊工艺措施进行处理。

（3）层状撕裂倾向性大

由于构件在板厚方向焊接拘束刚度大，加之厚板焊接容敷金属量大，易产生钢板厚度方向的层状撕裂；另外，厚板焊接连接部位的母材也容易产生层状撕裂，直接导致构件报废。从焊接理论与焊接实践中证实，层状撕裂缺陷最易产生在钢板厚度方向的“十字角接和T形角接”接头上，而此类接头在本工程中比比皆是。如何采取有效的工艺措施，预防控制焊缝裂纹与母材层状撕裂的发生并确保不利连接形式的焊缝质量，是本工程钢结构制作的一大难点。

对策：针对高强、超厚板焊接过程中的特点与难点，本公司制定了全面的构件加工焊接工艺措施，从坡口控制、温度控制、过程控制、变形控制、残余应力消除等方面进行针对性的控制。

第四章关键技术

（1）坡口控制

在号料、切割过程中，对厚板焊接坡口形式的选择尤为重要，厚板的坡口一般应避开板的中心区域。此时主要采取的措施有：

1）在满足设计要求焊透深度的前提下，坡口角度和间隙尽量小；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，即“小坡口”措施。

2）在角接接头中采用对称坡口或偏向于侧板的坡口，使焊缝收缩产生的拉应力与板厚方向成一角度，可减小层状撕裂倾向。

4）不同厚度的钢板对接，当t

1-t

2

>3mm时即对厚板进行削斜过渡，保证对接削

斜区延长尺寸，如图45所示。

图6-7-45不同厚度钢板对接

在组焊过程中注意采取上述坡口控制措施，基本可使焊缝连接强度平稳过

（2）温度控制

厚板在焊接前，钢板的板温较低，施焊时电弧的高温度导致厚板在板温冷热骤变的情况下温度分布不均，焊缝热影响区容易产生淬硬，焊缝金属变脆从而产生冷裂纹。为避免此类情况发生，厚板焊前必须进行预热，加热时母材的最小预热温度按板材的不同厚度进行。

1）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，并不小于100mm区域。加热点应尽可能在施焊部位的背面。