焊接工艺5.1 焊接工艺评定5.1.1 焊接工艺评定的依据1．《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-2002 2．《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001 3．设计图纸及设计总说明5.1.2 焊接工艺评定分析5.1.3 ****二期焊接工艺评定方案（表18）序号材质试件厚度（mm）覆盖厚度（mm）接头形式焊接方法焊接位置备注1 Q345C 30 22．5～45 对接埋弧焊平焊2 Q345C 60 45～90 对接埋弧焊平焊3 Q345C 30 22．5～45 对接CO2焊平焊4 Q345C 60 45～90 对接CO2焊平焊5 Q345C 30/30 22．5～45 角接CO2+双丝埋弧焊平焊6 Q345C 60/60 45～90 角接CO2+双丝埋弧焊平焊7 Q345C 20/20 15～40 十字形CO2焊立焊8 Q345C 60/60 45～90 十字形CO2焊立焊9 Q345C 30/60 15/33～30/66T形电渣焊立焊10 Q345C 80/80 40～88 十字形CO2焊/电渣焊立焊11 Q345C Φ19×200/δ4020～80 T形栓钉焊平焊5.2 焊工培训及焊工资格从事本工程焊接工作的焊工、焊接操作工及定位焊工，必须是按照JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》的有关规定经考试合格，取得相应项目合格证且在合格证在有效期内的焊工。

在焊工上岗前，应针对本工程的箱型构件焊接接头多的特点，着重对手工操作焊工进行针对性地的复训与考核，从施焊人员的素质方面保证工程焊接质量等级达到优良。

拟考试的接头型式及焊接位置如下，具体考试方案经监理同意后实施：(1)板材对接接头焊接位置示意：(2)板材T形接头焊接位置示意：5.3 焊接方法和焊接设备（表19）焊接方法焊接设备电流和极性手工或机械焊条电弧焊（SMAW）直流电源直流反接（DCEP）手工CO2气体保护焊(GMAW) 直流电源直流反接（DCEP）半自动埋弧自动焊（SAW）直流电源直流反接（DCEP）自动电渣焊（SW）直流电源直流反接（DCEP）自动5.4 焊接材料5.4.1 焊接材料应符合标准和要求并附有质量保证书，入库前应对焊接材料进行检查；如规范有要求或有疑异，应按要求进行复验。

5.4.2 焊接材料的选用：(1)焊条电弧焊应采用符合《碳钢焊条》（GB5117）、《低合金钢焊条》（GB5118）规定的焊条。

半自动焊、自动焊焊丝应符合《焊接用钢丝》（GB1300-77）的规定。

表205.4.3 焊接材料的保管和使用a. 焊接材料根据材质、种类、规格分类堆放在干燥室，焊条不得有锈蚀、破损、脏物，焊丝不得有锈蚀、油污，焊剂不得混有杂物；b. 焊工应按工程要求领取合格的焊材，领取的焊条置于保温筒中，随用随取。

5.4.4 材料的烘焙和储存焊接材料在使用前应按材料说明书规定的温度和时间要求进行烘焙和储存；如材料说明要求不详，按下表要求执行：表21焊条烘干后应缓冷放置于110～120℃的保温箱中存放、待用；使用时应置于保温筒中随用随取；烘干后的低氢焊条在大气中放置时间超过4小时应重新烘干；焊条重复烘干次数不宜超过2次。

5.5 焊接变形与焊接残余应力的控制措施(1) 下料前对钢板进行喷丸处理，先行消除部分应力；切割时采用尽可能用数控切割保证切割精度，下料后对下料零部件进行检验矫正，控制零部件状态下的变形。

(2) 对焊接坡口形式，根据接头板厚、焊接方法、接头型式、施工经验等，选择容易保证焊接质量和有益于控制焊接收缩变形的坡口形式，通过工艺评定掌握预留和控制，控制焊接变形和收缩应力。

(3) 坡口加工和装配时，控制坡口加工精度和装配间隙，使坡口大小和填充量一致；在组立机上组立箱型构件、制作专门的装配胎架、设置有效的临时支撑、在箱型内设置工艺隔板保证箱体的外形满足设计要求将变形削减并调整至单一方向，同时根据预定的焊缝截面及母材的规格，预置焊接收缩余量和反变形，控制焊接变形。

(4) 厚板接头采取合理的预热工艺，BOX箱形构件焊接采用双面坡口对称分段退焊施焊，同时优化坡口焊接工艺，减小焊接坡口和焊接填充量，减少焊接道数，对厚板深坡口焊缝，焊接中增加翻身次数，对称施焊，并随时检查变形情况，同时进行过程中的火焰矫正和火焰对称等量热输入，减少焊接变形和残余应力。

(5) 典型厚板接头焊接变形与残余应力的控制a. 预置焊接收缩余量；b. 针对接头特点设置焊接反变形；c. 合理安排坡口形状和控制焊接顺序；①③②d．焊接过程中为了控制厚板焊缝中的收缩应力，可对中间焊道进行锤击，以消除焊接应力与残余应力，防止裂纹；e. 在同一构件上焊接时，应尽可能采用热量分散、对称分布的方式施焊；f. 先焊会有明显收缩的接头，后焊会有较小收缩的接头，应在尽可能小的拘束下焊接；g. 对于接点复杂的构件，如牛腿集中处，采用先将各牛腿分别制作完成、分别矫正变形后再进行总装焊接整体拼装和焊接的方法进行制作，以减少和降低焊接变形与焊接应力。

(6) 焊接时采用的热输入较小的焊接方法进行焊接，如CO2焊；对于箱型主缝及电渣焊缝焊接，采用多丝埋弧焊及丝极电渣焊对称焊接并连续焊完；(7) 对于巨型桁架中杆件的拼装焊接，由于结构和节点复杂、焊接工作量大，采取的装焊程序、焊接顺序、余量设置和焊接工艺措施，减小焊接变形和焊接残余应力。

(8) 对厚板和复杂结构，除采取焊接过程的中间焊道锤击消应力外，我们将根据接头情况和结构状态，采取合理的焊接后热工艺与有效的震动时效技术措施，降低焊接变形，消除焊接残余应力。

(9) 避免焊缝集中，尽量使焊缝错开，不要有交叉焊缝，焊缝相距一般应超过100～150mm；正确布置焊缝，焊缝不要布置在工作应力最大的区域，在拉应力区尽量减少几何的不连续性；(10)尽量较少焊缝的数量及其尺寸，尤其是角焊缝的焊角尺寸尽量不要超过最小焊角尺寸。

本工程角焊缝的最小焊脚尺寸应按图纸所示，若图纸未明确，可按下列要求：焊脚高度最小值为8mm，，最大值为20mm，可按0.7t（ｔ为较薄焊件厚度㎜）计，或按表22：角焊缝的最小焊脚尺寸（mm）5.6 防止厚板层状撕裂的措施(1) 优选钢材、焊材和供货商，应用抗层状撕裂的优质Z向钢，并在加工前严格进行钢材Z向性能复检和UT探伤复查，从而保证接头抗层状撕裂能力，从材料品质上消除层状撕裂出现的必要条件。

(2) 厚板火焰切割前预热，火焰切割后切割断面检查。

提高坡口以及易产生层状撕裂面的加工精度，消除材料表面的微小应力集中点和硬化组织，从根本上杜绝层状撕裂出现的充分条件。

(3)宜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，尤其在特厚板时，侧板坡口面角度应超过板厚中心，可减小层状撕层倾向表23 防层状撕裂坡口示意图序号易产生层状撕裂的结构可改善的结构说明1 箭头所示的方向为焊接时可能出现拘束应力作用的方向2 通过开坡口或改变焊缝的形状来减少厚度方向的收缩应力，一般应在承受厚度方向应力的一侧开坡口3 在保证焊透的前提下，坡口角度尽可能小；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。

(4) 采用合理的焊接工艺a.双面坡口时宜采用两侧对称多道次施焊，避免收缩应变集中；b.采用适当小的热输入多层焊接，以减小收缩应变；c.采用低强度匹配的焊接材料，使焊缝金属具有低屈服点、高延性，可使应变集中于焊缝，以防止母材发生层裂；d.箱形柱角接接头，当板厚特大时（80mm），侧板板边火焰切割面宜磨（或刨）去由热切割产生的硬化层，防止层状撕裂起源于板端表面的硬化组织；e.采用低氢、超低氢焊条或气体保护焊方法；f.采取焊前预热，焊后消氢热处理措施；g.采用非常规的道间消除应力方法，比如锤击、打渣等行之有效的方法；h.后热结束后用砂轮把焊缝的加强高磨去一层，释放部分应力，消除应力集中点，消除焊缝表面的淬硬组织，彻底消除产生层状撕裂的一切环境条件；i.在本工程中，所选用的钢板材料为Q345CZ15（Z25），厚板与超厚板多，对箱形截面角焊缝采用窄间隙坡口，减小焊接坡口，加大垫板间隙；j.焊材的选择：在本工程中，对厚板进行焊接时，为防止氢裂纹，应限制氢的来源。

如在埋弧焊时，采用H10Mn2与SJ101组合，熔敷金属强度与母材强度相近,在焊接完毕后，焊缝金属韧性较高，扩散氢含量低，抗冷裂性能良好，并且脱渣性、焊缝成型良好。

(5) t≥40mm板的焊接，为防止在厚度方向出现层状撕裂，采取以下措施：a. 焊接前，对母材焊道中心线两侧各二倍板厚加30mm的区域内进行超声波检查。

母材中不得有裂纹、分层、夹层等缺陷存在；b. 严格控制焊接顺序，尽可能减少垂直于板面方向的约束；c. 采取有效技术措施，减少焊接变形及焊接应力；d. 当焊缝有裂纹、未焊透和超标准的夹渣、气孔时，必须将缺陷清除后重焊。

清除可用碳弧气刨进行。

焊缝出现裂纹，按工艺人员制定的返修方案进行返修，当裂纹界限清楚时，应从裂纹两端加长50mm处开始，沿裂纹全长消除后再焊。

5.7 焊接裂纹的预防措施焊接裂纹是焊接构件施工过程中最为严重的缺陷，轻则返修，重则构件报废。

必须采取措施防止：(1)控制焊材的化学成分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。

(2)控制焊接工艺参数、条件a．控制焊接电流与速度，使每一焊道的焊缝成形系数达到1.1～1.2，减少在焊缝中心形成硫磷偏析，提高抗裂性能。

b．避免采用小角度、窄间隙的焊缝坡口，致使焊缝成形系数过小。

c．加强焊前预热，降低焊缝在冷却结晶过程中的冷却速度。

d．采用合理的焊接顺序，使大多数焊缝在较小拘束度下焊接，减少焊缝收缩拉力。

(3)提高根部焊缝质量a. 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；b．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；c．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；d．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；e．严格控制线能量：根据本工程所用钢材特性，尽量采用小的焊接线能量，据此通过焊接电流，电压，速度三大参数的选配，保证焊层的厚度与焊料道的成形系数。

(4)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。