钢结构焊接作业指导书

钢结构焊接作业指导书

编制部门：生产部

编制：

审核：

批准：

XXXXX钢结构公司

2013年2月

钢结构焊接工艺指导书

根据我公司现有的技术和装备能力,钢结构工厂制作焊接方法有：手工电弧焊；埋弧自动焊；二氧化碳气体保护焊。该焊接工艺指

导书配合《钢结构工厂制作工艺指导书》使用。

本标准所引用的技术规范与标准分为“执行技术规范与标准”和

“参考技术规范与标准”两部分。

2.1执行技术规范与标准

2.1.1 GB50205-2002 《钢结构工程施工及验收规范》

2.1.2 GB986-88 《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺

寸》

2.1.3 JGJ81-2002 《建筑钢结构焊接技术规程》

2.1.4 GB50205-2001 《钢结构工程施工质量验收规范》

2.1.5 GB5293 《碳素钢埋弧焊用焊剂》

2.2参考技术规范与标准

2.2.1 《钢结构制作安装手册》

2.2.2 《建筑钢结构施工手册》

2.2.3 《焊接手册》

2.2.4 《钢结构工程施工工艺标准》

一、焊接材料

1、焊接材料

1.1电焊条、埋弧焊丝、二氧化碳气体保护焊丝、埋弧焊剂都应有出

厂质量证明书。钢结构常用钢材所对应的焊材见附表(一)。

一般焊接材料选用附表（一）

钢材强CO

2气体保护焊

度等级 σ （MPa ） 钢 号 手弧焊

焊 条 埋 弧 焊

焊 丝 焊 剂 焊 丝 235 Q235 (A) Q235F (A\F)

E4303 E4301 E4316 E4315 E4310 H08A H08MnA

HJ431 H10MnSi

H08MnA

345

16Mn 16Mnq E5016 E5015

不开坡口对接 H08A

中板开坡口对接 H08MnA H10Mn2 H10MnSi 厚板深坡口 H10Mn2

HJ431 HJ350

H08Mn2Si

390

15MnV

15MnVq

E5016 E5015 E5516 E5515

不开坡口对接 H08A

中板开坡口对接 H10Mn2 H08Mn2Si

HJ431

H08Mn2Si

H10MnSi

厚板深坡口H08MnMoA HJ350 HJ250

1.2对各种焊材入库前都要进行严格的质量检查并应符合以下要求：1.

2.1气割所用氧气纯度不低于99.5%；乙炔气纯度不低于96.5；二氧化碳气体保护焊所用二氧化碳气纯度不低于99.5%，且含水量应小于0.05%，焊接重要结构时，其含水量应小于0.005%。

1.2.2电焊条的偏心度、药皮强度、药皮耐潮度等应符合要求。

1.2.3二氧化碳气体保护焊丝表面应光滑平整、焊丝的镀铜层均匀牢固、焊丝的挺度应能使焊丝均匀连续送进。

1.2.4埋弧自动焊丝表面无锈蚀、无油垢。

1.2.5埋弧自动焊剂的颗粒度、含硫、磷量、含水量、以及机械夹杂物均应符合要求。

1.3各种焊材应在干燥通风良好的焊材仓库中存放，并应按种类、牌号、批号、规格、入库时间分类堆放，每垛应有明确的标志，不得混放。

1.4发放、烘干焊条和焊剂要有专人负责，要有焊条、焊剂烘干记录、领取和发放记录，尤其不可将碳素钢埋弧焊丝、焊剂与低合金钢埋弧焊丝、焊剂搞混、发错。

1.5当天剩的焊条、焊剂应分别放入保温箱内贮存，不得露天过夜

存放。

1.6使用过的焊剂回收后，必须过筛并重新烘干方可再用。

焊条分酸性和碱性焊条，碱性焊条又称低氢型焊条，这种焊条的药皮有较强的吸潮性能，空气的相对湿度高于65%以上时，药皮就开始吸潮，吸潮时间超过4h以上的焊条，在电弧的高温作用下，熔敷金属中的扩散氢升高，焊缝金属中就容易生成氢白点或气孔，因此，焊接材料应储存在湿度低于60%以下，且通风良好的仓库内，使用前应按有关规定进行烘干。但重复烘干的次数不宜过多，烘干次数过多，药皮中铁合金容易氧化，分解硅酸盐，易老化变质，影响焊接质量。焊条锈蚀、油污，在高温作用下也会分解出氢和其它气体，使焊缝产生气孔和其他缺陷。

二、操作人员

2、焊工

2.1必须有钢结构焊接合格证的焊工施焊，并且合格证在有效期内。停焊时间达6个月及以上，应重新考核。

2.2应有良好的工艺作风，严格按照给定的焊接工艺和焊接技术措施进行焊接，严格遵守规范和公司制定的工艺细则并认真实行质量自检。

2.3焊工在施焊前应认真熟悉作业指导书，凡与作业指导书要求不符时，焊工应拒绝施焊。当出现重大质量问题时，及时报告技术人员，不得自行处理。

三、手工电弧焊

1.适用范围

适用于钢结构产品一般零部件的组装焊接，全位置焊接。

2.作业准备

2.1内业技术准备

应严格按施工图纸的焊接要求，进行焊接工艺评定，分析进行手工电弧焊的焊接接头，根据焊接的母材选择焊接材料，钢结构件组装后的位置，编制手工电弧焊作业指导书，审批和合格后进行技术交底。

2.2外业技术准备

制作焊接平台（工装）、准备焊接设备、焊接材料，烘干箱等焊接前准备工作

3．手工电弧焊的技术要求

3．1使用钢材和焊接材料，应符合相关标准要求，且必须具有制造厂的质量证明书，应明确牌号和批号，未经检验或检验不合格者不得使用

3．2操作者必须是合格得持证焊工，且相应得考试项目应合格。

3．3持证焊工必须检查焊缝坡口形式是否符合图样要求。

4.手工电弧焊的作业程序

焊接工艺评定→焊接作业指导书→焊接前的准备→焊接平台（工装制作）→焊接构件的装配→点焊固定→焊接→焊接质量的外观检查→无损检测→不合格的进行焊缝返修→成品检验验收

5.手工电弧焊操作要求

5．1装配前，坡口及其边缘两侧各不少于20mm范围得油污，铁锈，水份等杂物应清楚干净，直至露出金属光泽。

5．2定位焊应由合格焊工担任，定位焊得工艺必须与焊件得焊接工艺箱同，定位焊缝应由良好得熔深，其表面不得有裂纹、气孔、夹渣和未焊透等缺陷。定位焊尺寸见下表1

表1 单位：mm

焊件厚度焊缝长度焊缝间距

≤4 5－8 50－100

5－12 10－15 100－200

＞12 15－30 100－300

5．3平焊时，各种直径焊条使用电流参见表2。用同样直径得焊条焊接时，板越厚应选择电流得上限。立焊，横焊，仰焊用得电流应比平焊电流小10％左右。

表2

焊条直径（mm）2．0 2．5 3．2 4．0 5．0

焊接电流（A）40～65 50～80 100～130 160～200 200～250

5．4 焊接时焊机电缆与焊件必须牢固连接；严禁在工件表面引弧；焊接过程中当发现气孔，夹渣，裂纹等缺陷应及时除去并补焊；当发现严重裂纹时，应报告有关部门，待处理后再进行焊接；中、厚板焊接尽量采用多层，多道焊，前一道（层）焊缝清理干净（包括焊渣，气孔，裂纹等缺陷）后，方可进行下道焊接；双面焊缝，一般待正面焊后，背面一般采用碳弧气刨清焊根后再施焊；焊接重要结构的对接焊缝时，焊缝的两端应加引弧板和收弧板，焊接完成后应用气割法去除引弧板和收弧板，禁止锤去。

四、二氧化碳气体保护焊

1.适用范围

适用于钢结构产品的CO2气体保护焊作业。

2.作业准备

应严格按施工图和经批准的焊接工艺要求进行焊接。焊接操作人员必须经过专业培训，并取得相应资格证书方可进行操作。

3.CO2气体保护焊技术要求

3.1焊工

3.1.1 焊工应熟悉所用焊机的使用性能，正确掌握各开关、旋钮的作用，以便正确操作.

3.1.2 焊工必须经过安全技术教育培训，取得安全操作证方可上岗.

3.2 焊接

3.2.1 焊前准备

3.2.1.1 认真熟悉焊件有关图样、工艺文件和技术要求.

3.2.1.2 根据焊接位置、接头形式等选择合适的焊接辅助装置.

3.2.1.3 应对焊机及附属设备进行检查，确保电路、水路、气路及机械装置的正常运行.

3.2.1.4 焊前应将焊件坡口及其两侧10～20mm范围内的表面油污、铁锈、水分和涂料等清理干净.

3.2.1.5 焊前应检查焊件的坡口及装配间隙是否符合图样和工艺文件的要求，若不符合应予以调整.坡口形式及尺寸可参考表1选

用.

3.2.2 焊接工艺参数的选用

3.2.2.1 对于受压件的焊接工艺应根据工艺评定试验的结果编制.

3.2.2.2其他钢结构焊接工艺参数可按下表选用。

四、电弧电压和焊接电流

1、对于一定直径的焊丝来说，在二氧化碳气体保护焊中，采用较低的电弧电压，较小的焊接电流焊接时，焊丝熔化所形成的熔滴把母材和焊丝连接起来，呈短路状态称为短路过渡。大多数二氧化碳气体保护焊工艺都采用短路过渡焊接。当电弧电压较高、焊接电流较大时，熔滴呈小颗粒飞落称为颗粒过渡。φ1.6或φ2.0mm的焊丝自动焊接中厚板时，常采用这种过渡。φ3mm以上的焊丝应用较少。ΦO.6～φ1.2mm的焊丝主要采用短路过渡，随着焊丝直径的增加，飞溅颗粒的数量就相应增加。当采用φ1.6mm的焊丝，仍保持短路过渡时，飞溅就会非常严重。

2、二氧化碳气体保护焊焊丝直径选用表(mm)

母材厚度≤4 >4

焊丝直径0.5～1.2 1.O～1.6

焊接电流与电弧电压是关键的工艺参数。为了使焊缝成形良好、飞溅减少、减少焊接缺陷，电弧电压和焊接电流要相互匹配，通过改变送丝速度来调节焊接电流。飞溅最少时的典型工艺参数和生产所用的工艺参数范围详见表.

3、二氧化碳气体保护焊工艺参数

焊丝直径0.8 1.2 1.6

典型工艺参

数电弧电压(V) 18 19 20

焊接电流(A) 100-110 120-130 140-180

生产上所用工艺参数电弧电压(V) 18～24 18～26 20～28 焊接电流(A) 60～160 80～260 160～310

在小电流焊接时，电弧电压过高，金属飞溅将增多；电弧电压太低，则焊丝容易伸人熔池，使电弧不稳。在大电流焊接时，若电弧电压过大，则金属飞溅增多，容易产生气孔；电压太低，则电弧太短，使焊缝成形不良。

4、气体流量：二氧化碳气体流量与焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度及喷嘴直径等有关。气体流量应随焊接电流的增大、焊接速度的增加和焊丝伸出长度的增加而加大。一般二氧化碳气体流量的范围为8～25L/min。如果二氧化碳气体流量太大，由于气体在高温下的氧化作用，会加剧合金元素的烧损，减弱硅、锰元素的脱氧还原作用，在焊缝表面出现较多的二氧化硅和氧化锰的渣层，使焊缝容易产生气孔等缺陷；如果二氧化碳气体流量太小，则气体流层挺度不强，对熔池和熔滴的保护效果不好，也容易使焊缝产生气孔等缺陷。

5、焊接速度:随着焊接速度的增大，则焊缝的宽度、余高和熔深都相应地减小。如果焊接速度过快，气体的保护作用就会受到破坏，同时使焊缝的冷却速度加快，这样就会降低焊缝的塑性，而且使焊缝成形不良。反之，如果焊接速度太慢，焊缝宽度就会明显增加，熔池

热量集中，容易发生烧穿等缺陷。

6、焊丝伸出长度：指焊接时焊丝伸出导电嘴的长度。焊丝伸出长度增加，则使焊丝的电阻值增加，造成焊丝熔化速度加快，当焊丝伸出长度过长时，因焊丝过热而成段熔化，结果使焊接过程不稳定、金属飞溅严重、焊缝成形不良和气体对熔池的保护作用减弱；反之，当焊丝伸出长度太短时，则焊接电流增加，并缩短了喷嘴与焊件之间的距离，使喷嘴过热，造成金属飞溅物粘住或堵塞喷嘴，从而影响气流的流通。一般，细丝二氧化碳气体保护焊，焊丝伸出长度为8～14mm；粗丝二氧化碳气体保护焊，焊丝伸出长度为10～20mm。

7、直流回路电感：在焊接回路中，为使焊接电弧稳定和减少飞溅，一般需串联合适的电感。当电感值太大时，短路电流增长速度太慢，就会引起大颗粒的金属飞溅和焊丝成段炸断，造成熄弧或使起弧变得困难；当电感值太小时，短路电流增长速度太快，会造成很细颗粒的金属飞溅，使焊缝边缘不齐，成形不良。再者，盘绕的焊接电缆线就相当于一个附加电感，所以一旦焊接过程稳定下来以后，就不要随便改动。

8、焊接电流：焊接电压既电弧电压：提供焊接能量。

电弧电压越高，焊接能量越大，焊丝熔化速度越快，焊接电流越大。焊弧电压等于焊机输出电压减去焊接回路的损耗电压，可用下列公式表示：

U电弧=U输出-U损

如果焊机安装符合安装要求，损耗电压主要指电缆加长所带来

的电压损耗，电焊机电缆需要加长，调节输出电压时可参考下表：

五、埋弧自动焊 5.1焊接原理：

焊接电弧是在焊剂层下的焊丝与母材之间产生，电弧热使其周围的母材、焊丝和焊剂熔化以致部分蒸发，金属和焊剂的蒸发气体形成一个气泡，电弧就在这个气泡内燃烧。气泡上部被一层熔化了的焊剂——熔渣构成的外膜所包围，这层外膜以及覆盖在上面的未熔化的焊剂共同对焊接起隔离空气、绝热、和屏蔽光辐射作用。焊丝熔化的熔滴落下与已局部熔化的母材混合而构成金属熔池，部分熔渣因密度小而浮在熔池表面。随着焊丝向前移动，电弧力将熔池中熔化金属推向熔池后方，在随后的冷却过程中，这部分熔化金属凝固成焊缝。熔渣凝固成渣壳，覆盖在焊缝金属表面上。在焊接过程中，熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外，还与熔化金属发生冶金反应（如脱氧、去杂质、渗合金等），从而影响焊缝金属的化学成分。 5.2埋弧焊焊接施工工艺流程

焊接电流

电缆长度

100A 200A 300A 400A 500A

10M 约1V 约1.5V 约1V 约1.5V 约2V 15M 约1V

约2.5V 约2V

约2.5V 约3V

20M 约1.5V 约3V 约2.5V 约3V 约5V 25M 约1V

约4V

约3V

约4V

约5V

不合格

不合格

5.3 焊前准备工作 5.3.1焊剂及焊丝的选择

根据目前钢结构的钢材类型，常用埋弧焊丝和焊剂的选择如下表：

清理待焊接部位坡口面及周围

检查构件组装、加工及定位焊

按工艺规范调整焊接工艺参数 按合理的焊接顺序进行焊接 焊接完毕并自检后交验

工作结束，关闭电源，将焊枪、

打磨等工具摆放整体

施工现场清扫，焊剂清理后回收 焊缝返修

焊缝修磨 交过程检验员检查 按工艺文件的要求对坡口及周围进行焊前预热、焊后保温

等工艺措施

焊缝外观满足厂标

5.1

类别适用母材焊丝牌号焊剂牌号备注低碳钢Q235

H08A HJ431 ——

H08MnA HJ431 ——δ

s=340Mpa

级低合金

钢Q345

H08A HJ431

薄板不开坡

口对接

H08MnA HJ431

H10Mn2 SJ101、HJ431

H08MnA HJ431 中厚板开坡

口对接

H10Mn2 SJ101

5.3.2焊接材料的保管和使用

5.3.2.1焊剂的烘焙

埋弧焊用焊剂的烘焙温度如下表：表5.2 焊剂类型烘陪温度（℃）烘焙时间（h）

熔炼焊剂150~350 约1

烧结焊剂200~400 约1

5.3.2.2焊剂的保存

焊接低碳钢的熔炼焊剂在使用中放臵时间不超过24h；焊接低合金钢的熔炼焊剂在使用中放臵时间不超过8h；烧结焊剂经高温烘焙后，应转入100~150℃的低温保温箱中存放，从保温箱中取出时间不超过4h。

5.3.2.3焊剂的领用和使用

焊接所用的埋弧焊焊剂必须在二级库领取；埋弧焊过程中，未

熔化的焊剂可以反复使用，但一般不超过10次。

5.3.3埋弧自动焊焊接方式的选择

根据工厂的设备情况，埋弧自动焊主要有小车式埋弧自动焊和门型埋弧自动焊，根据产品类型的不同选择相应的焊接方式，通常钢板的拼接采用小车式埋弧自动焊，箱型梁（柱）、工字梁（柱）等工件采用门型埋弧自动焊。

5.3.4焊接前对设备的检查

焊接前，先检查整个焊接系统的设备和工具全部运转正常，并确保安全的条件下才能运行，而且在焊接过程中应注意保持。主要检验指标如下：

a.焊接的电压电流表和焊接速度调节钮上的刻度，应与焊接速

度与刻度关系曲线相对应；

b.焊剂要完全覆盖熔池，不能露出弧光；

c.机体行走平稳，使用轨道时要保证平直和无振动；

d.焊丝传送正常，无时快时慢现象；

e.焊咀的角度和位臵准确。

5.3.5埋弧自动焊坡口的制备

根据钢板厚度和技术要求制备坡口，坡口尺寸符合工艺标准，要求使用半自动切割坡口。

坡口加工完毕后，应对坡口面及周围50mm的范围内进行打磨，去除铁锈、氧化皮及焊点等杂物。

5.3.6组装和定位焊

5.3.

6.1接头的组装

接头的组装是指组合件或者分组件的装配，它直接影响焊缝质量、强度和变形。应严格控制错边和间隙的允差，参照下表、

表3.3

序号

接头示意图

焊缝等级 错边允差(mm) 1

一、二 d<0.1t 且<2.0 三 d<0.15t 且<3.0 2

一、二

d<0.1t 且<1.5 三

d<0.15t 且<2.0

当出现局部间隙过大时，可用性能相近的电弧焊进行修补。不允许随便塞入金属垫片或焊条头。 5.3.6.2定位焊

定位焊是为了装配和固定焊件接头的位臵而进行的焊接。使用与母材性能相近而抗裂性能好的焊条。

定位焊焊缝尺寸要求如下表： 表3－4 焊脚尺寸（mm ） 焊缝长度（mm ） 焊缝间距（mm ）

备注 4~5

40~60

500~600

——

5.3.7引弧板和引出板

通常始焊和终焊处最易产生焊接缺陷，例如焊瘤、弧坑等，避免这些缺陷落在接头的始末端，从而保证焊缝质量均匀。引弧板材质应与母材相同，其坡口尺寸形状也应与母材相同。埋弧焊焊缝引出长度应大于60mm ，其引弧、引出板的板宽不小于100mm ，长度不小于150mm ；引弧板及熄弧板的设臵形式及点焊位臵如下示意图所示：

d

t

t