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手工电弧焊焊接施工工艺标准
本工艺适用于钢结构制作与安装手工电弧焊焊接工艺。工艺规定了一般低碳钢、普通低合金高强度钢手工电弧焊的基本要求。凡各工程的工艺中无特殊要求的结构件手工电弧焊均应按本工艺规定执行。
  引用标准
(1)钢结构工程施工质量验收规范(GB50205—2001);
(2)建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300—2001);
(3)建筑钢结构焊接规程(JGJ81—2002);
(4)碳钢焊条(GB5117—85);
(5)低合金钢焊条(GB5118—85);
(6)钢结构焊缝外形尺寸(GB10854—89);
(7)焊接质量保证钢熔化焊接接头的要求和缺陷等级(GB/T12469—90);
(8)钢焊缝手工超声波探伤和探伤结果的分级(GB11345—89)。
  术语
焊接工艺——制造焊件所有有关的加工方法实施要求,包括焊接准备、材料选用、焊接方法的选定、焊接参数、操作要求等。
坡口——根据设计或工艺需要,在焊件的待焊部位加工并装配的一定几何形状的沟槽。
断续焊缝——焊接成具有一定间隔的焊缝。
塞焊缝——两零件相叠,其中一块开圆孔,在圆孔中焊接两板所形成的焊缝,只在孔内焊角缝者。
焊缝厚度——在焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝背面的距离。
手工焊——手持焊具、焊枪或焊钳进行操作的焊接方法。
预热——焊接开始前,对焊件的全部(或局部)进行加热的工艺措施。
后热——焊接后立即对焊件的全部(或局部)进行加热或保温,使其缓冷的工艺措施。
焊条——涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。它由药皮和焊芯两部分组成。
焊药——压涂在焊芯表面上的涂料层。
焊渣——焊后覆盖在焊缝表面上的固态熔渣。
焊接工作台——为焊接小型焊件而设计的工作台。
定位板——为保证焊件间的相对位置,防止变形和便于装配而临时焊上的金属板。
引弧板——为在焊接接头始端获得正常尺寸的焊缝截面,焊前装配的一块金属板。焊接在这块板上开始,焊后割掉。
引出板——为在焊接接头末端获得正常尺寸的焊缝截面,焊前装配的一块金属板。焊接在这块板上结束,焊后割掉。
(1)首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等,应进行焊接工艺试验。焊接工艺试验所用的设备、仪表应处于正常的工作状态,有特殊要求时,要与生产时采用的焊机相同。参与焊接工艺试验的焊工,必须由本单位技术熟练的焊接人员承担。
(2)工艺试验完后还须进行评定,判断其是否可行。未经评定的试验结果不能盲目投入批量生产。工艺评定的目的,一是审定生产工艺能否实现;二是质量保证可靠程度的检验;三是经济合理性分析。
(3)编制工艺文件。通过钢结构焊接施工前进行的工艺试验,得到最佳工艺参数,并据此编制出正式的焊接工艺评定报告和焊接工艺指导书,根据工艺指导书及图样的规定,编写焊接工艺,根据焊接工艺进行焊接施工。
(1)钢材应按施工图的要求选用,其性能和质量必须符合国家标准和行业标准的规定,并应具有质量证明书或检验报告。如果用其它钢材和焊材代换时,须经设计单位同意,并按相应工艺文件施焊。
(2)焊条选用原则
1)焊接材料的选择应按照施工图的要求选用,并应具有质量证明书或检验报告。施工单位必须按施工图的要求备料,不得随意变更,特别是酸性焊条和碱性焊条二者不得混杂使用。
2)焊接材料代换时必须经设计单位同意,并应由设计单位签发材料代换通知单。因某些材料的代换可能影响到构件的性能、制作和焊接工艺的改变,所以,代换后的焊接材料应做相应的试验,根据试验结果调整焊接工艺。
3)焊接低碳钢和低合金钢时选用焊接材料可依据以下原则进行选择:
①依据焊接材料的力学性能和化学成分要求。对于普通碳素结构钢,通常要求焊缝金属与母材等强度,应选用抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。对于合金结构钢,通常要求焊缝金属的主要合金成分与母材金属相接近或相同。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时,焊缝容易产生裂纹,应选用抗裂性能好的低氢型焊条。
②依据焊件的使用性能和工作条件要求。对于承受动荷载和冲击荷载的焊件,除满足强度要求外,还要保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性,应选用塑性和韧性指标较高的低氢焊条。对于接触腐蚀介质、在高温或低温条件下工作的焊件,应选用相应的耐腐蚀焊条、耐热或低温钢焊条。
③依据焊件的结构特点和受力状态。对于结构形状复杂、刚性大及大厚度焊件,由于焊接过程中产生很大应力,容易使焊缝产生裂纹,应选用抗裂性能好的低氢型焊条。对于焊接部位难以清理干净的焊件,应选用氧化性能强,对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。由于受条件限制而不能翻转的焊件,当焊缝处于非平焊位置的,应选用全位置焊条。
④依据施工条件及设备情况。在狭小或通风条件差的场合,尽量选用酸性焊条或低尘低毒焊条。在没有直流电源,而焊接结构又要求必须使用低氢焊条的时候,应选用交直流两用的低氢型焊条。
⑤依据操作工艺性能及经济效益。在满足产品性能的条件下,尽量选用工艺性能好的酸性焊条。在满足使用性能和操作工艺性能的条件下,尽量选用成本低、效率高的焊条。
4)按要求施焊前经过烘焙。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。设计无规定时,焊接Q235钢时宜选用E43系列碳钢结构焊条;焊接16Mn钢时宜选用E50系列低合金结构钢焊条;焊接重要结构时宜采用低氢型焊条(碱性焊条)。按说明书的要求烘焙后,放入保温桶内,随用随取。
(3)焊材的保管
1)各种焊条必须按不同类别、型号或牌号分别在不同位置存放。
2)存放焊材的仓库要求通风良好、干燥,库内应设置温度计和湿度计。应采取措施使库温控制在10~25℃,最低不应低于5℃。10~20℃时的相对湿度为60%以下;20~30℃时的相对湿度为50%;30℃时的相对湿度为40%以下,以防止焊条受潮变质。
3)焊条不应直接放置地上,存放时必须垫高,离地面和墙面均应大于300mm,最好放在专用的架子或柜子里,或分垛码放,以保证焊条周围空气流通。
4)为防止损坏包装及药皮脱落,搬运及堆放时不得乱摔、乱砸,应注意轻放。焊条包装要随用随启封,拆包后未用完的焊条要妥善保管,以免受潮变质。
(4)焊件坡口形式的选择
1)要考虑在施焊和坡口加工可能的条件下,尽量减小焊接变形,节省焊条,提高劳动生产率,降低成本。一般主要根据板厚选择(见《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB985-88)。
2)不同板厚的钢板对接接头的两板厚度差(t—t1)不超过下表规定时,则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选择;否则应在厚板上作出如表中图示的单面a)或双面削薄b),其削薄长度L≥3(t—t1)。
两板厚度差允许值
较薄板厚t1(mm)
≥2~5
>5~9
>9~12
>12
允许厚度差(t-t1)(mm)
1
2
3
4
:电焊机(交、直流)、焊把线、焊钳、面罩、小锤、焊条烘箱、焊条保温桶、钢丝刷、石棉条、测温计等。
引弧板:用坡口连接时需用弧板,弧板材质和坡口型式应与焊件相同。
,做焊接工艺技术交底。
,应证明焊工所能承担的焊接工作。
。
℃,对预热,后热温度应根据工艺试验确定。
焊接区表面及其周围20mm范围内,应用钢丝刷、砂轮、氧乙炔火焰等工具,彻底清除待焊处表面的氧化皮、锈、油污、水份等污物。
焊条在使用前应按产品说明书规定的烘焙时间和烘焙温度进行烘焙。低氢型焊条烘干后必须存放在保温箱(筒)内,随用随取。焊条由保温箱(筒)取出到施焊的时间不宜超过2h(酸性焊条不宜超过4h)。不符上述要求时,应重新烘干后再用,但焊条烘干次数不宜超过2次。
复核焊接件的接头质量和焊接区域的坡口、间隙、钝边等的处理情况。有不符合要求的,需修整合格。
、仪表性能应达到产品合格证各项指标、并且调节灵活绝缘可靠,还必须满足国家标准GB15579的安全要求。
制作防风棚和储存其它防风措施,以防风雨天气。
3操作工艺
:
作业准备→电弧焊接(平焊、立焊、横焊、仰焊)→焊缝检查
:
平焊
.1选择合格的焊接工艺,焊条直径,焊接电流,焊接速度,焊接电弧长度等,通过焊接工艺试验验证。
.2清理焊口:焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求,定位焊是否牢固,焊缝周围不得有油污、锈物。
.3烘焙焊条应符合规定的温度与时间,从烘箱中取出的焊条,放在焊条保温桶内,随用随取。
.4焊接电流:根据焊件厚度、焊接层次、焊条型号、直径、焊工熟练程度等因素,选择适宜的焊接电流。
.5引弧:角焊缝起落弧点应在焊缝端部,宜大于10mm,不应随便打弧,打火引弧后应立即将焊条从焊缝区拉开,使焊条与构件间保持2~4mm间隙产生电弧。对接焊缝及时接和角接组合焊缝,在焊缝两端设引弧板和引出板,必须在引弧板上引弧后再焊到焊缝区,中途接头则应在焊缝接头前方15~20mm处打火引弧,将焊件预热后再将焊条退回到焊缝起始处,把熔池填满到要求的厚度后,方可向前施焊。
.6焊接速度:要求等速焊接,保证焊缝厚度、宽度均匀一致,从面罩内看熔池中铁水与熔渣保持等距离(2~3mm)为宜。
.7焊接电弧长度:根据焊条型号不同而确定,一般要求电弧长度稳定不变,酸性焊条一般为
3~4mm,碱性焊条一般为2~3mm为宜。
.8焊接角度:根据两焊件的厚度确定,焊接角度有两个方面,一是焊条与焊接前进方向的夹角为60~75°;二是焊条与焊接左右夹角有两种情况,当焊件厚度相等时,焊条与焊件夹角均为45°;当焊件厚度不等时,焊条与较厚焊件一侧夹角应大于焊条与较薄焊件一侧夹角。
.9收弧:每条焊缝焊到末尾,应将弧坑填满后,往焊接方向相反的方向带弧,使弧坑甩在焊道里边,以防弧坑咬肉。焊接完毕,应采用气割切除弧板,并修磨平整,不许用锤击落。
.10清渣:整条焊缝焊完后清除熔渣,经焊工自检(包括外观及焊缝尺寸等)确无问题后,方可转移地点继续焊接。
立焊:基本操作工艺过程与平焊相同,但应注意下述问题:
.1在相同条件下,焊接电源比平焊电流小10%~15%。
.2采用短弧焊接,弧长一般为2~3mm。
.3焊条角度根据焊件厚度确定。两焊件厚度相等,焊条与焊条左右方向夹角均为45°;两焊件厚度不等时,焊条与较厚焊件一侧的夹角应大于较薄一侧的夹角。焊条应与垂直面形成60°~80°角,使角弧略向上,吹向熔池中心。
.4收弧:当焊到末尾,采用排弧法将弧坑填满,把电弧移至熔池中央停弧。严禁使弧坑甩在一边。为了防止咬肉,应压低电弧变换焊条角度,使焊条与焊件垂直或由弧稍向下吹。
横焊:基本与平焊相同,焊接电流比同条件平焊的电流小10%~15%,电弧长2~4mm。焊条的角度,横焊时焊条应向下倾斜,其角度为70°~80°,防止铁水下坠。根据两焊件的厚度不同,可适当调整焊条角度,焊条与焊接前进方向为70°~90°。
仰焊:基本与立焊、横焊相同,其焊条与焊件的夹角和焊件厚度有关,焊条与焊接方向成70°~80°角,宜用小电流、短弧焊接。
:
在环境温度低于0℃条件下进行电弧焊时,除遵守常温焊接的有关规定外,应调整焊接工艺参数,使焊缝和热影响区缓慢冷却。风力超过4级,应采取挡风措施;焊后未冷却的接头,应避免碰到冰雪。
钢结构为防止焊接裂纹,应预热、预热以控制层间温度。当工作地点温度在0℃以下时,应进行工艺试验,以确定适当的预热,后热温度。
4质量标准
焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定,应检查质量证明书及烘焙记录。
焊工必须经考试合格,检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。
Ⅰ、Ⅱ级焊缝必须经探伤检验,并应符合设计要求和施工及验收规范的规定,检查焊缝探伤报告。
焊缝表面Ⅰ、Ⅱ级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。Ⅱ级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑、裂纹、电弧擦伤等缺陷,且Ⅰ级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷。
焊缝外观:焊缝外形均匀,焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑,焊渣和飞溅物清除干净。
表面气孔:Ⅰ、Ⅱ级焊缝不允许;Ⅲ级焊缝每50mm长度焊缝内允许直径≤;且≤3mm气孔2个;气孔间距≤6倍孔径。
咬边:Ⅰ级焊缝不允许。
Ⅱ级焊缝:咬边深度≤,且≤,连续长度≤100mm,且两侧咬边总长≤10%焊缝长度。
Ⅲ级焊缝:咬边深度≤,且≤1mm。
注:t为连接处较薄的板厚。
,见表5-1。
表5-1
项
次
项目
允许偏差(mm)
检验
方法
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
1
对
接
焊
缝
焊缝余高(mm)
b<20
~2
~
~
用
焊
缝
量
规
检
查
b≥20
~3
~
0~
焊缝错边
<
<
<
2
角
焊
缝
焊角尺寸(mm)
hf≤6
0~+
hf>6
0~+3
焊缝余高(mm)
hf≤6
0~+
hf>6
0~+3
3
组合焊缝焊角尺寸
T形接头、十字接头、
角接头
>t/4
组合焊缝焊角尺寸
T形接头、十字接头、
角接头
>t/4
起重量≥50t,中级工作制
吊车梁T形接头
t/2且≯10
注:b为焊缝宽度,t为连接处较薄的板厚,hf为焊角尺寸。
5成品保护
,不准往刚焊完的钢材上浇水。低温下应采取缓冷措施。
。
,并不得随意移动垫铁和卡具,以防造成构件尺寸偏差。隐蔽部位的焊缝必须办理完隐蔽验收手续后,方可进行下道隐蔽工序。
,应等焊缝降温后进行。
6应注意的质量问题
:对焊缝长度、宽度、厚度不足,中心线偏移,弯折等偏差,应严格控制焊接部位的相对位置尺寸,合格后方准焊接,焊接时精心操作。
:为防止裂纹产生,应选择适合的焊接工艺参数和施焊程序,避免用大电流,不要突然熄火,焊缝接头应搭接10~15mm,焊接中不允许搬动、敲击焊件。
:焊条按规定的温度和时间进行烘焙,焊接区域必须清理干净,焊接过程中选择适当的焊接电流,降低焊接速度,使熔池中的气体完全逸出。
:多层施焊应层层将焊渣清除干净,操作中应运条正确,弧长适当。注意熔渣的流动方向,采用碱性焊条时,必须使熔渣留在熔渣后面。
7质量记录
本工艺标准应具备以下质量记录:
。
。
。
、探伤报告。
、洽商记录。
。
。