鋼結構厚板焊接技術保證措施

　　1 厚板焊接t8/5 值及焊接規范控制

　　1.1 厚板焊接存在的一個重要問題是焊接過程中，焊縫熱影響區由于冷卻速度較快，在結晶過程中最容易形成粗晶粒馬氏體組織，從而使焊接時鋼材變脆，產生冷裂紋的傾向增大。因此在厚板焊接過程中，一定要嚴格控制t8/5。即控制焊縫熱影響區尤其是焊縫熔合線處，從800℃冷卻到500℃的時間，即t8/5 值。

　　1.2 t8/5 過于短暫時，焊縫熔合線處硬度過高，易出現淬硬裂紋；t8/5過長，則熔合線處的臨界轉變溫度會升高，降低沖擊韌性值，對低合金鋼，材質的組織發生變化。出現這兩種情況，皆直接影向焊接結頭的質量。

　　1.3 對于手工電弧焊，焊接速度的控制：在工藝上規定不同直徑的焊條所焊接的長度，規定焊工按此執行，從而確保焊接速度，其它控制采用電焊機控制，從而達到控制焊接線能量的輸入，達到控制厚板焊接質量之目的。

　　2. 厚板加熱方法

　　厚板焊接預熱，是工藝上必須采取的工藝措施，對于本工程鋼結構焊接施工采用電加熱板預加熱的方法。加熱時應力求均勻，預熱范圍為坡口兩側至少2t，且不小于100mm 寬，測溫點應在離電弧經過前的焊接點各方向不小于75mm 處；

　　預熱溫度宜在焊件反面測量。

　　經研究表明產生氫致裂紋要以下四項基本先決條件：

　　I 敏感的微觀組織（硬度是敏感度的一個粗略的指標）

　?、?適當的擴散氫含量

　?、?合適的拘束度

　?、?適宜的溫度

　　其中一項或幾項是處于支配地位的，但這四項條件都必須具備才會產生氫致裂紋。防止氫致裂紋的實用方法就是預熱，就是設法控制這些因素中的一項或幾項。

　　一般來說有兩種不同的方法來預估預熱溫度。根據大量的裂紋試驗，提出一種基于熱影響區臨界值，就可消除氫致裂紋的危險。被認可的臨界硬度可能是氫含量的函數。另一種預估預熱溫度的方法是基于控制氫。為弄清低溫時的冷卻速度即300℃~100℃之間的冷卻速度的作用，已經通過高約束度下坡口焊縫試驗確立了臨界冷卻速度，化學成份以及氫含量之間的關系。

　　通過上述的理論分析，經實踐試驗證明對于板厚不小于36mm 的鋼板預熱溫度達到120℃即可，對于t=60~70mm 的鋼板預熱溫度需達到150℃。

　　3 層間溫度控制

　　3.1 厚板為防止出現裂紋采取加熱預熱后，在焊接過程中應注意的一個重要問題，就是焊縫層間溫度控制措施。如果層間溫度不控制，焊縫區域會出現多次熱應變，造成的殘余應力對焊縫質量不利，因此在焊接過程中，層間溫度必須嚴格控制。

　　3.2 層間溫度一般控制在200℃～250℃之間。為了保持該溫度，厚板在焊接時，要求一次焊接連續作業完成。

　　3.3 當構件較長（L>10 米）時，在焊接過程中，厚板冷卻速度較快，因此在焊接過程中一直保持預加熱溫度，防止焊接后的急速冷卻造成的層間溫度的下降，焊接時還可采取焊后立即蓋上保溫板，防止焊接區域溫度過快冷卻。

　　4 焊接過程控制

　　4.1 定位焊：定位焊是厚板施工過程中最容易出現問題的部位。由于厚板在定位焊時，定位焊處的溫度被周圍的“冷卻介質”很快冷卻，造成局部過大的應力集中，引起裂紋的產生，對材質造成損壞。解決的措施是厚板在定位焊時，提高預加熱溫度，加大定位焊縫長度和焊腳尺寸。

　　4.2 手工電弧焊的引弧問題：有些電焊工有一種不良的焊接習慣，當一根焊條引弧時，習慣在焊縫周圍的鋼板表面四處敲擊引弧，而這一引弧習慣對厚板的危害最大，原理同上。因此在厚板焊接過程中，必須“嚴禁這種不規范”的行為發生。

　　4.3 多層多道焊：在厚板焊接過程中，堅持的一個重要的工藝原則是多層多道焊，嚴禁擺寬道。這是因為厚板焊縫的坡口較大，單道焊縫無法填滿截面內的坡口，而一些焊工為了方便就擺寬道焊接，這種焊接造成的結果是，母材對焊縫拘束應力大，焊縫強度相對較弱，容易引起焊縫開裂或延遲裂紋的發生。而多層多道焊有利的一面是；前一道焊縫對后一道焊縫來說是一個“預熱”的過程；

　　后一道焊縫對前一道焊縫相當于一個“后熱處理”的過程，有效地改善了焊接過程中應力分布狀態，利于保證焊接質量。

　　4.4 焊接過程中的檢查：厚板焊接不同于中薄板，需要幾個小時乃至幾十小時才能施焊完成一個構件，因此加強對焊接過程的中間檢查，就顯得尤為重要，便于及時發現問題，中間檢查不能使施工停止，而是邊施工、邊檢查。如在清渣過程中，認真檢查是否有裂紋發生。及時發現，及時處理。

　　4 .5 在焊接過程中，采用埋弧自動焊接，以t=36mm 的鋼板為例，其工藝參數見下表。從下表中可自出，正面和反面的首道都使用小的焊接線能量，這不單純是因為擔心正面的首道施焊時會將坡口的鈍邊焊穿，而主要是為了防止出現凝固裂紋。

　　厚鋼板對接焊后的變形主要是角變形。實踐中為控制變形，往往先焊正面的一部分焊道，翻轉工件，碳刨清根后焊反面的焊道，再翻轉工件，這樣如此往復，一般來說，每次翻身焊接三至五道后即可翻身，直至焊滿正面的各道焊縫。同時在施焊時要隨時進行觀察其角變形情況，注意隨時準備翻身焊接，以盡可能的減少焊接變形及焊縫內應力。

　　5 消除焊接殘余應力的焊接措施

　　構件焊接時產生瞬時應力，焊后產生殘余應力，并同時產生殘余變形，這是客觀規律。一般我們在制作過程中重視的是控制變形，往往采取措施來增大被焊構件的剛性，以求減小變形，而忽略與此同時所增加的瞬時應力與焊接殘余應力。

　　本工程主體結構中，大部分構件均屬剛性大、板材厚的構件，雖然殘余變形相對較小，但同時會產生巨大的拉應力，甚至導致裂紋。在未產生裂紋的情況下，殘余應力在結構受載時內力均勻化的過程中往往導致構件失穩、變形甚至破壞。因此焊接應力的控制與消除在本工程制作過程中顯得十分重要。應優先于構件的殘余變形給予考慮。

　　6 焊接應力的控制

　　控制應力的目標是降低應力的峰值并使其均勻分布。其措施有以下幾種：

　　6.1 減小焊縫尺寸

　　焊接內應力由局部加熱循環而引起，為此在滿足設計要求的條件下，在深化設計過程中，不應加大焊縫尺寸和余高，要對其焊縫尺寸給予優化，焊縫坡口要合理，盡量采用雙面坡口，要轉變焊縫越大越安全的觀念。

　　6.2 減小焊接拘束度：

　　拘束度越大，焊接應力越大，首先應盡量使焊縫在較小拘束度下焊接。如長構件需要拼接板條時，要盡量在自由狀態下施焊，不要待到組裝時再焊，應按工藝先將其拼接工作完成，再行組裝構件。若組裝后再焊，則因其無法自由收縮，拘束度過大而產生很大應力。

　　6.3 采取合理的焊接順序。

　　在焊接較多的組裝條件下，應根據構件形狀和焊縫的布置，采取先焊收縮量較大的焊縫，后焊收縮量較小的焊縫；先焊拘束度較大而不能自由收縮的焊縫，后焊拘束度較小而能自由收縮的焊縫的原則。

　　A．構件臥放于平臺上：先焊對接縫，次焊垂直角焊縫。再焊平面角焊縫。

　　B．沿焊縫長度而言，每條縫應采用由中向外，逐步退焊。就構件平面而言亦應采用由中向外（四周）分散逐個焊接。

　　6.4 采用補償加熱法

　　在構件焊接過程中為了減少焊接熱輸入流失過快，避免焊縫在結晶過程中產生裂紋，因此當板厚達到一定厚度時，焊前應對焊縫周邊一定范圍內進行加熱，加熱溫度視板厚及母材碳當量（CE）而定此即為焊前預熱。

　　當構件上某一條焊縫經預熱施焊時，構件焊縫區域溫度非常高，伴隨著焊縫施焊的進展，該區域內必定產生熱脹冷縮的現象，而該區域僅占構件截面中很小一部分，此外部分的母材均處于冷卻（常溫）狀態，由此而對焊接區域產生巨大的剛性拘束，造成很大的應力，甚至產生裂紋。

　　若此時在焊縫區域的對稱部位進行加熱，溫度略高于預熱溫度，且加熱溫度始終伴隨著焊接全程，則上述應力狀況將會大為減小，構件變形亦會大大改觀。

　　6.5 對構件進行分解施工。

　　對于大型結構宜采取分部組裝焊接，結構各部分分別施工、焊接，矯正合格后總裝焊接。

　　本工程中各大型構件均將采用此方法施工，在對控制應力而言有如下優點：

　　6.5.1 構件施工區域劃小，每個區域內焊接應力方向單一，降低了焊件剛度，創造了自由收縮的條件；

　　6.5.2 由于施工區域的縮小，擴大了焊工施焊空間，可以較大范圍采用雙面坡口，減少了焊縫熔敷金屬的填入，進而降低了焊接熱輸入總量；

　　6.5.3 有利于構件焊接變形矯正與應力釋放；

　　6.5.4 各部件總裝時，焊接方向單一，自由收縮條件良好，有利于應力控制。

　　7 焊接應力的消除

　　盡管采取以上措施來控制焊接應力，但因本工程構件的特殊性，焊接完工后依然存在相當大的應力，為此有必要從以下幾個方面來采取措施，進一步消除構件殘余應力。

　　7.1 利用對零件整平消除應力

　　鋼板在切割過程中由于切割邊所受熱量大、冷卻速度快，因此切割邊緣存在較大的收縮應力。中、薄板切割后產生扭曲變形，便是這些應力釋放的后果。對于厚板由于其抗彎截面大，不足以產生彎曲，但收縮應力存在是客觀的。因此在整平過程中加大對零件切割邊緣的反復碾壓，這對產生的收縮應力的消除極為有利。

　　7.2 進行局部烘烤釋放應力

　　構件完工后在其焊縫背部或焊縫二側進行烘烤。

　　此法過去常用于對“T”形構件焊接角變形的矯正中，不需施加任何外力，構件角變形即可得以校正。由此可見只要控制加熱溫度與范圍，此法對消余應力是極為有效的。

　　7.3 采用超聲波震動消除應力

　　超聲沖擊（UIT）的基本原理就是利用大功率超聲波推動工具以每秒二萬次以上的頻率沖擊金屬物體表面，由于超聲波的高頻、高效和聚焦下的大能量，使金屬表面產生較大的壓塑變形，同時超聲沖擊波改變了原有的應力場，產生一定數值的壓應力，并使被沖擊部位得以強化。此種方法對消除應力極為有效，經對650*650*80 箱形柱進行超聲波震動消應力測試，焊接殘余應力的消除率達75%以上。

　　7.4 采用振動時效法消除應力

　　振動時效的原理就是給被時效處理的工件施加一個與其固有諧振頻率相一致的周期激振力，使其產生共振，從而使工件獲得一定的振動能量，使工件內部產生微觀的塑性變形，從而使造成殘余應力的歪曲晶格被漸漸地恢復平衡狀態，晶粒內部的位錯逐漸滑移并重新纏繞釘扎，使得殘余應力得以被消除和均化。振動時效法具有周期短、效率高、無污染的特點，且不受工件尺寸、形狀、重量等限制，已經過大量的工程實踐證明，對消除工件應力是有明顯效果的。

　　7.5 利用沖砂除銹的工序進行消除應力

　　因為沖砂除銹時，噴出的鐵砂束高達2500MP/cm2，用鐵砂束對構件焊縫及其熱影響區反復、均勻的沖擊，除了達到除銹效果外，對構件的應力消除亦將會起到良好的效果。

　　7.6 合理安排計劃，增加時效期

　　在生產上合理安排，“重要”“關鍵”節點提前開工，增加構件沖砂前的擱放周期，延長時效周期。

　　8. 構件消除殘余應力后的測量

　　按上述措施對構件消除焊接殘余應力后,為測得實際的消除效果,采用盲孔法進行殘余應力的測量,測量點選擇電渣焊和埋弧焊焊縫。

篇2：辦公樓鋼結構焊接施工工藝

　　辦公樓鋼結構焊接施工工藝

　　1、鋼結構制作和安裝的切割、焊接設備，其使用性能應滿足選定工藝的要求。

　　2、火焰切割前應將鋼材表面距切割邊緣50MM范圍內的銹斑、油污等清除干凈。切割宜采用精密切割，氧氣純度應達到99.5%-99.8%，丙烷達到國家標準純度。氧、乙炔、丙烷切割工藝應符合參數規定。

　　3、焊接坡口可用火焰切割或機械加工，但加工后的坡口型式與尺寸應符合要求?；鹧媲懈顣r，切口上不得產生裂紋，并不宜有大于1.0MM的缺棱，切割后應清除邊緣上的氧化物、熔瘤和飛濺物等。

　　機械加工時，加工表面不應出現臺階。

　　4、焊條、焊絲、焊劑和粉芯焊絲均應儲存在干燥、通風良好的地方，并設專人保管。焊條、焊劑和粉芯焊絲在使用前，必須按產品說明書及有關工藝文件規定的技術要求進行烘干。低氫型焊條烘干后必須存放在保溫箱（筒）內，隨用隨取。焊條由保溫箱（筒）取出到施焊的時間不宜超過2h（酸性焊條不宜超過4h）。不符上述要求時，應重新烘干后再用，但焊條烘干次數不宜超過2次。焊絲宜采用表面鍍銅，非鍍銅焊絲使用前應清除浮銹、油污。

　　5、雨雪天氣時，禁止露天焊接。構件焊區表面潮濕或有冰雪時，必須清除干凈方可施焊。在四級以上風力焊接時，應采取防風措施。

　　6、不應在焊縫以外的母材上打火引弧。

　　7、定位點焊，必須由持焊工合格證的工人施焊。點焊用的焊接材料，應與正式施焊用的材料相同，點焊高度不宜超過設計焊縫厚度的2/3，點焊長度宜大于40MM，間距宜為500-600MM，并應填滿弧坑。如發現點焊上有氣孔或裂紋，必須清除干凈后重焊。

　　8、T型接頭角焊縫和對接接頭的平焊縫，其兩端必須配置引弧板和引出板，其材質和坡口型式應與被焊工件相同。手工焊引弧板和引出板長度，應大于或等于60MM，寬度應大于或等于50MM；焊縫引出長度應大于或等于25MM。自動焊引弧板和引出板長度，應大于或等于150MM，寬度應大于或等于80MM；焊縫引出長度應大于或等于80MM。焊接完畢后，必須用火焰切除被焊工件上的引弧、引出板和其它卡具，并沿受力方向修磨平整，嚴禁用錘擊落。

篇3：鋼結構焊接變形控制校正

　　鋼結構焊接變形控制及校正

　　1、材料控制

　　為保證鋼結構構件焊成品的幾何尺寸符合圖紙要求，對所采購的鋼管均要從看貨、采購、裝車、運輸、卸車到加工車間全過程實行質量控制，要做到變形鋼管不采購，裝車、卸車要文明裝卸，不摔、不軋、不砸，保證每根鋼管的有效利用。在下料加工中做到變形鋼管不下料。

　　2、拼裝控制

　　在構件拼裝過程中要認真消化設計圖紙，在拼裝工作平臺上要精確放樣，核對無誤后將零件固定于平臺上，各約束點均應固定可靠，夾緊，再行點焊定位。

　　對焊縫分布不對稱的構件可和用反變形法定位，正確估計反變形量，使焊后構件焊縫收縮后達到圖紙要求。

　　3、焊接操作控制見第五節

　　4、構件變形的校正

　　對焊成后變形超差的構件應予校正，對超差較少的構件可用人工校正，人工校正由經驗豐富的操作工執行，必要時應加墊木校正，避免對構件造成塑性變形。

　　對超差較大的構件可采用火焰校正，采用火焰校正時應根據構件的變形方向合理選擇加熱點和加熱區域，火焰加熱時應嚴格觀察火焰顏色，把加熱溫度控制在600℃-800℃之間，防止加熱過燒，根據變形量正確掌握加熱溫度和冷卻時機，把構件變形調整到允差范圍內。

　　施焊時應先焊對接焊縫，后焊腹桿焊縫。先焊受力較大的焊縫，后焊受力小的焊縫。對長條桁架應從中間向兩端自由端運動，使應力有釋放空間，對已焊完的構件可采用錘擊焊縫法降低應力。錘擊應保持均勻適度，避免錘擊過重而產生裂紋。

　　也可在焊縫兩側局部加熱法消除應力，這樣可使加熱的伸長變形補償焊縫收縮變形以消除收縮應力。