Gr低合金高強結(jié)構(gòu)鋼焊接施工工法

Gr60低合金高強結(jié)構(gòu)鋼焊接施工工法Gr60級低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼為國內(nèi)首次在建筑鋼結(jié)構(gòu)上使用鋼材，符合美國材料標準ASTM903／913M一97Gr60標準，相當于國內(nèi)鋼材標準中的Q420級鋼。由于Gr60鋼為國內(nèi)首次使用，目前尚無成熟的規(guī)范及焊接工藝參數(shù)作參照，焊接不確定性因素多，難度較大。探索總結(jié)Gr60級鋼的使用，對于推動Q420低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼在國內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)的應用，從節(jié)約資源的角度上符合我國的可持續(xù)發(fā)展國策，對于本企業(yè)乃至國內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的良性發(fā)展，均具有積極的創(chuàng)新意義。1工法特點1.1Gr60屬低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，能大幅度提高結(jié)構(gòu)桿件的承載力，減小了桿件截面面積，從而減小自重，增加建筑空間。1.2Gr60鋼對于需驗算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)具有一40℃沖擊韌性的合格保證，使其應用范圍和結(jié)構(gòu)可靠度得以擴大。1.3Gr60級鋼的焊接性能優(yōu)于國內(nèi)工程中正在大量使用的Q345鋼?，F(xiàn)場安裝施焊操作較易控制。在常溫及低溫下，Gr60級鋼的預熱溫度較之同條件下的Q345鋼低；并且，在負溫下，只需對板厚在lOOmm以上的鋼材采取低溫度的后熱措施。1.4焊接施工過程須嚴格按照既定的焊接工藝指導書的工藝參數(shù)及焊接規(guī)定進行施工，對焊接速度、預熱溫度、層問溫度、后熱溫度、保護氣體的氣壓與流速等嚴格控制，方能保證焊接質(zhì)量。1.5已經(jīng)過一15℃條件下冬期施工焊接工藝評定和一7℃下冬期施工實踐，寒冷地區(qū)冬期也可施工。1.6本工法是在完成北京新保利大廈工程基礎上總結(jié)編寫的，因此實用性很強。2適用范圍適用于Gr60級低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼進行CO2氣體保護焊的各種焊縫連接形式。3工藝原理根據(jù)Gr60鋼化學成分及力學性能進行可焊性分析與試驗，在依據(jù)國外規(guī)范標準對此類鋼材的焊接性的指導意見基礎上，結(jié)合國內(nèi)在高強鋼CO2氣體保護焊方面的焊接施工工藝，按照國內(nèi)焊接規(guī)范的規(guī)定，進行常溫及負溫下典型焊縫形式的現(xiàn)場工藝評定試驗，以取得指導現(xiàn)場焊接操作的適用的工藝參數(shù)。Gr60鋼的焊接性分析與試驗包括下述內(nèi)容：3.1焊接性計算與分析：采用碳當量和冷裂紋敏感指數(shù)評估鋼材的焊接性和確定預熱溫度；3.2焊接性的直接試驗：z向拉伸性能試驗、Cramfield層狀撕裂試驗；3.3焊接接頭性能試驗：對焊評試件進行外觀、無損探傷、橫向拉伸、橫向彎曲、全焊縫拉伸、沖擊(焊縫、熱影響區(qū))、熔敷金屬化學成分分析及力學性能試驗；3.4焊縫的殘余應力檢測與有限元分析：采用國際先進的鋼弦應變計進行桿件焊接殘余應力監(jiān)測，對于H型截面構(gòu)件的殘余應力，為驗證測量結(jié)果，采用大型有限元軟件ANSYS來分析H型截面構(gòu)件的殘余應力分布。4.1工藝流程4工藝流程明Gr6遙0傳鋼焊接工藝流突程圖5操作要點幼s.鼻1咐焊接施工準備焊接工藝評定觸波賄針悶對解Gr6劃0撈級的焊縫接頭醒形式，根據(jù)《誠建筑鋼結(jié)構(gòu)焊勿接技術(shù)規(guī)程輩》拳(JGJ81拒-2002重)砌的具體規(guī)定，嗓組織進行焊接容工藝評定，確核定出最佳焊接差工藝參數(shù)，制談定合理、詳細切的工藝措施和屠工藝流程。辣焊接材料、設牙備的準備酬.距1者鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊卡接施工所需的牽焊接材料和輔惕材均應有質(zhì)量翅合格證書。采起用的焊接材料梢和焊接設備技紅術(shù)條件應符合消國家標準，性師能優(yōu)良蹤。嗎CO溝2馳氣體純度應不制低頸于棕99.9映5盜％，含水量應飾低局于搜0.0攀5雨％，瓶內(nèi)高壓鐵低集于睜1MP港a亞時，應停止使抱用。味.2CO瓜2辰氣體保護焊設扎備應運轉(zhuǎn)正常慚。焊機電壓、鄉(xiāng)電流應處于焊酒接工藝評定指睛導書的規(guī)定，催電流地線壓緊益牢固，接觸可多靠，電纜及焊道絲無破損，送柳絲機應能均勻如送絲，氣管應章無漏氣或堵塞虧?；?.鬧2遭主要焊接工藝在參數(shù)另你剖嚴格控制預熱巨溫度和層間溫渾度，借以改善局接頭的塑性；校同時，可以預蓋防由根部冷裂廊紋引發(fā)的層狀總撕裂。預熱采較用多頭加熱器革進行加熱，焊釀縫層采用多層遣多道焊。根據(jù)藍焊接工蒼藝試驗，部分存有代表性的焊死接工藝參數(shù)，鍬如弱表輝5.滅2淹所示。表5.2泳焊道還焊接方法帆填充材料刃焊接電流浸電弧電壓仰焊接速度宴牌號鋤直徑腐極性槐電流犁(變A)灰(示V)番(替mm煩／高min)若封底焊昌C02沉氣體保護焊晚JM販一村60醉1.2mm昨直流反接最300揚38確350~40編0稱中間層亭CO罩2賓氣體保護焊卻JM留—濤60海1.2mm寧直流反接夜320邊40椅350然～家400疏蓋面層特CO2葬氣體保護焊擔JM室—剝60釀1.2mm停直流反接餅300濁38歇350莊—瞇400剝5.標3逢預熱、層溫與怎后熱和預熱焊接時，金應根據(jù)工作地港點的環(huán)境溫度插、鋼材材質(zhì)和果厚度，選擇相律應的預熱溫度貸，用特制烤丟槍對坡口及其捏兩側(cè)各廊2攀倍板厚且不小尤于視lOOm仆m營范圍內(nèi)的母材染，均勻加熱至總規(guī)定溫度，并撕用電子測溫儀鼻量測，防止溫考度不符或表面株局部氧化。具嗽體預熱溫度要伐求，詳見直表夜5.3.便1直。表蝶洋厚刮度決t撲（拾mm)文f葵≤嚇80屆80土<骨口誦≤戴125桶多預熱溫度歉(第℃出)泊80桂100凡煉嬸其預熱溫度比扁相同厚度厚的毫Q34喘5背鋼點低仁20改-4糠0罵℃響。層溫貞普旨焊接時，焊縫局間的層間溫度允應始終控制隨在仔12極0志～臂15謙0趁。尺C量之間，每個焊銹接接頭宜一次沾性焊完。后熱與保溫夏融評為了保證焊縫殺中擴散氫有足糖夠的時間逸出扁，避免產(chǎn)生延煤遲裂紋，焊后困必須對板材厚但度所≥津100mm擊的銀GR6驕0副級鋼材，采取仙一定的后熱處光理措施。加熱仍完畢后，包保鏡溫石棉被進行薦保溫，使焊縫蠶緩慢冷卻，借探以降低焊縫接步頭的冷卻速度卻。該恒溫時問巧段，按每鑰25mm旅板演厚涼1市h孩計算。具體后敬熱溫度要求，泉詳見表航。表桃I擴厚度，碑(爭mm)蒸，廉f督≤洪100顯1()o<筑f轉(zhuǎn)≤同125工I描后熱晨j"蓮臆廳El舞度根(植℃婚)晴無需進行后熱關(guān)180雙—暑200濃后熱溫度比相懼同厚度的倘Q34輔5起鋼，降則低雹2塔0墻～膨5燃0僅℃愉。女5.森4旁典型節(jié)點焊接課順序框壓H田型柱一柱焊接乓順序處.仆1飼腹板為裙單肌V盯型坡口焊縫時珍，焊接順序見摔下圖：沿圖羨1拉(楊腹板單巧坡顫)沾猜圖樂2妥(敲腹板單源坡胞)算第一川步竄A擾、久B篇兩名焊工同時綢在翼緣施焊告，惡船第二貍步愿A販焊工焊接腹板尖，完全焊完闊焊例至扒1鍋／粘3鉆板厚：撓圖嘩3掘(帽腹板單雙坡六)阿第三隱步鍬A醉、硬B麗兩名焊工同時漏在翼緣施焊，丙完全焊完揪。各微.誤2板腹板廈為筑K扛型坡口焊縫時覺，焊接順序見拆下圖：部圖冶1歲(材腹統(tǒng)板申K味坡干)震全圖作2利(蛛腹黑板生K始坡偷)濁第一毒步匠A賢、六B額兩名焊工同時慕在翼緣施焊獎.做焊片至繪1增／返3襯板厚。第二洋步竹A游焊工焊接單側(cè)濃腹板，焊胡至嘆1勺／鏡3女板厚。觸第三步近A喉、濃B呢焊工同時焊接揭翼緣，完全焊爺完愉。魚仙第四步清根后脈，黃A街、際B鎖焊工同時焊接隨腹板，完全焊萍完。稼飾拋5攀.4.2慨身H燭型梁一柱節(jié)點帳連接順序奴辯H昌型梁與柱的連狂接采取栓焊連兔接時，應遵循永先栓后焊的施路工順序。采取披全焊連接時，廳應先焊接翼緣牽板，焊接順序已為：先焊下翼求緣，后焊接上燒翼緣；當腹板若厚度超過拔30mm拴以上時，翼緣惡腹板輪流施焊勝。下翼緣焊接鮮通過腹板的圓冊弧孔時，各道伴次焊縫的熄弧燭點要適當錯開班，以避免夾渣疼等缺陷。負鈔H饑型梁一柱節(jié)點價連接順序見下睜圖：釀1)興A案焊工焊接梁下璃翼緣，完全焊災完痛2)蒸A擴焊工焊接上翼決緣，完全焊雨完怕3)津A爽焊工焊接腹板夢，完全焊完借5.是5均焊接檢驗株信行鋼結(jié)構(gòu)焊縫冷刺卻到環(huán)境溫度滋，在焊醬畢束24晴h倡后提惕交油u井T羨檢驗前均需進熄行繞10洲0根％外觀檢驗。冶質(zhì)量標準應符勒合設計要求及士現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定永。焊縫在完成母外觀檢查、確獄認外觀質(zhì)量符辰合標準后，按羊設計要求進行麗超聲波無損檢悟測。史6夠材料及施工機媽具剖6.緒1持材料：鋼材賄島璃鋼材的化學成派分和力學性能凡應滿足國家標術(shù)準褲(G券B堪／命T1591球)鴨對建筑用鋼材殺的要求，鋼材棒應具有抗拉強剖度、伸長率、葉屈服強度及硫明、鱗、碳含量坐的合格保證。垃其中鋼材強屈恒比不小濾于涂1.潑2姑，應有明顯屈惡服臺階，伸長闖率應大漆于陸2賴0很％，應有良好生的可焊性。褲黑漆北京新保利大來廈工程所用進魯口釣Gr6毛0盞鋼材交貨狀態(tài)嘗為正偶火熟+駛自回火狀態(tài)。眨鋼材化學成分糧及力學性能如蠻表謙所示。表千化學成分明(莫％下)銹和力學性塑能恢≥喜Gr60牢C園≤責(觸％橋)飄Mn傻(飲％限)障Si亡(盜％準)園S敞(送％站)碧P象(鷹％柴)撲σ獲s鑄(命MPa)高σ今b(察MPa)驟σ撈5(遙％玉)階ψ鴉(睜％鋪)梅AkV森(氧J)脆標準要求孕O沫.狀14像1.60招0.1~0.休4我O證.創(chuàng)03辛0.03擾360展520繩19弓25仇37圈合格證狠O獅.亮10阻1.43殿0.20輝0.029述O魔.拒013拳365豪589綱21葡35括68駱.蚊1駁氣體保護焊焊賺絲：焊絲型號圣：籮ER5晶0艱一銅G憶；牌號公：死J瘡M分一危6碑0威。其質(zhì)量應符厚合標準國標《粘氣啄體保護焊用鋼德絲》任(G腸B際／嘆T1495吉8芽)極的要求。仔.錦2許保護氣體：采探用登的覆C店0賊。純度不低兵于侵99.9萍5越％膏(袍體積損比陸)忙，含水量小雁于雞o.0葡5嚴％毛(耐重量類比柔)驢。曉其他輔材：搭談設焊接防護棚鷹所需腳手管及偽扣件、石棉布萬、彩條布、多局層板等，后熱掛保溫用石棉被怖等。批6.嗎2澇施工機具袖稱極以一個典型友的促H從型柱節(jié)響點漁C0槽2餡氣體保護焊為粘例，如享表癥6.居2魔。表6.2焰序號潮名芒羊稱符型號與規(guī)格抵單位耍數(shù)量次l喜C02界半自動電弧焊塊機森SD所一窯500ICY繡臺煌2勞2雄碳弧氣刨槍捷W-敢-500A容型米把冊1虹3斜特制烤槍貼多頭型農(nóng)把糾2屋4廟氧氣瓶、乙炔急瓶楚/哀瓶筐若干帶5冠C02尤氣瓶晴/層瓶偷若干足6構(gòu)電子側(cè)溫儀網(wǎng)0濟~日900汽℃潑臺組2拍7政超聲波探傷儀烘CTS師一定22夫臺綿1起7.壽1眼勞動組織7勞動組織思以倚—序個典型的正H福型柱節(jié)縱點云CO椅2口氣體保護焊為畫例，不包括進堡行相關(guān)技術(shù)管撞理的人員。如株表枝7.睡1耍。三額滋表律7.1益類別另班長煙電焊工曠架子工蘇輔工協(xié)合計斬人數(shù)膠l崇2叮2纏2麗7族8糾安全環(huán)保與職別業(yè)健康今8.育1按安全措施寶焊接設備外殼罪必須有效的接況地，每臺用電汗設備應有各自尤漏電保護開關(guān)厚，必須實沈行促“飾一機一功閘泡”暮制。記焊工工作時，禍必須穿戴防護治用抓品糖(恥工作服、手套經(jīng)、防滑鞋、防管護眼鏡聰?shù)劝W)斗，高空作業(yè)必舒須掛安全繩和趴安全帶。午乙炔發(fā)生器必政須設有防止回夫火的安全裝置類、保險鏈，乙兔炔發(fā)生器不得慢放置在電線的豪正下方，與易灘燃易爆物品和溜明火的距離不并得少于像10m頁。氧氣瓶應有斬防震膠圈，旋擔緊安全帽，避巡免碰撞和劇烈章震動，防止曝尊曬。閑焊接操作面下玩放接火盆，防耀止火花飛濺，副操作面準備好撲滅火器釋材。點火時，廣焊槍口不準對稀人。正在燃燒企的焊槍，不得瘋放在工件及地撐面上。帶有乙吃炔和氧氣時，呼不準放在金屬付容器鴨內(nèi)，以防氣體喪逸出，發(fā)生燃甩燒事故。歉8.約2渴環(huán)保與職業(yè)健巖康要求照對操作者進行勢崗前培訓，了齊解環(huán)保與職業(yè)蛛健康要求伯。栗8.2.省2鄉(xiāng)為減少焊接時竹產(chǎn)生的有毒氣右體對操作者的老傷害，操作者熊必須佩戴必要達的勞保用具治。閘8.2.壘3最焊接時的防護鞏棚應采取措施愿，減少焊接時換的聲光污染杠。蹦8.2.光4愉焊接過程中產(chǎn)崇生的廢液、廢每渣應統(tǒng)一處理院，不得隨意亂冤倒。9質(zhì)量要求覽9.鵲1禮焊接的質(zhì)量控途制措施彩焊前檢查接頭臘坡口角度、鈍嚴邊、間隙及錯棚口量，均應符墓合要求。坡口鉛內(nèi)和兩側(cè)的銹異斑、油漆、油每污、氧化皮等招，均應清除干關(guān)凈。膛裝焊墊板或引陰弧板，其表面位應清潔，要求優(yōu)與坡口相同，賺墊板與母材應逝貼緊，引弧板掃與母材焊接應培牢固。焊接時暈，不得在坡口波外的母材上打秤火引弧。騾第一層的焊道竊，應封住坡口帶內(nèi)母材與墊板合的連接處，然興后逐道逐層累移焊至填滿坡口清。每道焊縫焊輸完后，都必須糾清除焊渣及飛循濺物；出現(xiàn)焊寬接缺陷，應及誓時磨去并修補嚼。丸遇雨、雪天時膠應停焊，構(gòu)件患焊口周圍及上絹方應加以遮擋卵。風速超過聚2m匪／平s掛時，應設防風咐棚或采取其他控防風措施。一華個接口必須連誤續(xù)焊完，如不蛾得已而中途停碑焊時，再焊之債前，應重新按霉規(guī)定加熱。須9.寬2強焊接質(zhì)量管理鴉措施零焊接質(zhì)量受材價料性能、工藝勇方法、設備、衰工藝參數(shù)、氣彎候和焊工技術(shù)幣及隋緒的影響燥，各個環(huán)節(jié)緊牲密必須配合，依并以完善的制緊度和組織作保寶證，做好質(zhì)量湯管理工作。泉現(xiàn)場專業(yè)人員谷要按管理制度她施工，對施工搭人員進行技術(shù)持交底，并編制愁焊接工藝卡，賊貼在焊接部位雀，便于每個焊沖接人員明確操只作要領(lǐng)、材料切使用和質(zhì)量要農(nóng)求，嚴格按預謙定的工藝施工縫焊接他。施工中，認惰真執(zhí)行三檢制結(jié)，焊工應做好賊焊接前和焊接貿(mào)中的記錄。專饑職人員檢查時積，應逐條焊縫今檢查驗收，做患好記錄。經(jīng)超脈聲波檢測人員癢檢驗合格后，悔填寫評定表。畜1旨0訂效益分析莊屋誕通過對進鉗口街Gr6體0鄙級鋼的成功應軌用表明床，集Gr6君0建級鋼材與現(xiàn)在螞在施工中應用痰最多膨的府Q34以5瑞級鋼材相比，請在相同承載力態(tài)條件下可節(jié)省憐鋼材槳約依2沿6互％。開發(fā)應用綢高強度等級鋼徒，死如恨Gr6商0楚級鋼，可以減絮小構(gòu)件橫截面撫積，加大建筑仿空間；增加柱濕分節(jié)長度，減困少了焊材用量芳，節(jié)約塔吊臺槐班探.押縮短工期；減屠小構(gòu)件自重，騎降低安裝工作雹量和基礎造價貌，也縮短了工勇期；可以節(jié)約襖大量的礦產(chǎn)資趙源，有利于環(huán)驅(qū)境保護和生態(tài)潛平衡。北京新投保利大廈工程藏業(yè)已獲得結(jié)構(gòu)賀長城杯金獎等搖獎項，所積累柳的焊接方面的組數(shù)據(jù)將作為補個充《建筑鋼結(jié)景構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)烘程》有臨關(guān)劍Q42恥0脆鋼部分空白的濫重要吊依據(jù)，對混Q42搬0顏級鋼在國內(nèi)