二氧化碳气体保护焊焊接工艺

二氧化碳气体保护焊焊接工艺适用范围：本工艺适用于钢结构制作与安装二氧化碳气体保护焊焊接工艺。工艺规定了一般低碳钢、普通低合金钢的二氧化碳气体保护焊的基本要求。凡各工程的工艺中无特殊要求的结构件的二氧化碳气体保护焊均应按本工艺规定执行。第一节材料要求1.1 钢材及焊接材料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。1.2 焊丝焊丝成份应与母材成份相近，主要考虑碳当量含量，它应具有良好的焊接工艺性能。焊丝含 C量一般要求3（&61）。表 较溥板厚度（5mm 25 59 912 12允许厚度差（6-61） （mn）1234第二节主要机具表721焊接用机械设备表 CQ备名称设备型号数量单位备注电动空压机根据工程实际情况确疋根据工程实 际情况确定台碳弧气刨柴油发电机台应急使用CQ2焊机台结构焊接焊接滚轮架台结构焊接翼缘矫正机台型钢校正表7.2.2工厂加工检验设备、仪器、工具表备名称设备型号数量单位设备能力超声波探伤仪根据工程实际情况确疋根据工程实 际情况确定台检查焊缝内部缺陷数字温度仪台测量层间温度数字钳形电流表个测量焊接电流温湿度仪个测量空气湿度焊缝检验尺把检验焊缝外观尺寸磁粉探伤仪台检查焊缝外观尺寸游标卡尺把检查焊缝外观尺寸钢卷尺把测量第三节作业条件3.1 焊接区应保持干燥、不得有油、锈和其它污物。3.2 当焊接区风速过大而影响焊接质量时，应采用挡风装置。对焊接现场进行有效防护后 方可开始焊接。3.3 施焊前打开气瓶高压阀，将预热器打开，预热1015分钟，预热后打开低压阀，调到所需气体流量后焊接。3.4 直径不大于1.2mm时，二氧化碳气体流量一般为6 15L/min为宜。当选用大电流焊时，焊速提高，室外焊及仰焊时，应采用较大气体流量。3.5为保证焊接过程的稳定性，细丝导电嘴孔径一般不大于焊丝直径的0.1 0.25mm，粗丝焊导电嘴孔径一般应不大于焊丝直径的0.20 0.40m m。送丝软管内的曲率半径不得小于150mm。3.6 焊丝伸出长度以10倍焊丝直径为宜。3.7 焊前应对焊丝仔细清理，去除铁锈和油污等杂质。3.8 施焊前，焊工应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。当发现有不符合要求时，应修整合格后方可施焊。焊接连接组装允许偏差值见表的规定。表焊接连接组装允许偏差值允许偏差(mm连接示意图对接间隙a+ 1.0边缘高差(mm)4 t88t2020t401.02.0t/10但不大于3.0t/10但不大于4.0坡口角度：.钝边 P+ 5+1.0搭长度L接间隙3+ 5.01.0tL顶接间隙a1.0第四节施工工艺4.1工艺流程拼装焊接校正 二次下料制孔装焊其它零件 校正打磨打砂油漆 搬运贮存运输4.2操作工艺1焊丝直径的选择根据板厚的不同选择不同的直径，为减少杂含量，尽量选择直径较大的焊丝，见表 742.1。2焊接电流和电弧电压的选择，见表。3典型的短路过渡焊接工艺参数，见表。4细颗粒过渡的电流下限值及电弧电压范围，见表7.424。5 1.6焊丝CO2半自动焊常用工艺参数，如表7.425。6半自动焊时，焊速不超过0.5m/min。7二氧化碳气体保护焊必须采用直流反接。8重要焊缝要加引弧板，熄弧板，其材质和坡口形式应与焊件相同。引弧和熄弧焊缝长度应大于或等于25mm。引弧和熄弧板长度应大于或等于60mm。引弧和熄弧板应采用气割的方法切除，并修磨平整，不得用锤击落。9 打底焊层高度不超过 4mm，填充焊时焊枪横向摆动，使焊道表面下凹，且高度低于母 材表面1.5mm-2mm;盖面焊时焊接熔池边缘应超过坡口棱边，防止咬边。10不应在焊缝以外的母材上打火引弧。表7.421焊丝直径的选择母材厚度 4焊丝直径药冲1.2 1.0-0 2.5表7.422常用焊接电流和电弧电压的范围焊丝直径(mm)短路过渡细颗粒过渡电流(A)电压(V)电流(A)电压(V)0.530-6016-180.630-7017-190.850-10018-211.070-12018-221.290-15019-23160-40025-381.6140-20020-24200-50026-402.0200-60027-402.5300-70028-423.0500-80032-44注：最佳电弧电压有时只有1-2V之差，要仔细调整。表不同直径焊丝典型的短路过渡焊接工艺参数焊丝直径mm*0.81.2*1.6焊接电流A100-110120-135140-180电弧电压V181920表不同直径焊丝细颗粒过渡的电流下限值及电弧电压范围焊丝直径(mm)*1.2*1.642.0 25-5对接t 14-1018Nb手工焊14v t 30+5一、二级重tw 16-1016MnCuT型接气体保护焊16v tw 20-5要钢结构t 20014MnNb手工焊tw 12-10（碱性焊条）12w tw 20-515MnV（包括搭接）t 200手工焊tw 8-1015Mn Ti十字接（碱性焊条）8 v tw 16-5t 16012对于非密闭的隐蔽部位，应按施工图的要求进行涂层处理后，方可进行组装；对刨平顶 紧的部位，必须经质量部门检验合格后才能施焊。13焊接工艺参数示例1）焊丝C02焊全熔透对接接头焊件的焊接工艺参数，见表7.427。2）焊丝C02焊T型接头贴角焊焊件的焊接工艺参数，见表742.8。焊接参数板厚(mm)焊丝直径(mm)1.21.61.22.01.21.61.62.02.0接头形式装配间隙(mm)0-11-1.5II：层数焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(m/mi n)焊丝外伸长(mm)气体流量(l/mi n)备注270270.5512-1410-151-2400-430190210280-300120-130130-140350-380400-43036-38193028-3026-2728-3035-3736-380.250.716-221510d但不大于4012-4016-2215-201516-182020-25d为焊丝直径450350-360400-4204134-3634-360.480.4010d但不大于4010d但不大于4010d但不大于4016-181616-18用铜垫板，单面焊双面成型采用陡降外特性采用陡降外特性板厚(mm)8焊丝直径(mm)2.02.5接头形式101.61.61.21.22.0装配间隙(mm)层数焊接参数备注焊接电 流(A)电弧电 压(V)焊接速度(m/mi n)焊丝外伸长(mm)气体流 量(l/mi n)1450-46035-3610d但不大 于4016-18用铜垫板，单 面焊双面成 型1600-65041-430.4010d但不大 于4020用铜垫板，单 面焊双面成 型1.014203403833.50.516-22200-1.52360340.451520130-14020-301-1.52280-30030-331520V型坡口300-32037-392300-32037-391520X型坡口600-65037-380.6010d但不大 于4020采用陡降外 特性板厚焊丝直径(mm)(mm)1.2接头形式装配间隙(mm)层数12161.62.01.21.61.2161.6-I2 1342130-1.5焊接电流(A)310330400-430280-300120-140300-340300-340410430140-160260-280270-290270-290400-430400-430电弧电压(V)323336-3820-3025-2733- 3535- 3734.53624-2631-3334- 3634-3636- 3836-38焊接参数焊接速度(m/mi n)0.50.700.270.45焊丝外伸长(mm)1516-2210d但不大于4015201516-22气体流量(l/mi n)2020-26.718-2020202025备注自动焊或半自动焊均可V型坡口X型坡口无钝边板厚(mm)2022焊丝直径(mm)1.21.21.622.5接头形式装配间隙(mm)层数焊接参数43212134焊接电流(A)电弧电压(V)120-14025-27300-34033-35300-34033-35300-34033-37140-16024-26260-28031-33300-32035-37300-32035-37焊接速度(m/mi n)焊丝外伸长(mm)150.45150.40气体流量(l/mi n)2520备注0-2.1400-430440-46036-3830-3216-2220-3026.721.7360-40038-400.410d但不大于4016-18双面面层堆焊板厚焊丝直径(mm)(mm)251.6接头形式装配间隙(mm)层数焊接参数焊接电流电弧电压(A)(V)4805003839252.5II0-2.0322.5I： 422.510层以40以上22.510层以上焊接速度(m/min)0.3焊丝外伸长(mm)20气体流量(l/mi n)25420-44030-320.27-0.3520-3021.7600-650440-500440-500备注41-430.410d但不大于4020双面面层堆焊,材质16Mn30-320.27-0.3520-3030-3220-3021.721.7U型坡口焊接参数接头形式板厚焊丝直径(mm)1.6(mm)焊接电流(A)90电弧电压(V)19焊接速度(m/mi n)0.50气体流量(l/mi n)10-15焊角尺寸(mm)3.0焊丝对中位置备注 5水平角焊2.33.24.5 566666812.01.21.62.33.24.56.0搭接角焊8.01.62.01.21.61.61.62.01.61.61.21.21.2120140160260-280280-300230300-320340一360一340-350390-400290360901201301602102703202020.52127- 2928- 302337.53439-4035412836191920212226320.500.500.450.550.580.500.450.50.50.50.50.50.50.510-1510-1510-1516-1816-1810-152020一202020-2510-152010-1510-1510-1510-1510-1510-1510-153.03.54.05-65-66.05.05.05.05.06.0708.014在组装好的构件上施焊，应严格按焊接工艺规定的参数以及焊接顺序进行，以控制焊后 构件变形。1）控制焊接变形，可采取反变形措施，其反变形参考值见表7.429。焊接收缩量参见表4210。2） 在约束焊道上施焊，应连续进行；如因故中断，再焊时应对已焊的焊缝局部做预热处理。3）采用多层焊时，应将前一道焊缝表面清理干净后再继续施焊。表焊接反变形参考数值板厚t(mm)f （mm）（a+2）/2 反变形角度 （平均值）B(mm)1502002503003504004505005506006507001 1I - I121。30 40”22.5344.55141o22 40”22.533.5455.5161o 41.522.533.5444.555201o1222.533.544.54.555255511.522.5333.5444.555283420”1111.52222.52.533.53.5302720”0.51111.51.52222.52.53361720”0.50.50.511111.51.51.51.52401120”0.50.50.50.50.50.511111115因焊接而变形的构件，可用机械（冷矫）或在严格控制温度的条件下加热（热矫）的方 法进行矫正。1） 普通低合金结构钢冷矫时，工作地点温度不得低于-16。C;热矫时，其温度值应控制在 750900。C 之间。2） 普通碳素结构钢冷矫时， 工作地点温度不得低于-20。C；热矫时，其温度值不得超过 900。Co3） 同一部位加热矫正不得超过2次，并应缓慢冷却，不得用水骤冷。表742.10焊接收缩量结构类型焊件特征和板厚焊缝收缩量（mm）钢板对接各种板厚长度方向每米焊缝0.7;宽度方向每个接口1.0实腹结构及焊接H型钢断面高小于等于1000mm且板厚小于25mm四条纵焊缝每米共缩0.6,焊透梁高收缩1.0,每对加劲焊缝，梁的长度收缩0.3断面高小于等于1000mm且板厚大于25mm四条纵焊缝每米共缩1.4,焊透梁高收缩1.0,每对加劲焊缝，梁的长度收缩0.7断面咼大于 1000mm的各种板厚四条纵焊缝每米共缩0.2,焊透梁高收缩1.0,每对加劲焊缝，梁的长度收缩0.5格构式结构屋架、托架、支架等轻型 桁架接头焊缝每个接口为1.0;搭接贴角焊缝每米0.5实腹柱及重型桁架搭接贴角焊缝每米0.25圆筒型结构板厚小于等于 16mm直焊缝每个接口周长收缩1.0;环焊缝每个接口周长收缩1.0板厚大于16mm直焊缝每个接口周长收缩2.0;环焊缝每个接口周长收缩2.0第五节 质量标准详见钢结构工程质量验收规范GB50205-2001第六节成品保护6.1构件焊接后的变形，应进行成品矫正，成品矫正一般采用热矫正，加热温度不宜大于650 C，构件矫正应符合下列要求：项目允许偏差柱底板平面度5.0桁架、腹杆弯曲1/1500且不大于5mm梁不准下挠桁架、腹杆扭曲H/250且不大于5.0mm牛腿翘曲当牛腿长度w 1000时为2当牛腿长度1000时为36.2 凡构件上的焊瘤、飞溅、毛刺、焊疤等均应清除干净。要求平的焊缝应将焊缝余高磨 平。6.3 根据装配工序对构件标识的构件代号，用钢印打入构件翼缘上，距端500MM范围内。构件编号必须按图纸要求编号，编号要清晰、位置要明显。6.4 应在构件打钢印代号的附近，在构件上挂铁牌，铁牌上用钢印打号来表明构件编号。6.5 用红色油漆标注中心线标记并打钢印。6.6 钢构件制作完成后，应按照施工图的规定及钢结构工程施工质量验收规范进行验 收，构件外形尺寸的允许偏差应符合上述规定中的要求。第七节 应注意的问题7.1 材料和质量要求1 材料的关键要求1) 焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。2) 重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验， 复验结果应符合现行国家产品标准和设 计要求。3) 所用钢材及焊接材料的规格、 型号、 材质以及外观检查， 均应符合设计图纸和规程的 要求。2 技术关键要求 焊工应严格按照焊接工艺及技术操作规程施焊。3 质量关键要求建筑钢结构焊接质量检查应由专业技术人员担任， 并须经岗位培训取得质量检查员岗位 合格证书。4 职业健康安全关键要求 焊工须有合格证及施焊资格，禁止无证上岗。5 环境关键要求 雪雨天气时，禁止露天焊接。构件焊区表面潮湿或有冰雪时， 必须清除干净方可施焊。 在四 级以上风力焊接时，应采取防风措施。7.2 质量记录作好质量记录。7.3 安全环保措施1、认真贯彻执行国家有关安全生产法规，认真贯彻执行有关施工安全规程。同时结合 公司实际，制定安全生产制度和奖罚条例，并认真执行。2、牢固树立“安全第一”的思想，坚持预防为主的方针，对职工经常进行安全生产教 育，定期开展安全活动， 充分认识安全生产的重要性，掌握一定的安全生产知识， 对职工进 行安全生产培训。在安全生产上，一定要克服麻痹思想。3、坚持所有进入车间的人员必须戴安全帽，每天上班前检查车间用气体的安全措施。4、搞好安全用电。所有电缆、用电设备的拆除、车间照明等均由专业电工担任，要使 用的电动工具， 必须安装漏电保护器，值班电工要经常检查、 维护用电线路及机具，认真执 行 JGJ46-88 标准，保持良好状态，保证用电安全。5、各种施工机械编制操作规程和操作人员岗位责任制，专机专人使用保管，特殊工种 必须持证上岗。6、切实搞好防火。氧气、乙炔气、 CO2 气要放在规定的安全处，并按规定正确使用， 车间、工具房、操作平台等处设置足够数量的灭火器材。电焊、气割时，先注意周围环境有 无易燃物后再进行工作。7、文明施工具体措施(1) 对施工人员进行文明施工教育，加强职工的文明施工意识。(2) 实行区域管理，划分责任范围，定期进行文明施工检查。(3) 切实加强火源管理。 车间禁止吸烟，电、气焊及焊接作业时应清理周围的易燃物， 消防工具要齐全，动火区域要安放灭火器，并定期检查。(4) 废料要及时清理，并在指定地点堆放，保证施工场地的清洁和施工道路的畅通。(5) 做好成品的外观及形体保护，减少污染。7.4当设计对厚板有Z向性能要求时的焊接工艺措施在高层及超高层钢结构中，大量采用厚板焊接。由于钢板存在微裂纹等缺陷、Z向力学性能差，因此厚板焊接、特别是大于40mm钢板焊接时，易导致层状撕裂。1、选择合理的焊接接点连接形式：由于规范往往只考虑节点连接的强度及施工的可行性，而对厚板焊接时的层状撕裂未做明确规定，因此在按规范要求进行焊接设计时并不能保证避免层状撕裂的现象发生。为此， 在进行大于40mm厚钢板焊接时，应选择合理的节点连接形式，图7.741 以减小局部区域由于焊缝收缩引起应力集中或尽量避免钢板Z向受拉。原號（g）改进瞬图 7.741（1） 在满足要求焊透深度的前提下，采用较小的焊接坡口角度及间隙，图（2） 在角接接头中，采用对称坡口或偏向册板的坡口，减小板厚方向承受的收缩应力，图 7.7.4.1.b。（3） 采用对称坡口，减小焊接收缩应力，图7.7.4.1.C 。（4）在T型或角接接头中，不应在厚板方向受焊接拉应力的板材端部设置焊缝，而应使该板厚度方向受拉的板材端部伸出接头焊缝区，图7.7.4.1.d 。（5） 在T型、十字型接头中采用过渡段，以对接接头取代T型、十字型接头，图7.7.4.1. e 、图 7.7.4.1.f。（6）对大型连接节点，建议采用图的构造设计来避免或减小厚度方向的应变，图7.7.4.1. g 。2焊材及母材的选择（1）对有特殊要求的部位，可选用Z向延性性能好的钢材（2）在满足受力要求的前提下，尽可能选择屈服强度低的焊条。3使用涂层和垫层采用软金属丝（一般为低强度的焊条）做垫层，使收缩变形发生在焊缝中，而避免在母 材中产生应力集中。或在节点焊缝处涂焊一层低强度延性焊接金属，让焊缝收缩变形发生在涂焊金属中。图图 4防止层状撕裂的工艺措施(1) T型焊接时，在母材板面用低强度焊材先堆焊塑性过渡层，图7.743。图 7.743(2) 厚板焊接时，可采用低氢型、超低氢型焊条或气体保护焊施焊，并适当的提高预热温 度。(3) 当板厚80mm寸，对I类或n类以上钢材箱形柱角焊缝，板边火焰切割面宜用机械方 法去处淬硬层，图 7.744。附图4(4) 对大尺寸熔透焊，可采用窄焊道焊接技术，并选择合理的焊道次序，以控制收缩变形， 焊接过程中，应用锤击法来消除焊缝残余应力。(5) 采用合理的焊接顺序和方向先焊收缩量较大的焊缝，使焊缝能较自由地收缩；先焊错开的短焊缝，后焊直通长焊缝；先焊工作时受力较大的焊缝，使内应力合理分布。(6) 采取反变形降低局部刚性(7) 当焊缝金属冷却时，锤击焊缝区锤击时温度应维持在 100C 150 C之间或在400。C以上，避免在200 C 300 C之间 进行；多层焊时，除第一层和最后一层焊缝外，每层都要锤击。(8 )焊前预热(9)加热减应区7.5附加说明1工艺参数对焊缝形状的影响，见下图。焊接方向当焊枪角度前倾时 焊道变狭余高增加 熔深增加当焊枪与母材距离 增大时(送丝速度不变) 电流减小 电弧加长 熔深减小当焊接直径太大时飞溅增加、电弧不稳定 熔深浅保护气体状态流量小或风大时易生气孔母材表面状况 油锈易生气孔喷嘴过高时易生气孔喷嘴过低时易使飞溅物堵住喷嘴 不能长时间焊接妨碍操作视线焊接电流增大时 焊道宽度增加 余高增加 飞溅物减少熔深增加焊接速度加快时焊道变窄余高减小熔深减小容易咬肉弧长过长时 焊道宽度增加 熔深减小 飞溅增大 余高减少2其他因素对焊缝形状的影响(1)引弧 引弧前要求焊丝端头与焊件保持2 - 3mm的距离。还要注意剪掉粗大的焊丝端头，因为球状端头的存在等于是加粗了焊丝直径,并且该球面端头覆盖了一层氧化膜，对引弧不利。为清除未焊透、气孔等引弧的缺陷，对接焊应采用引弧板，或在距板材端部2-4mm 处引弧，然后缓慢引向接缝的端头，待焊缝金属熔合后，再以正常焊接速度前进(2) 熄弧 一条焊缝焊完后，应注意将收尾处的弧坑填满。 如果收尾时立即断弧则会形成 低于焊件表面的弧坑，过深的弧坑会使焊道收尾处的强度减弱， 并且容易造成应力集中而产 生裂纹。(3) T型接头焊接时，易产生咬边、未焊透、焊缝下垂等现象。为了防止这些缺陷，在操作时，除了正确执行焊接工艺参数， 还要根据板厚和焊角尺寸来控制焊丝的角度。如果焊角尺寸为5mm以上，可将焊丝水平移开离夹角处1 2mm。见下图。(4) 焊角尺寸小于8mm时，可以采用单层焊。焊角尺寸小于5mm时，可用直线移动法和短路过渡法进行匀速焊接。 焊角尺寸在58mm之间时，可采用斜圆圈形送丝法进行焊接。 （5）焊角尺寸在 89mm 时，焊缝可用两层两道焊，第一层用直线移动送丝法施焊，电流 稍偏大，以保证熔深足够。第二层，电流稍偏小，用斜圆圈形左焊法施焊。焊角尺寸大于 9mm 时，可用多层多道焊。无论是多层多道焊或是单层单道焊，在操作中使每层的焊角在 该层中从头到尾一致，保证均匀美观，其起始端和收尾端的操作要领同前面所述。