钢结构焊接 工 艺 作 业 指 导 书
一、适用范围
适用于桁架或网架结构、多层或高层梁、柱、框架结构等工业
与民用建筑和一般构筑物的钢结构工程。 二、执行规范与标准
《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001） 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001） 《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002） 《碳钢焊条 》（GB5117） 《低合金钢焊条》（GB5118）
《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）
根据我公司现有的技术和设备能力,钢结构工厂化制作焊接方法有：手工电弧焊、埋弧焊接、二氧化碳气体保护焊。该焊接工艺指导书配合《焊接工艺卡》使用。 1、焊接材料
1.1电焊条、埋弧焊丝、二氧化碳气体保护焊丝、都应有出厂质量证 明书。钢结构常用钢材所对应的焊材见（表一)。 一般焊接材料选用（表一）
钢 板 手弧焊 焊 条 埋 弧 焊 CO2气体保护焊 焊丝 第 1 页 共 14 页
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规格 牌号 牌号 （mm） （mm） 焊 丝 规格 牌号 规格 （mm） Ф4.0 焊 剂 牌号 牌号 规格 （mm） Q235 全部 E43 Ф4.0 H08A 系列 H08MnA HJ431 ER50-6 Ф1.2 E50 Ф4.0 1、不开坡口 Ф4.0 系列 对接 H08A， ≤14mm 2、中板开坡口 对接H08MnA、 Q345 H10Mn2、 H10MnSi， >14mm 3、厚板深坡口 H10Mn2 E4316 E4315 20#钢管 E5015 E4303 E5015 45#钢管 E5016 E4303 HJ431 ER50-6 Ф1.2 HJ350 ER50-6 Ф1.2 ER50-6 Ф1.2 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。
1.3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。
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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。 1.7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、氢气孔、氢型裂纹和氢脆等缺陷，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，使焊缝产生气孔等其他缺陷。 2、焊工
2.1施焊人员必须具有<钢结构焊接合格证>，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施焊人员应有良好的工艺作风，严格按照《焊接工艺卡》进行焊接，严格遵守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，应及时报告技术人员，
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不得自行处理。
2.4焊工焊前必须根据施焊构件的设计图纸要求，明确焊缝等级，焊脚高度应该是多少，在施焊过程中严格按要求执行。 3、焊接 3.1一般要求
3.1.1焊缝清洁 应将焊缝及其附近泥土、水、油污等杂质清理干净确保焊接质量。
3.1.2焊缝坡口及间隙 认真检查零件坡口和间隙是否符合要求。不符合要求的应及时修整或重新组装，绝对不允许在焊缝之间加金属填充物。填充物的主要危害是容易造成未焊透、夹渣等缺陷。焊件的装配质量与焊缝质量是息息相关的，所以必须重视焊件装配质量。 3.1.3焊缝的引弧板及收弧板 在焊接对接焊缝和组合焊缝时应在焊缝的两端设置引弧板和收弧板，其材质和坡口型式与被焊工件相同，手弧焊引弧板和收弧板长度应>60mm,宽度应>50mm。埋弧自动焊的引弧（收弧）板长度应>150mm，宽度应>80mm。引弧（收弧）板是保证两端焊缝质量的重要措施，焊缝通过引弧（收弧）板的过渡，可提高正式焊区的焊接温度，以防止焊缝两端有未焊透、未熔合等缺陷，同时还能消除焊缝两端的弧坑和弧裂纹。引弧（收弧）板在焊接完后，要用火焰切割除去并用摩光机磨平，严禁大锤击落。这是为了保证焊缝端部完整，避免撕裂母材造成缺口形成应力集中和撕裂源点。 3.1.4定位焊 所用焊接材料应与正式施焊所用材料的材质相匹配。定位焊高度不宜超过设计焊缝高度的2/3，定位焊长度宜大于40mm，
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间距宜为500-600mm，如发现定位焊上有气孔或裂纹，必须清除干净后重焊。
3.1.5焊接过程中不得在焊道以外的母材表面引弧（熄弧）。在焊缝以外的母材上引弧是一种不良的的操作习惯，容易烧伤母材留下缺口，导致应力集中，使钢材韧性值下降，影响疲劳强度，特别是低合金结构钢对此更为敏感。
3.1.6雨雪天时，禁止露天焊接。构件焊区表面潮湿或有水时，必须清理干净方可施焊。
3.1.7焊接时允许的最低环境温度 ：碳素钢 -20οC ，低合金钢、普通低合金钢 -10οC 。 3.1.8焊前预热和焊后处理
3.1.8.1板材厚度大于50mm的碳素结构钢和厚度大于36mm的低合金结构钢,施焊前应进行预热,焊后应进行后热.预热温度宜控制在100-150οC 。
3.1.8.2在负温下焊接时：含碳量≤0.35%的碳素钢,厚度t≥34mm,预热温度130-180οC ；16Mn钢厚度t≥30mm,预热温度 130-180οC 。 3.1.8.3 预热区在焊道两侧,其宽度应各为焊件厚度的2倍以上,且不小于100mm。
3.1.8.4对需要进行后热处理的的焊缝,应在焊接结束后焊缝金属没有完全冷却的时候立即进行,温度为200-300οC,保温时间可按板厚每30mm1h计算,但不得少于2小时。
3.1.9焊缝内部出现不允许缺陷,需要用磨光机或碳弧气刨认真磨出
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缺陷进行返修,但焊缝同一部位返修次数不得超过二次,如超过二次必须经负责焊接的技术人员核准后,再按返修工艺进行操作。 3.2二氧化碳气体保护焊
3.2.1二氧化碳气体保护焊焊接时应在气瓶口添加预热器，防止在焊接过程中产生冰块，使气体不流通而产生气孔等缺陷。
3.2.2二氧化碳气体保护焊，焊前要进行放水处理，当瓶内气体压力低于1.0MPa时,应停止使用。
3.2.3二氧化碳气体保护焊，焊缝在引弧（收弧）板上的引出长度应大于20mm。
3.2.4二氧化碳气体保护焊焊接时一般采用左焊法，焊距向右倾斜10~20度，自右向左焊接，焊枪的焊嘴与母材之间的距离应不超过10mm。焊接时注意收弧及接头的质量，应充分利用焊机的收弧功能，防止咬边和深弧坑，接头处应平坦使焊缝保持均匀、美观。焊接时还应注意焊缝的封口质量，要求封口的焊缝必须封好，焊缝转角处必须连续焊接，不能在转角处断弧。构件焊缝对称设计布置，应尽量采用平焊位置，并尽可能采用对称施焊方法，以防止产生过大变形。当焊缝焊脚高度超过8mm时，必须采用多层多道焊，不能采用单道焊接，并控制层间温度。对于开坡口，要求全焊透的焊缝，必须采用多层多道焊，每焊一道必须将焊渣、飞溅清理干净，方可焊第二道。 3.2.5风速超过2米时应采取挡风措施（用棚布遮档）。 3.2.6二氧化碳气体保护焊的焊接参数见（表二）。 角焊缝二氧化碳气体保护焊焊接参数（表二)
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焊丝直径 焊接电流 电弧电压 焊接速度 气体流量 焊脚尺寸 备 注 （mm） 1.6 2.0 1.2 1.6 1.6 2.0 1.6 1.2 1.6 1.2 1.2 1.2 (A) 260-280 280-300 230 300-320 360 340-350 390-400 290 360 210 270 320 (V) 27-29 28-30 23 37.5 39-40 35 41 28 36 22 26 32 (m/min) (1/min) (mm) 5-6 5-6 6.0 5.0 5.0 5.0 6.0 7.0 8.0 4.0 5.0 6.0 0.33-0.43 16-18 0.43-0.47 16-18 0.55 0.55 0.58 0.58 0.55 0.50 0.45 0.50 0.50 0.50 10-15 20 20 20 20-25 10-15 20 10-15 10-15 10-15 接头型式 板 厚 （mm） 水平角焊 ≥5 ≥5 6 6 6 6 8 12 12 搭接角焊 4.5 6 8 焊一层 焊一层 焊一层 焊一层 焊一层 焊一层 焊一层 焊二层 焊二层 焊一层 焊一层 焊一层 3.3手工电弧焊
3.3.1焊接前要对焊条进行烘干,烘干焊条时，不应将焊条突然放进高温炉内，或从高温炉中突然取出冷却。焊条、焊剂的烘干温度和时间见（表三）。
焊条、焊剂烘干温度及时间（表三） 名 称 一般焊条 烘干温度(оC) 100-150 300-400 烘干时间（h） 1-2 1-2 备 注 恒温箱贮存温度 80-100оC HJ431 250 300-400 250 2 2 2 恒温箱贮存温度 80-100оC 焊 低氢型焊条 条 焊 HJ350 剂 HJ230 3.3.2焊接时要把焊条放在保温筒中并插上电源，随用随取。焊条由
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保温筒取出到施焊的时间：碱性焊条不宜超过2小时；酸性焊条不宜超过4小时。否则应重新烘干后再用，但焊条烘干次数不宜超过二次。 3.3.3手工电弧焊，焊缝在引弧（收弧）板上的引出长度应大于20mm。 3.3.4手工电弧焊，焊条直径与电流匹配见（表四) 焊条直径与电流匹配（表四)
焊条直径 (mm) 电 流 (A) Ф1.6 25-40 Ф2.0 40-60 Ф2.5 50-80 Ф3.2 100-130 Ф4.0 160-210 Ф5.0 200-270 注：立、横、仰焊电流应比平焊电流小10%左右，低氢型焊条电流比普通焊条电流大10%左右。
在坡口处底层焊道规定用不大于φ3.2的焊条打底，这是对手工电弧焊提出的，因坡口根部是斜面，如果用直径较大的焊条打底，容易在尖角以上处起弧形成焊道的尺寸过大，焊缝在收缩过程中抗裂性降低，影响底层焊缝质量。用φ3.2的焊条打底就能获得较好效果。 3.4自动埋弧焊
（1） 焊丝直径：在焊接电流、电压和速度不变的情况下，焊丝
直径将直接影响焊缝的熔深。随着焊丝直径的减少，熔深将加大，成型系数减小。
（2） 焊接电流：对焊缝熔深大小影响最大的因素是焊接电流。随着焊接电流的增大，熔深将增加。
（3） 电弧电压： 电弧电压低时，熔深大、焊缝宽度窄；电弧电压高时，熔深浅、焊缝宽度增加；过分增加电压，会使电弧不稳，熔深减少，易造成未焊透的现象，严重时还会造成咬边、气孔等缺陷。
（4） 焊接速度：如焊接速度增加，焊缝的线能量减少，使熔宽
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减少、熔深增加，然而继续加大焊接速度，反而会使熔深减少，焊接速度过快，电弧对焊件加热不足，使熔合比减少，还会造成咬边、未焊透及气孔等缺陷。
（5）焊接工艺参数见（表五）
焊接工艺参数见（表五）
钢板厚度 焊接顺序 正 反 正 0~1mm 接头形式 焊丝直径焊接参数 焊接电流（A) 440~480 480~530 530~570 590~640 530~570 680~720 700~720 680~700 620~650 680~720 620~650 680~720 620~650 680~720 620~650 680~720 620~650 640~670 620~650 640~670 620~650 640~670 电弧电压（V） 30 31 31 33 31 34 35 34 34 35 34 35 34 35 34 35 34 34 34 34 34 34 焊接速度（m/min） 0.5 0.5 0.63 0.63 0.63 0.41 0.45 0.65 0.45 0.42 0.4 0.42 0.35 0.42 0.45 0.42 0.42 0.4 0.4 0.38 0.38 0.38 备注 (mm) 8 10 12 14 (mm) Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 Ф4.0 背面清根深度：4mm 背面清根深度：4mm 焊2层 背面清根深度：4mm 焊2层 背面清根深度：4mm 焊2层 背面清根深度：4mm 焊2层 背面清根深度：4mm 焊2层 背面清根深度：4mm 焊2层 背面清根深度：4mm 焊2层 背面清根 反 正 反 正 反 正 反 正 反 正 16 60° 6±1mm 18 20 反 正 22 60° 反 正 反 正 反 正 24 28 6±1mm 30 Ф4.0 反 Ф4.0 第 9 页 共 14 页
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60° 正 32 反 Ф4.0 Ф4.0 640~670 660~690 34 34 0.38 0.38 深度：4mm 焊2层 背面清根深度：4mm ≥36 按专业作业指导书执行
焊接变形的控制
自动埋弧焊电流大，热量高，构件易产生变形（翼缘板角变形；H 钢的纵向弯曲；H 钢扭曲变形） 针对上述问题主要采取以下技术措施：
（1） 针对焊接工作的需要自行制作了一个专用的工作台，将H 钢的四条纵向角焊变为船形焊，以保证焊缝的焊透，提高焊接质量，减少熔敷金属。这是对焊接变形的第一步控制。
（2） 根据翼缘板与腹板的不同配置调整焊接参数，将角变形控制在3 mm 以内，然后用翼缘矫正机对其进行校正。
（3） 纵向弯曲是由于H 型钢单边受热产生的残余应力分布不均造成的。通过实验决定利用后续焊缝的残余应力平衡上道焊缝的残余应力的办法，即第1、2道焊缝焊接时，电流调至下限值，第3 道焊缝焊接时，电流调至平均值，在最后一道焊缝焊接时，将电流调至上限值，以期消除变形。如采用上述措施后仍有少量变形，则在后续工序中用火焰法予以校正。
（4） 扭曲变形与纵向弯曲产生的原因大致相同，因此，也是通过合理调整焊接顺序，以后续焊缝的残余应力来平衡前面的焊接残余应力。
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4、焊接检验 4.1焊缝外观检查
4.1.1普通碳素结构钢应在焊接冷却到工作环境温度、低合金结构钢应在焊接24小时后方可进行外观检查。
4.1.2焊缝外观的焊波应均匀,不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤、咬边、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷，焊接区域无飞溅残留物。焊缝外观检验质量标准见（表六）
焊缝外观检验质量标准（表六）
项次 项 目 焊 缝 质 量 标 准 一级 二 级 三 级 直径小于或等于1.0mm的气孔在100mm长度范围内不允许 不允许 不得超过5个 深度不超过0.5mm,深度不超过0.5mm,累计总累计总长度不得超长度不超过焊缝长度的不允许 过焊缝长度的10% 20% 1 气 孔 2 咬 边 4.1.3焊缝的焊接尺寸应符合规范要求，非熔透组合焊缝和角焊缝见（表六）；对接焊缝和组合焊缝见(表七）。
非熔透组合焊缝和角焊缝外形尺寸的允许偏差（表七） 序号 项 目 1 焊 脚 尺 寸 （K） 示 意 图 允许偏差（mm） K≤6 K>6 +1.5 +3.0 0 0 第 11 页 共 14 页
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2 角焊缝 余 高 （C） +1.5 0 +3.0 0 对接焊缝和组合焊缝的外形尺寸及允（表八) 项次 项目 示 意 图 焊缝余 高 C 允 许 偏 差 (mm) 一 级 二 级 三 级 b<20 +0.51.5-1.0 1.5土1.0 2.0土1.5 2.0土1.5 +1.5b≥20 2.0-1.5+1.0 2.0-2.0 s<0.1t且不s<0.1t且不s<0.15t且大于2.0mm 大于2.0mm 不大于 3.0mm 1 焊缝错 边 2 焊透的 3 组合焊缝(K) 吊车梁 翼缘板和腹板的组合焊缝（K） K≥t/4 +4 0 10≤ K≥t/2 ++30 10≤ 4 4.2焊缝密性试验检测 4.2.1焊缝的密性检测，在焊缝及周围喷洒煤油，反面观察是否出现渗漏等缺陷，如有发现即时修补，保证焊缝密封性。 4.2.2油箱和罐装等密封性构件，通水压试验来检测焊缝及板材的密封性和压力强度。
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4.2.3设计要求全熔透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺
陷的检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345或《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323的规定。
焊缝表面不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。一级、二级焊
缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷，且下级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷。超探时，如发现超标缺陷，焊工应按超声波探伤返工通知单，采用碳弧气刨将缺陷清除干净，并用角向砂轮机清理待焊补的表面后，方可进行补焊，补焊的方法为手工电弧焊，补焊后还应对补焊处进行探伤。
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