第十九節(jié)高強鋼材的制作和安裝的施工方案

1、第十九節(jié) 高強鋼材的制作和安裝的施工方案1. 高強鋼材的概況本工程高強鋼材指屈服強度大于Q345的鋼材，包括Q390，最大板厚達60mm。2. 高強鋼材的制作2.1. 高強鋼材的采購和加工周期2.1.1. 高強鋼材供貨周期序號鋼材牌號供貨時間或周期1Q345（含高建鋼）熱軋、控軋、熱機械軋制3035天2Q390（含高建鋼）熱軋、控軋、熱機械軋制3035天注：上表不含運輸時間2.1.2. 高強鋼材運輸周期高強鋼材的運輸周期與普通鋼類似，在國內大型鋼廠運至中建鋼構武漢廠和重慶廠，汽車運輸3-5天，火車運輸、汽車運輸相結合7-12天，船舶運輸、汽車運輸相結合10-15天。2.1.3. 原材料的要求及

2、選配2.1.3.1. 鋼材要求（1）化學成分的要求高強鋼鋼材的化學成分應符合低合金高強度結構鋼和建筑結構用鋼板標準中關于化學成分含量限制的規(guī)定。（2）力學性能的要求根據(jù)設計要求，鋼材屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于0.85，鋼材應有明顯的屈服臺階，且伸長率不應小于20%，鋼材的屈服強度、抗拉強度、伸長率、沖擊、彎曲性能、厚度方向性能等應符合相關標準規(guī)定。（3）鋼材的表面質量要求鋼板表面不允許有裂紋、氣泡、結疤、折疊、夾雜和壓入的氧化鐵皮，鋼板不得有分層。鋼板表面允許有不妨礙檢查表面缺陷的薄層氧化鐵皮、鐵銹、由壓入氧化鐵皮脫落所引起的不顯著的表面粗糙、劃傷、壓痕及其他局部缺陷，但其深

3、度不得大于厚度公差之半，并應保證鋼板的最小厚度。鋼板表面缺陷允許修磨清理，但應保證鋼板的最小厚度。修磨清理處應平滑無棱角。需要補焊時，應按GB/T 14977的規(guī)定進行。2.1.3.2. 焊材要求本工程所用焊材遵照國標鋼結構焊接規(guī)范（GB 50661-2011）及其他相關現(xiàn)行國家及行業(yè)標準的要求，當兩種不同鋼材相連時，采用與低強度鋼材力學性能相適應的焊接材料，由焊接材料及焊接工序所形成的焊縫金屬，其機械物理性能應不低于主體金屬的等級。本工程焊接材料的選用見下表：典型鋼材的焊接材料匹配推薦表典型鋼材的焊接材料匹配推薦表母材焊接材料GB/T700和GB/T1591標準鋼材GB/T19879標準鋼材

4、SMAWGMAWFCAWSAWQ390Q345GJQ390GJGB/T 5117:E5015、16GB/T5118：E5015、16-XGB/T 8110ER50-XGB/T 17493E50XTX-XGB/T12470:F48XX-H08MnAF48XX-H10Mn2F48XX-H10Mn2AQ420Q420GJGB/T 5118:E5515、16-XGB/T8110ER55-XGB/T 17493：E55XTX-XGB/T 12470:F55XX-H10Mn2AF55XX-H08MnMoA注：焊材的選用將由焊接工藝評定最終確定。2.1.4. 材料復檢要求2.1.4.1. 組批規(guī)定GB507

5、55-2012鋼結構施工規(guī)范第5.2.4條規(guī)定，當設計文件無特殊要求時，鋼結構工程中常用牌號鋼材的抽樣復驗檢驗批宜按下列規(guī)定執(zhí)行。（1）牌號為Q390 的鋼材，按同一生產廠家、同一質量等級的鋼材組成檢驗批，每批重量不大于60t；同一生產廠家的鋼材供貨重量超過600t 且全部復驗合格時，每批的組批重量可擴大至200t。（2）有厚度方向要求的鋼板，Z15級鋼板每個檢驗批由同一牌號、同一爐號、同一厚度、同一交貨狀的鋼板組成，每批重量不大于25t；Z25、Z35級鋼板逐張復驗。2.1.4.2. 試驗項目（1）GB/T19879-2005建筑結構用鋼板要求如下：每批鋼板的檢驗項目、取樣數(shù)量、取樣方法、試

6、驗方法應符合以下規(guī)定。鋼板檢測及取樣、實驗方法-建筑結構用鋼板序號檢驗項目取樣數(shù)量取樣方法試驗方法1化學分析1個（每爐號）GB/T 222GB/T 223GB/T 43362拉伸1個GB/T 2975GB/T 2283沖擊3個GB/T 2294彎曲1個GB/T 2325厚度方向性能3個GB/T 5313GB/T 53136超聲波檢驗逐張GB/T 2970（2）GB/T1591-2008低合金高強度結構鋼要求如下：鋼材的各項檢驗的檢驗項目、取樣數(shù)量、取樣方法和試驗方法應符合以下規(guī)定。鋼板檢測及取樣、實驗方法-低合金高強度結構鋼序號檢驗項目取樣數(shù)量取樣方法試驗方法1化學成分（熔煉分析）1/爐GB/

7、T 20066GB/T 223、GB/T4336、GB/T 201252拉伸試驗1/批GB/T 2975GB/T 2283彎曲試驗1/批GB/T 2975GB/T 2324沖擊試驗3/批GB/T 2975GB/T 2295Z向鋼厚度方向斷面收縮率3/批GB/T 5313GB/T 53136無損檢測逐張或逐件按無損檢驗標準規(guī)定協(xié)商7表面質量逐張/逐件目視及測量8尺寸、外形逐張/逐件合適的量具2.1.5. 生產制作加工周期序號制作廠截面形式桿件制作周期桁架制作周期制作總周期月供貨量總計1中建鋼構武漢廠H型10天10天20天2800噸5530噸2箱型14天12天26天2730噸3中建鋼構重慶廠H型1

8、2天12天24天930噸1630噸4箱型16天12天28天700噸2.2. 高強鋼材加工工藝根據(jù)高強鋼材的特性結合以往工程經驗，高強鋼材加工制作工藝中熱切割、熱矯正和高強鋼材栓接以及焊接與普通鋼材制作工藝差別較大，其它工藝類似，在此重點對熱切割、熱矯正和高強鋼材栓接進進行闡述，制作焊接與現(xiàn)場焊接在后續(xù)一共表述，其它工藝參見鋼結構加工制作章節(jié)。2.2.1. 鋼板熱切割2.2.1.1. 高強鋼材切割工藝評定試驗（1）在產品加工制造前，根據(jù)材料的使用情況選用有代表性的試件進行火焰切割工藝評定，對于切割前已經過拋丸處理預處理并涂裝底漆的鋼材，進行切割工藝評定時，試件也必須涂上同樣的底漆和底漆厚度。（2

9、）進行火焰切割工藝評定的試件，當試件厚度為20mm時，其工藝評定的結果適用于小于20mm的各種厚度的鋼材，當試件厚度為40mm時，其工藝評定的結果適用于大于20mm而小于40mm的各種厚度的鋼材，當厚度大于40mm時，按每增加20mm厚分別進行工藝評定。（3）通過火焰切割工藝評定試驗，應驗證熱量控制技術并達到以下切割質量目的和要求：1） 切割端面無裂紋；2） 切割端面局部硬度不超過350HV；3） 不得出現(xiàn)其它危害永久性結構使用性能的缺陷；4） 確定不同板厚的熔化寬度。采用氧-丙烷作為切割氣體，火焰溫度20002850度。對高強鋼材切割后，切割面是否有淬硬現(xiàn)象應進行測試，切割測點如下圖所示：切

10、割測點國內工程實踐和相關試驗數(shù)據(jù)可知，高強鋼材板切割后，靠近火焰一側，切割面深度0.5mm處有淬硬層，最高硬度值400HV。采取預熱120150再切割硬度有所下降，但幅度不大。因此，高強鋼材熱切割后，切割面淬硬層約0.5mm需在焊前打磨去除，防止淬硬層對焊縫質量造成影響。2.2.1.2. 高強鋼材熱切割工藝根據(jù)熱切割試驗結果制定相應的工藝：對于高強度鋼材，為保證其焊接質量，必須控制焊接接頭的表面硬度，故對高強鋼材須按切割試驗的要求進行切割，當鋼板厚度較厚，80100mm時，即將切割面兩側各200mm范圍加熱至150左右再進行切割，切割后進行表面打磨處理，高強鋼材的切割工藝參數(shù)參考值如下。切割參

11、數(shù)表割嘴類型割嘴型號氧氣壓力/MPa燃氣種類燃氣壓力/MPa切割速度/（cm.min-1）割嘴與鋼板間距/mm擴散型G030.50.6丙烷0.0951318122.2.1.3. 高強鋼厚板切割的注意點高強鋼鋼板厚板較多，最厚厚度達60mm，高強鋼厚板切割需要注意幾點：（1）因高強鋼鋼板最厚厚度達60mm，鋼材的上下受熱不均勻、操作不當，容易引起不能沿厚度方向割穿，造成切割失?。唬?）燃燒反應沿厚度方向需要一定時間，切割氧在下部純度較小，后拖量增大；（3）熔渣較多，容易造成在切口處堵塞；（4）在切割過程中如果中斷，再次切割由于熔融的氧化鐵不能及時排出去，厚板重新起割極為困難。2.2.1.4. 高

12、強鋼厚板切割的主要工藝措施（1）實現(xiàn)高強鋼厚板切割最主要的保證措施是向氣割區(qū)供給足夠且穩(wěn)定的氧氣，所需切割氧流量Q可按下式估算；Q=0.09-0.14t (t 為板厚)；（2）切割氧壓力（割炬進口處壓力）要調節(jié)適當，保證能及時把氧化物吹排出去。壓力宜高不宜過低，否則后拖量較大，出現(xiàn)割不透的現(xiàn)象；（3） 切割開始后，在切割過程中必須連續(xù)切割，嚴禁中途因氧氣或燃氣用盡而使切割中斷；（4） 為了保證有足夠的預熱溫度，最好采用乙炔氣體；（5）切割應采用等壓式割嘴或外混式割嘴，其中外混式割嘴切割效果較好，割嘴號碼為5-7號；（6）為了保證切割面的質量，應至少留有20-40mm切割引線。2.2.2. 鋼板

13、熱矯正在鋼構件的生產、制作、安裝過程中，不可避免地要對構件的某一部位進行熱矯正，試驗的目的是通過試驗的方法確定適合實際情況的鋼構件熱矯正的條件。熱矯正后測量鋼材屈服強度、抗拉強度、延伸率、Z向斷面收縮率，沖擊韌性，Z向拉伸性能。根據(jù)已有試驗論證和工程經驗，熱矯正條件為：64020min，并空冷。2.2.3. 高強鋼材的栓接高強鋼材連接件處對于螺栓本身無特殊要求，對摩擦面、螺栓排布及螺栓孔均有要求。摩擦面處理：高強鋼材連接節(jié)點摩擦面處理采用石英砂噴砂，其次為鑄鋼砂，確保達到良好的摩擦面處理效果，處理過的高強度螺栓連接摩擦面應立即采取保護措施，避免污染，連接處鋼板表面平整、無油污，孔邊無飛邊、毛刺

14、。高強鋼材的高強度螺栓連接處的鋼板表面處理方法及除銹等級應符合設計要求，使用前須由有資質的實驗檢測機構進行配套的高強度螺栓連接副和摩擦面抗滑移系數(shù)試驗。3. 高強鋼材安裝方案高強鋼材安裝與普通鋼材安裝類似，但在具體安裝過程，除焊接需特殊工藝施工外，還需注意以下問題：（1）高強鋼材現(xiàn)場安裝、吊裝所需的臨時連接板，卡碼板等措施件，條件允許的情況下盡量不設置臨時連接措施，必須需要時，應在工廠內完成，并按以下要求實施?，F(xiàn)場禁止在母材上焊接卡碼及連接板等臨時設施，如必須焊接，在焊前按照正式焊接要求，對母材進行預熱，預熱溫度150200。在切割臨時設施時，必須進行預熱（150200），避免傷及母材，如發(fā)生

15、該種情況，必須及時進行焊補，后打磨圓滑過渡。（2）在焊接過程中，嚴禁在母材上出現(xiàn)隨意打火或由于拖拉焊把或焊槍對母材造成的電弧擦傷。如發(fā)生該種情況，應立即報告技術人員，并采取措施進行焊補和打磨，預熱和后熱溫度同正式焊接。（3）高強鋼材對吊裝的精度要求更高，為保證構件連接處的焊接坡口尺寸，可以采取全尺寸預拼裝檢查的方法，確?，F(xiàn)場拼裝質量。（4）采用標準化的焊接操作平臺，平臺堅實穩(wěn)固，保證焊接過程中操作人員不受外界干擾，將外界環(huán)境對焊接的影響降到最低。4. 高強鋼材的焊接4.1. 高強鋼材的焊接特點高強鋼材的碳當量較高，而現(xiàn)場焊接變形控制和焊接操作難度較大。高級別III、IV類鋼材的厚板和超厚板的焊

16、接工藝要求十分嚴格，對焊接變形、焊接應力的控制較難，嚴防焊縫冷裂紋和母材層狀撕裂是焊接的重點。在現(xiàn)場焊接過程中，必須采取針對性的焊接技術措施，加強對焊接過程的控制，以及對焊接操作人員的管理。4.2. 高強鋼材與普通鋼焊接區(qū)別序號項目普通鋼材高強鋼材1母材準備切割面打磨出金屬光澤。切割面打磨去除淬硬層，打磨深度0.5mm。焊前宜對坡口兩側的母材進行無損檢測。2焊材焊條烘干后在大氣中的放置時間不超過4小時，重新烘干次數(shù)不超過2次。焊條烘干后在大氣中的放置時間不超過2小時，重新烘干次數(shù)不超過1次；焊劑烘干后在大氣中的放置時間不超過4小時。3接頭裝配可以根據(jù)GB50661的規(guī)定進行堆焊，以符合焊接間隙

17、的要求。嚴格按照焊接接頭的坡口尺寸要求裝配，并符合GB50661的驗收規(guī)范要求。4焊接環(huán)境在負溫環(huán)境下焊接，需按規(guī)范要求進行焊接防護和母材預熱。對焊接環(huán)境的要求更高，高強鋼材為保證焊接區(qū)域金屬的韌性，一般不宜在負溫環(huán)境下焊接。5預熱和道間溫度控制t2020t4040t606080t2020t4040t6060802060801002080100120150最低預熱溫度要求相對較低，道間溫度不低于預熱溫度。最低預熱溫度要求比普通鋼高4050，道間溫度不低于預熱溫度。6焊后消氫熱處理一般不做消氫處理。需要進行消氫處理。7引弧板引出板和襯墊坡口組裝間隙超過規(guī)范允許偏差規(guī)定但不大于較薄板厚度2倍或20

18、mm（取其較小值）時，可在坡口單側或兩側堆焊，使其達到規(guī)定的坡口尺寸要求。裝配質量要求更高，超出要求公差的坡口角度、鈍邊大小、間隙會影響焊接施工操作，影響焊縫內部焊接質量和接頭質量，同時會造成焊接收縮應力過大，易于產生延遲裂縫。8焊道尺寸控制焊道厚度相對較厚，具體按規(guī)范GB50661第7.10.4和焊接工藝評定的要求執(zhí)行。嚴格控制焊道尺寸和焊縫成形系數(shù)，有利于焊接熔池內的雜質析出，防止焊接熱裂紋。單道焊縫厚度不大于4mm。9焊件矯正熱矯正溫度700800。熱矯正溫度64015。10焊縫清根碳弧氣刨后的表面應光潔，無夾碳、粘渣等缺陷后方可進行焊接。高強鋼材在碳弧氣刨后，應使用砂輪打磨刨槽表面，去

19、除滲碳淬硬層及殘留熔渣后方可進行焊接。11臨時焊縫普通鋼厚板大于60mm時，臨時焊縫清除后應采用磁粉或滲透探傷方法對母材進行檢測，不允許存在裂紋等缺陷。對于高強鋼材，臨時焊縫清除后，應采用磁粉或滲透探傷方法對母材進行檢測，以確保母材中不殘留焊接裂紋或母材出現(xiàn)淬硬裂紋。12引弧和熄弧不應在焊縫區(qū)域外的母材上引弧和熄弧。母材的電弧擦傷應打磨光滑。不應在焊縫區(qū)域外的母材上引弧和熄弧。母材的電弧擦傷應打磨光滑，高強鋼材還應進行磁粉或滲透檢測，不允許存在裂紋等缺陷。13無損檢測普通鋼材產生焊接延遲裂紋的可能性很小，因此規(guī)定在焊縫冷卻到室溫進行外觀檢測后即可進行無損檢測。高強鋼材若焊接工藝不當則具有產生焊

20、縫延遲裂紋的可能性，且裂紋延遲時間較長，目前GB50661規(guī)定在24小時后進行檢測。4.3. 焊接性能試驗高強鋼材Q390、Q390GJ在國內已開始應用，但仍然屬于較新的材料，且焊接質量與具體的實施工藝密切相關，因此，對于采購的高強鋼材，除按照規(guī)范規(guī)定進行相關的復檢之外，在具體施工前將進行焊接性能試驗和焊接工藝評定。由于本工程高強鋼厚板交貨狀態(tài)為熱軋加正火或TMCP（Thermal Mechanical Control Process）狀態(tài)交貨，其焊接性特別是焊接冷裂紋敏感性的評估就尤為重要。為了制定合理的焊接工藝和流程，確定合適的預熱、后熱及焊接參數(shù)，故從材料焊接性試驗（熱影響區(qū)最高硬度試驗

21、、斜Y坡口冷裂紋試驗和焊接用插銷冷裂紋試驗）入手，開展本項目的高強鋼焊接工作。焊接性能試驗包括：4.3.1. 焊接冷裂紋敏感性試驗（1）熱影響區(qū)最高硬度試驗焊接熱影響區(qū)（HAZ）最高硬度試驗主要以測定焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向來評定鋼材的冷裂紋敏感性。1）試樣制備試驗按照焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗方法（GB 4675.5-84）的規(guī)定進行，將厚度為60mm的Q390材料用機械加工方法加工成厚度為20mm的試件，并保留一個原軋制面進行試驗。試樣形狀如圖所示：試樣形狀試件的尺寸如下表：施焊條件L（mm）B(mm)I(mm)常溫2007512510預熱200150125102） 試驗注意事項焊接前采取適當

22、的方法去除試件表面有害于焊接的水、油、鐵銹和過厚的氧化皮；如圖3所示，沿試件軋制表面的中心線焊出長12510mm的焊縫；試驗焊縫采取平焊位置焊接。3）硬度測定方法焊后至少經過12h才能測量試件的硬度，取樣后要盡快測試硬度；室溫下，如圖所示采用機械加工方法垂直切割焊縫的中部，然后在此斷面上取硬度的測量試樣，切割時，必須邊冷卻邊加工以免焊接熱影響區(qū)的硬度因斷面溫度的升高而降低；硬度測量試樣的檢測面經研磨后，再加以腐蝕。然后如圖所示，劃一條既切于熔合線底部切點O，又平行于試板軋制表面的直線，在此直線上每隔0.5mm進行室溫下載荷為10kg的維氏硬度的測定，切點O及其兩側各7個以上的點作為硬度的測定點

23、。硬度的檢測位置4） 試驗設計根據(jù)實際施工需要，本試驗分別采用埋弧焊和CO2氣體保護焊兩種焊接方法，具體焊接參數(shù)如表：焊接方法焊材規(guī)格（mm）焊接電流（I/A）焊接電壓（U/V）焊接速度（V/cm.min-1）熱輸入（E/KJ.cm-1）備注埋弧焊4.0570-66030-3535-5022-29CO2氣體保護焊1.2220-28028-3435-4512-20采用電加熱對試樣進行預熱，為了保證試件溫度的均勻性，當試件溫度達到要求后至少再保溫0.5h。要求后熱處理的試件，焊接完成后立即覆蓋石棉布保溫緩冷，經12h以上時間后打開取樣。根據(jù)預熱溫度的高低來檢驗焊縫熔合區(qū)硬度的大小，以此間接判斷鋼材

24、冷裂傾向。以60mm厚Q390高強鋼為例，設置的試樣如下表所示：試件設置試件編號焊接方法試件預熱溫度T/備注H390-M1埋弧焊常溫F5021-H10Mn2，4.0mmH390-M 2100H390-M 3150H390-M 4200H390-M 5250H390-M 6250+后熱H390-S1CO2氣體保護焊常溫ER50-6,1.2mmH390-S2100H390-S3150H390-S4200H390-S5250H390-S6250+后熱（2）斜Y坡口冷裂紋試驗斜Y坡口冷裂紋試驗主要是評定焊接熱影響區(qū)及焊縫金屬產生冷裂紋的傾向性。試驗按照GB4975.1-84斜Y坡口冷裂紋試驗方法的規(guī)定

25、進行。根據(jù)本項目需要，本試驗分別采用了埋弧焊和CO2氣體保護焊兩種焊接方法，對厚度60mm的高強鋼從不同預熱溫度進行試驗。1）試樣制備首先將厚度為60mm的Q390高強鋼用機械加工坡口，如圖所示。斜Y坡口試驗試件形狀和尺寸2） 試驗注意事項試件的拘束焊縫如下圖所示，開X型坡口。焊接試驗部位用比2 mm略大的塞片插入以保證試件間隙，焊完拘束焊縫后拆除塞片。要嚴格保證試板兩面點固焊的質量。把兩端各60mm范圍內先用焊縫固定，首先從背面焊第一層，然后再焊正面?zhèn)鹊牡谝粚?，注意不要產生角變形及未焊透，以下各層正面和背面交替焊接，直至焊完。焊縫坡口及試件在焊接試驗焊接之前要把在焊接拘束焊縫時所附著的飛濺物

26、清理干凈，并去除水滴，油，銹等。為此，首先可用適當?shù)募訜岱椒ㄇ宄砻嫠危椭?。待充分冷卻之后，用鋼絲刷或砂紙打磨坡口除銹，最后用丙酮洗凈。試驗焊縫采用埋弧焊或CO2氣體保護焊，但要注意焊接時引弧、熄弧方式并應離開拘束焊縫2-3mm。試驗焊縫在不同預熱溫度下施焊，為保證試件溫度的均勻性，采用電加熱進行預熱，達到預熱溫度后至少保溫2h。試驗焊縫的焊法3）試驗試樣設置根據(jù)實際施工需要，本試驗采用埋弧焊和CO2氣體保護焊兩種焊接方法進行試驗。焊后試樣需要靜止24h再檢測和解剖，具體焊接參數(shù)見下表。焊接方法焊材規(guī)格（mm）焊接電流（I/A）焊接電壓（U/V）焊接速度（V/cm.min-1）熱輸入（E/

27、KJ.cm-1）備注埋弧焊4.0570-66030-3535-5022-29CO2氣體保護焊1.2220-28028-3435-4512-20以高強鋼Q390為例，設置的試樣如表所示：試件編號焊接方法試件預熱溫度T/焊材備注X390-MY1埋弧焊100F5021-H10Mn2，4.0mm第一批（電加熱）X390-MY2150X390-MY3200X390-MY4200+后熱250*2hX390-SY1CO2氣體保護焊100焊絲ER50-6，1.2mmX390-SY2150X390-SY3200X390-SY4200+后熱250*2hX390-MY5埋弧焊100F5021-H10Mn2，4.0m

28、m第二批（火焰加熱）X390-MY6150X390-MY7200X390-MY8200+后熱250*2hX390-SY5CO2氣體保護焊100ER50-6,1.2mmX390-SY6150X390-SY7200X390-SY8200+后熱250*2h (3）插銷冷裂紋試驗采用插銷試驗方法研究在選用條件下被試鋼材的冷裂紋敏感性。試驗材料： 60mm厚度，Q390，材料Z向性能為Z25；試驗標準：焊接用插銷冷裂紋試驗方法GB9446-88；試驗溫度：常溫、常溫+后熱、100、150、200、200+后熱；試驗準則：斷裂準則。1）試樣制備本試驗采用環(huán)形缺口試樣。試樣為圓柱形，由被試的鋼材加工而成，須

29、注明插銷相對金屬纖維的取向或相對厚度方向的位置。環(huán)形缺口插銷試樣見圖所示：環(huán)形缺口插銷試樣的形狀和尺寸圖中：圓柱直徑 A=8mm（也可用6mm）；缺口深度 h=0.5mm；缺口角度 =40；缺口根部半徑 R=0.1mm；測試部分長度 在采用夾頭時需大于底板與夾頭厚度的總長。2）注意事項在測試部分和夾持部分之間要有圓角，插銷在底板孔中的配合尺寸為A；底板材料采用Q345B，厚度為20mm，尺寸為：200mm300mm，底板鉆孔數(shù)為3個，位置處于底板縱向中心線上，見圖：底板形狀和尺寸3）試驗過程將帶有缺口的試樣插入底板的孔中，并使帶缺口的一端端面與底板的表面齊平；在底板上熔敷一道焊，盡量使焊道中心

30、線通過插銷端面中心。該焊道的熔深應保證缺口位于熱影響區(qū)的粗晶區(qū)；通過熱電偶測定焊接接頭的熱循環(huán)，得到焊接接頭的冷卻時間 。插銷焊后在完全冷卻之前（100-150時），在插銷試驗機上給試樣加載，并保持恒定載荷進行試驗。室溫條件下測定時保持16h不斷的最大應力，預熱條件下測定時保持24h不斷的最大應力，即為臨界斷裂應力cr。4）試樣設置不預熱試驗時，試件的初始溫度為室溫；預熱試驗時，試件（插銷及整個底板）的初始溫度為預熱溫度。按照規(guī)定的焊接方法，嚴格控制焊接參數(shù)，焊道長100-150mm（同組試驗中焊道長相等）。焊道的焊接方向垂直于底板的縱向。根據(jù)工程需要本試驗采用埋弧焊和CO2氣體保護焊進行施焊

31、，參數(shù)見下表所示：焊接方法焊材規(guī)格（mm）焊接電流（I/A）焊接電壓（U/V）焊接速度（V/cm.min-1）熱輸入（E/KJ.cm-1）備注埋弧焊4.0570-66030-3535-5022-29CO2氣體保護焊1.2220-28028-3435-4512-20高強鋼Q390的試樣設置見表：試件編號焊接方法試驗條件所用焊材備注C390-M1埋弧焊常溫F5021-H10Mn2，4.0mmC390-M2100C390-M3150C390-M4200C390-M5常溫+后熱250*2h后熱前加載C390-M6200+后熱250*2h后熱前加載C390-S1CO2氣體保護焊常溫ER50-6,1.2m

32、mC390-S2100C390-S3150C390-S4200C390-S5常溫+后熱250*2h后熱前加載C390-S6200+后熱250*2h后熱前加載4.3.2. 負溫環(huán)境焊接接頭沖擊試驗根據(jù)已有的工程案例及試驗研究，高強鋼材負溫環(huán)境下焊接，熔合線沖擊韌性明顯下降，因此不允許在負溫環(huán)境下施焊，當環(huán)境溫度為負溫時，需搭設保溫棚，確保焊接環(huán)境溫度達到0以上?？紤]到重慶地區(qū)最冷月份的平均溫度一般在58攝氏度，負溫天氣極少出現(xiàn)，但為確保工程焊接質量，在正式施工前也將進行此試驗。4.3.3. 預熱層溫控制及后熱措施根據(jù)國內施工經驗和試驗的結果，不同板厚高強鋼材焊接，其預熱溫度都應相對于II，III

33、類鋼材提高，預熱溫度范圍在150200，層間溫度控制在150200。焊縫后熱是為了消氫，防止冷裂紋的產生。后熱溫度250300，恒溫2h，保溫時間按板厚計，0.5h/25mm，且不短于1h。4.4. 焊接工藝評定(1)焊接工藝評定根據(jù)鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50205-2001）和鋼結構焊接規(guī)范（GB50661-2011）第六章“焊接工藝評定”的具體條文進行。(2)焊接工藝評定要邀請業(yè)主、監(jiān)理參加，施焊過程中應做好各種參數(shù)的原始記錄工作。(3)焊接完畢后要對試樣進行標識、封存運送到檢驗單位。經檢測單位檢測合格后根據(jù)試驗結果出具檢測結果作為焊接工藝評定報告的主要附件。(4)根據(jù)現(xiàn)場記錄參

34、數(shù)、檢測報告確定出最佳焊接工藝參數(shù)，整理編制完整的焊接工藝評定報告并報有關部門審批認可。焊接工藝評定報告批準后，再根據(jù)焊接工藝報告結果制定詳細的工藝流程、工藝措施、施工要點等編制成焊接作業(yè)指導書用于指導高強鋼焊接作業(yè)。(5)正式施焊前還要將焊接作業(yè)指導書進行細化，對每個施焊項目進行焊接施工技術專項交底。4.5. 高強鋼材焊接工藝的實驗儀器和檢測設備高頻紅外碳硫分析儀1000KN微機控制電液伺服萬能試驗機沖擊試驗低溫儀金相顯微鏡洛氏硬度試驗機布氏硬度試驗機電子天平紅外測溫儀沖擊試樣缺口拉床沖擊試樣缺口投影儀數(shù)控車床電火花數(shù)控線切割機床電子引伸計金相試樣預磨機300J指針式金屬擺錘沖擊試驗機臥軸矩

35、臺平面磨床超聲波探傷儀磁粉探傷儀直讀光譜儀數(shù)控搖臂銑床4.6. 高強鋼材焊接4.6.1. 焊接基本要求(1)施工前，根據(jù)焊接形式有針對性地進行焊接工藝評定；(2)焊接前先對焊接坡口兩側的母材進行超聲波無損探傷檢測，同時用焊縫量規(guī)對焊縫的安裝組對情況進行仔細的檢查；(3)使用電加熱技術進行焊接預熱、后熱加熱保溫，保證鋼柱整體溫度同步均勻加熱和降溫；(4)焊接過程中采用分層、分道、對稱、同速退焊的方法進行施焊；(5)在整個焊接過程中，對構件的軸線進行跟蹤測量，如軸線有所偏移，應及時通過調整焊接順序和應用電加熱技術對鋼柱進行校正；(6)焊接完成24小時后采用超聲波無損探傷和磁粉探傷檢測焊縫的焊接質量

36、，同時在一個月內每隔7天對焊縫再次進行檢查，防止延遲裂紋的產生。4.6.2. 施工要點4.6.2.1. 焊接工藝參數(shù)正式焊接前根據(jù)工程結構特點、焊接部位、母材的牌號和焊接性能試驗制定有針對性的焊接工藝參數(shù)，并進行實驗，確定最佳的焊接工藝參數(shù)。焊接接頭的準備焊接前應認真檢查母材坡口的間隙是否超標，如有超標應在坡口表面用小熱輸入、多層、多道堆焊方法減小間隙，使坡口角度和間隙達到標準后方可正常施焊。檢查邊緣是否光滑，確保無影響焊接的割痕缺口，質量應符合GB502052001規(guī)范規(guī)定的規(guī)定，若發(fā)現(xiàn)問題應用磨光機認真打磨處理。焊接前對焊接坡口區(qū)域的母材進行超聲波檢查，確認母材內沒有缺陷，合格后方可進行焊

37、接。4.6.2.2. 焊接工藝技術要求（1）焊接接頭的裝配要求1）焊接坡口應按照焊接工藝評定結果進行開設，組裝后坡口尺寸允許偏差應符合下表規(guī)定：序 號項 目背面不清根背面清根1接頭鈍邊2mm-2無襯墊接頭根部間隙2mm+2mm-3mm3帶襯墊接頭根部間隙+6mm-2mm-4接頭坡口角度+5-5+5-52）接頭間隙中嚴禁填塞焊條頭、鐵塊等雜物；3）坡口組裝間隙偏差超過本表規(guī)定，但不大于較薄板厚度2倍或20mm（取其較小值）時，可在坡口單側或兩側板端堆焊并修磨平整或在間隙內堆焊填補后施焊；4）對接接頭的錯邊量不應超過規(guī)范的規(guī)定。當不等厚部件對接接頭的錯邊量超過3mm時，較厚部件應按不大于1：2.5

38、坡度平緩過渡；5）采用角焊縫及部分焊透焊縫連接的T型接頭，兩部件應密貼，根部間隙不應超過5mm；當間隙超過5mm時，應在待焊板端表面堆焊并修磨平整使其間隙符合要求；6）T型接頭的角焊縫連接部件的根部間隙大于1.5mm且小于5mm時，角焊縫的焊腳尺寸應按根部間隙值而增加；7）鋼襯墊應與接頭母材金屬的接觸面緊貼，實際裝配時控制間隙1.5mm，廠內坡口開設實景圖如下：焊接接頭端部引、熄弧板（2）引、熄弧板及襯墊焊條電弧焊和氣體保護電弧焊焊縫引弧板、熄弧板長度應大于25mm，埋弧焊引弧板、熄弧板長度應大于80mm。開設坡口為了確保完全熔透，單面焊接時在焊接坡口的反面加設襯墊。襯墊可采用金屬、焊劑、纖維

39、、陶瓷等。用于焊條電弧焊、氣體保護電弧焊和藥芯焊絲電弧焊焊接方法，襯墊板厚度不應小于4mm；用于埋弧焊方法的襯墊板厚度不應小于6mm。（3）定位焊1）定位焊焊縫要求應與正式焊縫的要求相同。2）定位焊縫厚度不應小于3mm，長度不應小于40mm，其間距宜為300-600mm。定位焊焊縫的焊接應避免在焊縫的起始、結束和拐角處施焊，弧坑應填滿，嚴禁在焊接區(qū)以外的母材上引弧和熄弧。定位焊尺寸參見下表要求執(zhí)行：母材厚度(mm)定位焊焊縫長度（mm）焊縫間距(mm)手工焊自動、半自動t204050506030060020t6050605070300600t605060701003006003）采用鋼襯墊的焊

40、接接頭，定位焊宜在接頭坡口內進行；對于雙面坡口焊縫，定位焊縫盡可能定在清根側，避免在焊接起始側坡口點焊。定位焊縫與正式焊縫應具有相同的焊接工藝和焊接質量要求；定位焊焊縫存在裂紋、氣孔等缺陷時，應完全清除。定位焊實景圖如下：定位焊實景圖如下：構件組裝點焊（4）引弧與熄弧當采用手工電弧焊和CO2氣保焊時焊縫兩端的引弧、熄弧長度應大于25mm，當板厚20mm時，引弧、熄弧長度還應不小于板厚的1.5倍。當采用埋弧焊時焊縫兩端的引弧、熄弧長度應大于60mm，若鋼板為超厚板時，則應根據(jù)焊接工藝評定確定的具體要求執(zhí)行。（5）預熱和層間溫度1）預熱溫度和道間溫度應根據(jù)鋼材的化學成分、接頭的拘束狀態(tài)、熱輸入大小

41、、熔敷金屬含氫量水平及所采用的焊接方法等綜合因素確定或進行焊接試驗確定；2）本工程為Q390材，鋼材類別屬類鋼材，鋼材采用中等熱輸入焊接時，最低預熱溫度宜符合下表的規(guī)定；鋼材類別接頭最厚部件的板厚t（mm）t2020t4040t6060t80t802060801001203）焊接過程中，最低道間溫度不應低于預熱溫度，焊接過程中的最大道間溫度不宜超過250；4）當環(huán)境溫度低于0時，應提高預熱溫度15-25；5）預熱及道間溫度控制應符合下列規(guī)定：焊前預熱及道間溫度的保持宜采用電加熱法和火焰加熱法；預熱的加熱區(qū)域應在焊縫坡口兩側，寬度應為焊件施焊處板厚的1.5倍以上，且不應小于100mm；預熱溫度測

42、量點應在焊接點各方向不小于75mm處；加熱及層間溫度控制實景圖如下：加熱及溫控操作（6）后熱保溫控制1）對于板厚40mm的對接接頭焊后立即進行后熱處理，后熱處理采用電加熱，加熱溫度應達到250-300，保溫時間為1.5-2.0min/mm，且1h，然后緩冷至常溫。2）對于厚板接頭，結構形狀不適用電加熱時，應對焊縫進行必要的火焰加熱，火焰加熱應均勻，同時作好溫度監(jiān)測，控制溫度250-300，并用保溫棉覆蓋予以緩冷；后熱保溫控制實景圖如下：后熱保溫（7）返修焊1）焊縫金屬和母材的缺欠超過相應的質量驗收標準時，可采用砂輪打磨、碳弧氣刨、鏟鑿或機械等方法徹底清除。對焊縫進行返修，應按下列要求進行：返修

43、前，應清潔修復區(qū)域的表面；焊瘤、凸起或余高過大，采用砂輪或碳弧氣刨清除過量的焊縫金屬；焊縫凹陷或弧坑、咬邊、未熔合、焊縫氣孔或夾渣等應在完全清除缺陷后進行焊補；焊縫或母材的裂紋應采用磁粉、滲透或其它無損檢測方法確定裂紋的范圍及深度，用砂輪打磨或碳弧氣刨清除裂紋及其兩端各50mm長的完好焊縫或母材，修整表面或磨除氣刨滲碳層后，并用滲透或磁粉探傷方法確定裂紋是否徹底清除，再重新進行焊補。對于拘束度較大的焊接接頭的裂紋用碳弧氣刨清除前，宜在裂紋兩端鉆止裂孔；焊接返修的預熱溫度應比相同條件下正常焊接的預熱溫度提高30-50，并采用低氫焊接方法和焊接材料進行焊接；返修部位應連續(xù)焊成。如中斷焊接時，應采取

44、后熱、保溫措施，防止產生裂紋。厚板返修焊宜采用消氫處理；焊接裂紋的返修，應由焊接技術人員對裂紋產生的原因進行調查和分析，制定專門的返修工藝方案后進行；2）返修焊的焊縫應按原檢測方法和質量標準進行檢測驗收，填報返修施工記錄及返修前后的無損檢測報告，作為工程驗收及存檔資料。焊后探傷（UT/MT）4.7. 焊接和焊接順序4.7.1. 焊接方法采用薄層多道窄擺幅焊接，單條焊縫長度大于500mm時需采取分段退焊法。每層、每道焊縫的焊道接頭應錯開50mm，避免焊縫中焊道搭接集中。嚴格控制單道焊縫的厚度和寬度，單道焊縫厚度應不大于4mm，擺動寬度不大于20mm。4.7.2. 焊接接頭的處理在分段退焊前一段焊

45、縫時，每一層焊接至前一區(qū)域分段處止焊，再退至下段與后一區(qū)域分段處起焊，焊接至前一段起焊處止。在某一段焊接前，需將前段焊縫起焊處和后一區(qū)域止焊處的焊接缺陷需用碳弧氣刨和砂輪清除干凈，并將接頭處處理成緩坡形狀，達到焊接要求，每一層的焊縫接頭必須錯開不小于50mm，以避免焊接缺陷的集中。4.7.3. 焊接順序焊接前，制定合理的節(jié)點焊接順序和整體焊接順序，減小焊接變形和焊縫的殘余應力?，F(xiàn)場安裝焊接一般根據(jù)結構平面圖形的特點，以對稱軸為界或以不同體形結合處為界分區(qū)，配合吊裝順序進行安裝焊接。（1）在吊裝、校正和栓焊混合節(jié)點的高強螺栓終擰完成若干節(jié)間以后開始焊接，以利于形成穩(wěn)定框架。（2）焊接時根據(jù)結構形

46、體特點選擇若干基準柱或基準節(jié)間，由此開始焊接主梁與柱之間的焊縫，然后向四周擴展施焊，以避免收縮變形向下一個方向累積。（3）一節(jié)柱各層梁安裝好后應先焊上層梁后焊下層梁，以使框架穩(wěn)固，便于施工。（4）栓焊混合節(jié)點中，應先栓后焊，以避免焊接收縮引起栓孔間位移。（5）柱-梁節(jié)點兩側對稱的兩根梁端應同時與柱相焊，既可減小焊接拘束度，避免焊接裂紋產生，又可防止柱的偏斜。（6）柱-柱節(jié)點焊接是由下層往上層順序焊接，由于焊縫橫向收縮，再加上重力引起的沉降，有可能使標高誤差累積，在安裝焊接若干柱節(jié)后應視實際偏差情況及時要求構件制作廠調整柱長，以保證高度方向的安裝精度達到設計和規(guī)范要求。（7）各種節(jié)點的焊接順序，

47、如H型柱，十字柱，矩形截面柱，圓管柱，H型鋼梁等，其焊接順序較為常見，不再贅述。4.8. 高強鋼材焊接施工操作要點4.8.1. 原材復驗焊接前，應對高強鋼材板逐張進行超聲波檢查，并按爐號進行化學成分和力學性能試驗；對焊材按生產批號進行化學成分和力學性能試驗。母材及焊材復驗合格后方可進行焊接工作。4.8.2. 焊前清理焊接前，對高強鋼材的熱切割面用角向磨光機打磨處理，打磨厚度不小于0.5mm，至露出原始金屬光澤。母材的焊接坡口及兩側3050mm范圍內，在焊前必須徹底清除氣割氧化皮、熔渣、銹、油、涂料、結露等影響焊接質量的雜質。4.8.3. 坡口形狀控制設計文件有明確要求的按設計要求進行，沒有明確

48、要求時按坡口角度35度，間隙8mm處理。焊前坡口尺寸檢查，檢查項目為間隙、錯邊、焊縫原始寬度3項，并作好原始記錄。4.8.4. 預熱、層間溫度及后熱溫度控制通過焊縫熱影響區(qū)最高硬度試驗、斜Y坡口焊接裂紋試驗和焊接冷裂紋插銷試驗等試驗確定了最低預熱溫度；為保證焊接的質量，減小焊接產生的應力，焊前預熱非常重要。為達到所需要的溫度，焊前預熱的預熱方式主要以電加熱為主，對局部電加熱無法加熱到的地方采用火焰加熱的方式進行。4.8.5. 預熱范圍應在焊縫兩側，加熱寬度應各為焊件待焊處厚度的1.5倍以上，且不小于100mm；返修焊縫預熱區(qū)域應適當加寬，以防止發(fā)生焊接裂紋。4.8.6. 測溫測溫采用紅外測溫儀

49、和接觸式測溫儀兩種，測溫點設置在距離焊縫兩側各75mm處。使用紅外測溫儀時，應注意測溫儀須垂直于測溫表面，距離不得大于20cm。層間溫度測溫點應在焊道起點，距離焊道熄弧端300mm以上。后熱溫度測溫點應在焊道表面。4.8.7. 焊接環(huán)境要求正溫焊接，當環(huán)境溫度為負溫時，需搭設保溫棚，確保焊接環(huán)境溫度達到0以上；當手工電弧焊超過8ms，CO2氣體保護焊超過2ms時應設防風棚等防風措施。4.8.8. 多層多道、窄焊道薄焊層的焊接方法焊接過程嚴格執(zhí)行多層多道、窄焊道薄焊層的焊接方法，單條焊縫長度超過500mm時需采取分段退焊法。每層每道焊縫的焊接接頭應錯開50mm，避免焊縫中焊道搭接集中。平、橫、仰

50、焊位禁止擺動焊接，單道焊縫厚度要求不大于4mm，以保證焊縫和熱影響區(qū)的冷彎和沖擊性能；立焊位時應嚴格控制焊槍擺動幅度，CO2焊控制在20mm范圍內，手工電弧焊控制在3d(d為焊條直徑)范圍內，焊槍的傾角限制為30；層間清理采用風動打渣機清除焊渣及飛濺物。4.8.9. 層溫控制焊接時焊縫分段焊接的長度，應控制在長度1m左右，需隨時對焊接焊縫進行測溫監(jiān)控，層間溫度應控制在不低于預熱時的溫度，但不得高于200；發(fā)現(xiàn)層溫過低時，必須立即進行加熱補償，待達到溫度后再進行焊接。同一焊縫應連續(xù)施焊一次完成，特殊情況下不能一次完成時應進行焊后的緩冷，再次焊接前必須重新預熱。焊接完成48h后進行無損檢測。4.8

51、.10. 后熱及保溫當整條焊縫全部焊接完成后，應立即放置電加熱設備，在放置電加熱設備的過程中，為了防止焊縫溫度的降低應先用火焰加熱法對焊縫進行補償加熱，保證整個焊縫的溫度不低于焊接過程中的最高層間溫度。當電加熱器的溫度升高到150以上時，停止火焰加熱換為電加熱對整個焊縫整體加熱，從而保證焊縫的均勻收縮，減少焊縫分段焊接的收縮產生的應力。后熱溫度應控制在不底于250，加熱到所需溫度后衡溫120分鐘，后熱完成立即用巖棉被保溫緩冷。4.8.11. 其它注意事項（1）在開始施焊前，應對參焊人員進行詳細的交底，并對焊接人員明確其所在的焊接部位；（2）在焊接過程中，應準備至少兩臺備用焊機，以防止某臺焊機出

52、現(xiàn)故障后立即有焊機投入使用而不至于某一焊接部位停焊；（3）在焊接過程中，每一個班組應準備至少一名焊工，以防止某焊工發(fā)生不可預見的緊急情況后，立即有人投入焊接而不至于某一焊接部位停焊；（4）在整個焊接過程中，安排專人全程進行監(jiān)護，一來對焊接質量進行監(jiān)督，二來對焊接工人進行防護，以免發(fā)生意外。同時，監(jiān)護人員還要認真、詳細地做好焊接過程中各項參數(shù)的記錄。（5）若在夏季焊接，由于天氣炎熱，焊接時焊工都在封閉的環(huán)境中施焊，在焊接過程中應對焊接工人做好防暑降溫的后勤保障。4.9. 質量控制4.9.1. 防止焊接變形及應力的措施（1）采用分層、分道退焊的方法進行施焊。（2）分區(qū)域多機對稱焊接。在焊接過程中首先選用技能優(yōu)秀的焊工，在對稱位置的兩名焊工，應盡量保持同時、同速施焊，并選擇相同的焊接電流參數(shù)及每層的焊接厚度，保證相同的焊接熱輸