CN102085602A

CN102085602A - 低温环境下钢结构厚板焊接施工方法

Info

Publication number: CN102085602A
Application number: CN 201110005893
Authority: CN
Inventors: 沈建东; 沈龙; 沈虎; 胡杰; 白三峰; 沈勇
Original assignee: ANHUI KUAYU STEEL STRUCTURE PROJECT Co Ltd
Current assignee: ANHUI KUAYU STEEL STRUCTURE PROJECT Co Ltd
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2011-06-08

Abstract

本发明公开了低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，这种施工方法依次进行先预热、定位焊、再预热和正式焊接的操作。本发明通过选择合理的焊材，严格控制焊接工艺中的预热温度、层间温度和焊接热输入，并对焊完的焊口进行后热和采用保温等措施，有效地避免了低温环境下焊接冷裂纹的产生，在低温焊接钢结构时，最显著的特点是焊接接头具有很大的冷却速度。

Description

低温环境下钢结构厚板焊接施工方法

技术领域：

本发明主要涉及焊接领域，尤其涉及一种低温环境下钢结构厚板焊接施工方法。

背景技术：

随着建筑钢结构工程的施工越来越多，低温环境下钢结构工程中的低温焊接施工的情况也越来越多，钢结构工程中的低温焊接(即在冬季施工)一直是学术界和工程界共同关注的课题。钢结构低温焊接对焊缝金属危害的直接表现特征就是出现裂纹和工作状态下发生脆断，控制不好就会导致焊接质量下降甚至造成不安全隐患，因此受到各方面的高度重视。

在低温的环境下施焊，随着钢结构厚板厚度的增加，大大增加了焊接区域的应力和冷却速度，加之钢材中一些合金元素的影响，增加了形成冷裂纹的危险性。在低温焊接条件下，在焊接接头区域产生内拘束应力(热应力和相变应力)和外拘束应力(结构强度、焊接顺序、受载情况等所造成的应力)，当拘束力增加，超过临界拘束应力后，会导致裂纹的产生。当焊缝快速冷却时，近缝区的奥氏体将转变为马氏体，而马氏体是一种脆硬的组织，发生断裂时消耗较低的能量，易形成和扩展裂纹。因而在焊接过程中需采取合理的措施来防止裂纹产生，确保焊接接头的塑性和韧性。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，这种方法可以有效防止裂纹的产生，并能保证焊接接头的塑性和韧性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：依次按以下步骤进行：

(1)、在0-15℃的低温环境下，首先对钢结构厚板上待进行定位焊焊接的部位进行先预热处理：所述先预热处理采用气体火焰预热的方法，其预热范围是定位焊焊缝两边各大于100mm的区域范围，预热温度为100-300℃；

(2)、先预热处理结束后，对钢结构厚板进行定位焊处理，定位焊焊缝的长度为50-100mm；

(3)、定位焊结束后，对钢结构厚板上待进行正式焊接的部位进行再预热处理处理，所述再预热处理采用气体火焰加热或电炉板加热的方法，其预热范围是正式焊接焊缝两边各大于100mm的区域范围，预热温度为100-300℃；

(4)、再预热处理结束后，对钢结构厚板进行正式焊接，正式焊接时要连续施焊，中间不停顿，钢结构厚板之间的温度为100-250℃；

(5)、正式焊接结束后，进行后热或保温处理。

所述的低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：依次按以下步骤进行：

(1)、在0-15℃的低温环境下，首先对钢结构厚板上待进行定位焊焊接的部位进行先预热处理：所述先预热处理采用气体火焰预热的方法，其预热范围是定位焊焊缝两边各大于100mm的区域范围，预热温度为250℃；

(2)、先预热处理结束后，对钢结构厚板进行定位焊处理，定位焊焊缝的长度为80mm；

(3)、定位焊结束后，对钢结构厚板上待进行正式焊接的部位进行再预热处理处理，所述再预热处理采用气体火焰加热或电炉板加热的方法，其预热范围是正式焊接焊缝两边各大于100mm的区域范围，预热温度为200℃；

(4)、再预热处理结束后，对钢结构厚板进行正式焊接，正式焊接时要连续施焊，中间不停顿，钢结构厚板之间的温度为200℃；

(5)、正式焊接结束后，进行后热或保温处理。

所述的低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：正式焊接结束后，钢结构厚板厚度≤40mm时进行保温处理：采用岩棉包裹焊接接头，自然冷却；钢结构厚板厚度≥40mm时先进行后热处理，后热温度为250-350℃，后热处理时间为1-2h，再采用岩棉保温缓冷。

所述的低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：所述先预热处理和再预热处理时的测温点均设置在焊缝坡口底部垫板中心。

所述的低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：所述定位焊以及正式焊接均采用低氢型焊接材料。

其中对于定位焊的具体要求如下：

1)、由于定位焊的焊缝长度短，冷却速度较快，导致定位焊的焊缝比正式焊接的焊缝更容易出现淬硬组织或裂纹，而且定位焊焊缝产生的拘束度比正式焊缝产生的拘束度大，所以定位焊的焊接要求更加严格。

2)、根据环境温度和钢结构厚板的板厚确定定位焊前的预热温度和预热方法，其预热温度见表1，预热范围大于100mm，采用火焰预热。

表1定位焊前的先预热温度

3)、定位焊焊接时采用低氢型焊接材料。

4)定位焊严格按照《建筑钢结构焊接规程》中的参数进行，定位焊时应适当加大电流，减慢焊速，以提高焊接热输入。同时，适当增大点固焊缝截面和长度，定位焊的长度控制在50-100mm。

5)、定位焊的焊接质量与正式焊接的焊接质量要求相同，不准有裂纹、夹渣、气孔等缺陷，并且正式焊接前将定位焊两侧50mm预留，待接头其余焊缝完成后将定位焊焊缝用碳弧气刨去除，最后一遍盖面焊一次性完成，保证焊缝的美观。

6)、定位焊应尽量选择间隙小的位置，以减少焊接收缩应力。

对于再预热的具体要求如下：

根据环境温度和钢结构厚板的板厚确定预热温度和预热方法，预热温度与先预热相同。

1)、使用气体火焰加热或电炉板加热的方法进行预热。采用电炉板加热方式进行预热的构件，应进行伴随预热，层间温度不得低干预热温度，Q345钢不超过250℃。采用火焰加热的主要目的是烤干焊接区域水气，实现正温焊接。

2)、再预热时，在钢结构厚板正面加热，测温点设置在焊缝坡口底部垫板中心。

3)、焊接母材厚度不一致时，以较厚的母材板厚为标准决定预热温度。

进行定位焊和正式焊接时，对于焊接操作的要求：

1)、使用低氢型焊接材料，例如E5016、E5017类型的焊条。

2)、采用低氢型的焊接方法，例如CO2气体保护焊可获得低氢型焊缝。

3)、控制焊接工艺参数，严格按照《建筑钢结构焊接规程》中的规定进行，不得过小或过大。

4)、焊接时保持层间温度在预热温度和250℃之间，防止由于过冷或过热使焊缝金属和热影响区发生硬化和出现粗大组织，加大裂纹倾向。

5)、每道焊缝应连续焊完，避免中断。

6)、采用合理的焊接顺序，以减少焊接应力。

7)、在焊接区域内设置工棚，防止雨雪和风对焊缝产生影响。

进行定位焊和正式焊接时，对于焊接设备防护如下：

(1)、焊机摆放在防护棚内，使焊机尽量接近在常温状态下工作。

(2)、使用气瓶前，气瓶应尽可能集中存放，在气瓶存放棚应设有加热装置，确保气体随用随有；气瓶在使用时，应放置在焊机棚内，实现正温管理。保证液态气正常气化，使保护气体稳定通畅。

对于焊接材料的要求如下：

(1)、保护气体应使用纯度为99.9％的CO2气体，以保证焊接接头的抗裂性能。

(2)、药芯焊丝使用过程中应采取防潮措施，焊机上的焊丝防护罩必须保持完好，未用完的焊丝应及时送回焊材库，防止受潮。

对于焊接条件具体要求如下：

(1)、低温焊接环境温度范围为0--15℃。低于-15℃，需停止焊接作业。

(2)、低温焊接时必须搭设防风装置。

(3)、高空焊接作业时，防风装置应严密保温，特别是防风棚底部应密实，防止沿焊道形成穿堂风。

(4)、雪天及雪后进行作业时，焊缝两端1m处，应设置密封装置，防止雪水进入焊接区域。

焊后检查

焊接区域缓慢冷却后对焊缝外观进行检查，主要检查有无延迟裂纹产生及热影响区变形，然后对表面进行磁粉或渗透探伤，合格后进行超声波探伤。需要注意的是在进行超声波探伤检查时应使用油质耦合剂，不应使用水质耦合剂，以防钢结构结冻。

本发明的优点是：

本发明通过选择合理的焊材，严格控制焊接工艺中的预热温度、层间温度和焊接热输入，并对焊完的焊口进行后热和采用保温等措施，有效地避免了低温环境下焊接冷裂纹的产生，在低温焊接钢结构时，最显著的特点是焊接接头具有很大的冷却速度，低温焊接过程中应严格遵守《建筑钢结构焊接规程》的规定。

具体实施方式：

低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，依次按以下步骤进行：

(5)、正式焊接结束后，进行后热或保温处理。

正式焊接结束后，钢结构厚板厚度≤40mm时进行保温处理：采用岩棉包裹焊接接头，自然冷却；钢结构厚板厚度≥40mm时先进行后热处理，后热温度为250-350℃，后热处理时间为1-2h，再采用岩棉保温缓冷。

先预热处理和再预热处理时的测温点均设置在焊缝坡口底部垫板中心。

定位焊以及正式焊接均采用低氢型焊接材料。

Claims

1.低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：依次按以下步骤进行：

（2）、先预热处理结束后，对钢结构厚板进行定位焊处理，定位焊焊缝的长度为50-100㎜；

（3）、定位焊结束后，对钢结构厚板上待进行正式焊接的部位进行再预热处理处理，所述再预热处理采用气体火焰加热或电炉板加热的方法，其预热范围是正式焊接焊缝两边各大于100mm的区域范围，预热温度为100-300℃；

（4）、再预热处理结束后，对钢结构厚板进行正式焊接，正式焊接时要连续施焊，中间不停顿，钢结构厚板之间的温度为100-250℃；

（5）、正式焊接结束后，进行后热或保温处理。

2.根据权利要求1所述的低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：依次按以下步骤进行：

（2）、先预热处理结束后，对钢结构厚板进行定位焊处理，定位焊焊缝的长度为80㎜；

（3）、定位焊结束后，对钢结构厚板上待进行正式焊接的部位进行再预热处理处理，所述再预热处理采用气体火焰加热或电炉板加热的方法，其预热范围是正式焊接焊缝两边各大于100mm的区域范围，预热温度为200℃；

（4）、再预热处理结束后，对钢结构厚板进行正式焊接，正式焊接时要连续施焊，中间不停顿，钢结构厚板之间的温度为200℃；

（5）、正式焊接结束后，进行后热或保温处理。

3.根据权利要求1所述的低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：正式焊接结束后，钢结构厚板厚度≤40mm时进行保温处理：采用岩棉包裹焊接接头，自然冷却；钢结构厚板厚度≥40mm时先进行后热处理，后热温度为250-350℃，后热处理时间为1-2h，再采用岩棉保温缓冷。

4.根据权利要求1所述的低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：所述先预热处理和再预热处理时的测温点均设置在焊缝坡口底部垫板中心。

5.根据权利要求1所述的低温环境下钢结构厚板焊接施工方法，其特征在于：所述定位焊以及正式焊接均采用低氢型焊接材料。