冬季焊接施工設計方案與對策

本鋼北臺2#高爐工程冬季焊接施工技術措施編制人：霍小帥日期：2012.9.25審核人：于波洋日期：2012.9.25審批人：廖從宣日期：2012.9.25XX二十冶金結本鋼高爐工程部2012年9月25日1、編制說明：由于2#高爐工程面臨冬季施工階段，而本工程任務緊、工作量大，焊接施工涉及所有鋼構造安裝部位，屬于特殊工序。根據多年氣象觀測，省平均入冬時間為10月20日，常年持續(xù)時間為179天，最早入冬時間在10月8日，最晚入冬時間為11月6日，局部每年冬季降有大雪。冬季主要的氣候特點是：干冷且為期漫長。根據鋼構造的施工特點，并結合本工程的實際情況，在冬季施工中把焊接工作為控制重點。我單位特編寫此專項技術措施，認真做好焊前準備，格控制施焊過程，把焊接質量，以確保該工程整體質量。2、工程概況：2#高爐工程由我單位負責施工的，需要大量使用焊接的，且需要冬季施焊的主要部位包括：高爐爐體工藝鋼構造安裝、高爐爐體框架工藝鋼構造安裝、高爐爐體設備安裝、高爐爐身軟水及高壓冷卻水管道系統(tǒng)安裝、風口平臺工藝鋼構造安裝、粗煤氣系統(tǒng)工藝鋼構造安裝、主膠帶上料通廊工藝鋼構造安裝、出鐵場主體鋼構造安裝、熱風主管及熱風圍管工藝鋼構造、出鐵場除塵管道支架等。高爐殼體材質為BB503高爐爐殼專用鋼材、高爐主體框架材質為Q345B、重力除塵外殼體材質為Q345B、上升下降管材質為Q235B、所有平臺梁及平臺鋪板材質為Q235B，所有欄桿材質均為Q235A、其它支架吊掛材質均為Q235B。在此次冬季施工過程當中主要涉及到的焊條類型主要有E4303、E4316、E5016，氣保焊絲主要使用ER50-6。3、編制依據：中冶京誠工程技術XX設計圖及施工詳圖4.1、焊接材料4.1.1電焊條、二氧化碳氣體保護焊絲、都應有出廠質量證明書。鋼構造常用鋼材所對應的焊材見下表。一般焊接材料選用鋼材強度等級σ〔MPa〕鋼號手弧焊焊條埋弧焊CO2氣體保護焊焊絲焊劑焊絲235Q235E4303E4316H08AH08MnAHJ431H10MnSiH08MnA345Q345E5016不開坡口對接H08A中板開坡口對接H08MnAH10Mn2H10MnSi厚板深坡口H10Mn2HJ431HJ350H08Mn2Si20#鋼管E4316E4303H08Mn2SiH08MnSi4.1.2對各種焊材入庫前都要進展格的質量檢查并應符合以下要求：①氣割所用氧氣純度不低于99.5%；乙炔氣純度不低于96.5%；二氧化碳氣體保護焊所用二氧化碳氣純度不低于99.5%，且含水量應小于0.05%，焊接重要構造時，其含水量應小于0.005%。②電焊條的偏心度、藥皮強度、藥皮耐潮度等應符合要求。③二氧化碳氣體保護焊絲外表應光滑平整、焊絲的鍍銅層均勻結實、焊絲的挺度應能使焊絲均勻連續(xù)送進。4.1.3各種焊材應在枯燥通風良好的焊材倉庫中存放，并應按種類、牌號、批號、規(guī)格、入庫時間分類堆放，每垛應有明確的標志，不得混放。4.1.4發(fā)放、烘干焊條和焊劑要有專人負責，要有焊條、焊劑烘干記錄、領取和發(fā)放記錄。4.1.5當天剩的焊條、焊劑，應分別放入保溫箱貯存，不得露天過夜存放。4.1.6焊條分酸性和堿性焊條，堿性焊條又稱低氫型焊條，這種焊條的藥皮有較強的吸潮性能，空氣的相對濕度高于65%以上時，藥皮就開場吸潮，吸潮時間超過4h以上的焊條，在電弧的高溫作用下，熔敷金屬中的擴散氫升高，焊縫金屬中就容易生成氫白點、氫氣、氫型裂紋和氫脆等缺陷，因此焊接材料應儲存在濕度低于60%以下，且通風良好的倉庫，使用前應按有關規(guī)定進展烘干。但重復烘干的次數不宜過多，烘干次數過多，藥皮中鐵合金容易氧化，分解硅酸鹽，易老化變質，影響焊接質量。焊條銹蝕、油污，在高溫作用下也會分解出氫和其它氣體，使焊縫產生氣等其他缺陷。4.2、焊工4.2.1施焊人員必須具有特殊工種作業(yè)操作證，并且合格證在有效期；停焊時間達6個月及以上，應重新考核。4.2.2施焊人員應有良好的工藝作風，格按照相關規(guī)定進展焊接，并認真實行質量自檢。4.2.3焊工在施焊前應認真熟悉作業(yè)指導書，凡與作業(yè)指導書要求不符時，焊工應拒絕施焊。當出現重大質量問題時，應及時報告技術人員，不得自行處理。4.3、焊接高爐鋼構造安裝在冬季施工階段焊接法主要為：二氧化碳氣體保護焊和手工電弧焊。4.3.1一般施工法及要求①焊縫清潔應將焊縫及其附近泥土、水、油污等雜質清理干凈確保焊接質量。②焊縫坡口及間隙認真檢查構件坡口和間隙是否符合要求。不符合要求的應及時修整或重新組裝，絕對不允在焊縫之間加金屬填充物。填充物的主要危害是容易造成未焊透、夾渣等缺陷。③焊縫的引弧板及收弧板在焊接對接焊縫和組合焊縫時應在焊縫的兩端設置引弧板和收弧板，其材質和坡口型式與被焊工件一樣，手弧焊引弧板和收弧板長度應>60mm,寬度應>50mm。埋弧自動焊的引弧〔收弧〕板長度應>150mm④殼體焊接時，立縫和環(huán)縫采用二氧焊或手把焊?？v縫下部接引弧板，厚度與母材一樣，當兩帶殼體安裝時，應先把縱縫焊完，再焊環(huán)縫，防止三向應力，破壞焊縫或母材；環(huán)縫焊接時，實施分段分層退步反向焊。當母材為雙鏟坡口時，正面焊完，反面用碳弧氣刨清根；⑤定位焊必須由持相應焊工合格證的焊工施焊，所用焊接材料必須與正式施焊相當。定位焊焊縫應與最終焊縫有一樣的質量要求。鋼襯板的定位焊宜在接頭坡口焊接，定位焊焊縫厚度不宜超過設計焊縫厚度的2/3，定位焊焊縫長度宜大于40mm，間距宜為500－600mm，并應填滿弧坑。定位焊預熱溫度應高于施焊溫度。當定位焊焊縫上有氣或裂紋時，必須去除后重焊。⑥多層焊〔埋弧橫焊和手工焊〕時應連續(xù)施焊，每一焊道焊接完成后應及時清理焊渣及外表飛濺物，發(fā)現影響焊接質量的缺陷時，應去除后可重焊。遇到中斷施焊的情況，應采取適當的后熱、保溫措施，再次焊接時重新預熱溫度要高于初始預熱溫度。坡口底層焊道采用焊條手工電弧焊時宜使用不大于Ф4mm的焊條施焊，底層根部焊道的最小尺寸應適宜，但最大厚度不應超過6mm。⑦焊接過程中不得在焊道以外的母材外表引弧〔熄弧〕。在焊縫以外的母材上引弧是一種不良的的操作習慣，容易燒傷母材留下缺口，導致應力集中，使鋼材韌性值下降，影響疲勞強度，特別是低合金構造鋼對此更為敏感。⑧雪天時，制止露天焊接。構件焊區(qū)外表潮濕或有水時，必須清理干凈可施焊。4.3.2焊前預熱和焊后處理①板材厚度大于50mm的碳素構造鋼和厚度大于36mm的低合金構造鋼,施焊前應進展預熱,焊后應進展后熱.預熱溫度宜控制在100-150②在負溫下焊接時：含碳量≤0.35%的碳素鋼,厚度t≥34mm,預熱溫度130-180οC；16Mn鋼厚度t≥30mm,預熱溫度130-180③預熱區(qū)在焊道兩側,其寬度應各為焊件厚度的2倍以上,且不小于100mm④對需要進展后熱處理的的焊縫,應在焊接完畢后焊縫金屬沒有完全冷卻的時候立即進展。⑤焊縫部出現不允缺陷,需要用磨光機或碳弧氣刨認真磨出缺陷進展返修,但焊縫同一部位返修次數不得超過二次,如超過二次必須經負責焊接的技術人員核準后,再按返修工藝進展操作。4.3.3二氧化碳氣體保護焊①二氧化碳氣體保護焊焊接時應在氣瓶口添加預熱器，防止在焊接過程中產生冰塊，使氣體不流通而產生氣等缺陷。②二氧化碳氣體保護焊，焊前要進展放水處理，當瓶氣體壓力低于1.0MPa時,應停頓使用。③二氧化碳氣體保護焊，焊縫在引弧〔收弧〕板上的引出長度應大于20mm④二氧化碳氣體保護焊焊接時，焊槍的焊嘴與母材之間的距離應不超過10mm。⑤風速超過2米時應采取擋風措施〔用棚布遮檔〕。⑥二氧化碳氣體保護焊的焊接參數見下表。角焊縫二氧化碳氣體保護焊焊接參數接頭型式板厚〔mm〕焊絲直徑〔mm〕焊接電流(A)電弧電壓(V)焊接速度(m/min)氣體流量(1/min)焊腳尺寸(mm)備注水平角焊≥51.6260-28027-290.33-0.4316-185-6焊一層≥52.0280-30028-300.43-0.4716-185-6焊一層61.2230230.5510-156.0焊一層61.6300-32037.50.55205.0焊一層61.636039-400.58205.0焊一層62.0340-350350.58205.0焊一層81.6390-400410.5520-256.0焊一層搭接角焊4.51.2210220.5010-154.0焊一層61.2270260.5010-155.0焊一層81.2320320.5010-156.0焊一層4.3.4手工電弧焊①鋼構件正溫制作負溫安裝時，應根據環(huán)境溫度的差異考慮構件收縮量，并在施工中將偏差進展調整。②焊條烘焙：焊條往往會因吸潮而使工藝性能變壞，造成電弧不穩(wěn)、飛濺增大，并容易產生氣、裂紋等缺陷。因此，焊條使用前必須格烘干。一般焊條：E4303的烘干溫度為150-200℃，時間1-2小時；E5016的烘干溫度為300-370℃，時間2小時；烘干后放在100-150℃的保溫箱，隨用隨取。③焊接時要把焊條放在保溫筒中并插上電源，隨用隨取。焊條由保溫筒取出到施焊的時間：堿性焊條不宜超過2小時；酸性焊條不宜超過4小時。否那么應重新烘干后再用，但焊條烘干次數不宜超過二次。④負溫下對9mm以上鋼板焊接時應采用多層焊接，焊縫由下向上逐層堆焊，每條焊縫一次焊完，如焊接中斷，在再次施焊之前先去除焊接缺陷后重新預熱。禁在焊接母材上引弧。⑤鋼構造現場焊接安裝時，如遇雪天或刮風天氣，必須搭設防護棚。不合格的焊縫鏟除重焊。⑥手工電弧焊，焊縫在引弧〔收弧〕板上的引出長度應大于20mm⑦手工電弧焊，焊條直徑與電流匹配見下表焊條直徑與電流匹配焊條直徑(mm)Ф1.6Ф2.0Ф2.5Ф3.2Ф4.0電流(A)25-4040-6050-80100-130160-210注：立、橫、仰焊電流應比平焊電流小10%左右，低氫型焊條電流比普通焊條電流大10%左右。在坡口處底層焊道規(guī)定用不大于φ3.2的焊條打底，這是對手工電弧焊提出的，因坡口根部是斜面，如果用直徑較大的焊條打底，容易在尖角以上處起弧形成焊道的尺寸過大，焊縫在收縮過程中抗裂性降低，影響底層焊縫質量。用φ3.2的焊條打底就能獲得較好效果。5、焊接質量檢驗5.1焊縫外觀檢查①普通碳素構造鋼應在焊接冷卻到工作環(huán)境溫度、低合金構造鋼應在焊接24小時后可進展外觀檢查。②焊縫外觀的焊波應均勻,不得有裂紋、未熔合、夾渣、焊瘤、咬邊、燒穿、弧坑和針狀氣等缺陷，焊接區(qū)域無飛濺殘留物。焊縫外觀檢驗質量標準見下表焊縫外觀檢驗質量標準項次項目焊縫質量標準一級二級三級1氣不允不允直徑小于或等于1.0mm的氣在1002咬邊不允深度不超過0.5mm深度不超過0.5mm③焊縫的焊接尺寸應符合規(guī)要求，非熔透組合焊縫和角焊縫、對接焊縫和組合焊縫見下表非熔透組合焊縫和角焊縫外形尺寸的允偏差序號項目示意圖允偏差〔mm〕K≤6K>61焊腳尺寸〔K〕+1.50+3.002角焊縫余高〔C〕+1.50+3.00對接焊縫和組合焊縫的外形尺寸及允項次工程示意圖允偏差(mm)一級二級三級1焊縫余高Cb<201.5+0.5-1.01.5土1.02.0土1.5b≥202.0-1.5+