本钢北台2#高炉工程
冬季焊接施工技术措施
编制人：霍小帅日期：2012.9.25
审核人：于波洋日期：2012.9.25
审批人：廖从宣日期：2012.9.25
天津二十冶金结本钢高炉项目部
2012年9月25日
1、编制说明：
由于2#高炉工程面临冬季施工阶段，而本工程任务紧、工作量大，焊接施工涉及所有钢结构安装部位，属于特殊工序。根据多年气象观测，辽宁省平均入冬时间为10月20日，常年持续时间为179天，最早入冬时间在10月8日，最晚入冬时间为11月6日，本溪局部每年冬季降有大雪。冬季主要的气候特点是：干冷且为期漫长。根据钢结构的施工特点，并结合本工程的实际情况，在冬季施工中把焊接工作为控制重点。我单位特编写此专项技术措施，认真做好焊前准备，严格控制施焊过程，严把焊接质量，以确保该工程整体质量。
2、工程概况：
2#高炉工程由我单位负责施工的，需要大量使用焊接的，且需要冬季施焊的主要部位包括：高炉炉体工艺钢结构安装、高炉炉体框架工艺钢结构安装、高炉炉体设备安装、高炉炉身软水及高压冷却水管道系统安装、风口平台工艺钢结构安装、粗煤气系统工艺钢结构安装、主胶带上料通廊工艺钢结构安装、出铁场主体钢结构安装、热风主管及热风围管工艺钢结构、出铁场除尘管道支架等。
高炉壳体材质为BB503高炉炉壳专用钢材、高炉主体框架材质为Q345B、重力除尘内外壳体材质为Q345B、上升下降管材质为Q235B、所有平台梁及平台铺板材质为Q235B，所有栏杆材质均为Q235A、其它支架吊挂材质均为Q235B。
在此次冬季施工过程当中主要涉及到的焊条类型主要有E4303、E4316、E5016，气保焊丝主要使用ER50-6。
3、编制依据：
3.1、中冶京诚工程技术有限公司设计图及施工详图
3.2、《炼铁工艺炉壳体结构技术规范》GB50567-2010
3.3、《高炉炉壳技术条件》TB4076-91
3.4、《炼铁机械设备工程安装验收规范》GB50372-2006
3.5、《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
3.6、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
3.7、《建筑工程钢结构焊接规程》JGJ81-2002
3.8、《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分析》GB11345
3.9、辽宁省地方标准—建筑安装工程施工技术操作规程
4、主要焊接工艺
4.1、焊接材料
4.1.1电焊条、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下表。
一般焊接材料选用
4.1.2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%。
②电焊条的偏心度、药皮强度、药皮耐潮度等应符合要求。
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。
4.1.3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。
4.1.4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。
4.1.5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。
4.1.6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。
4.2、焊工
4.2.1施焊人员必须具有特殊工种作业操作证，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。
4.2.2施焊人员应有良好的工艺作风，严格按照相关规定进行焊接，并认真实行质量自检。
4.2.3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，不得自行处理。
4.3、焊接
高炉钢结构安装在冬季施工阶段焊接方法主要为：二氧化碳气体保护焊和手工电弧焊。
4.3.1一般施工方法及要求
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。
②焊缝坡口及间隙认真检查构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。
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。
④壳体焊接时，立缝和环缝采用二氧焊或手把焊。纵缝下部接引弧板，厚度与母材相同，当两带壳体安装时，应先把纵缝焊完，再焊环缝，避免三向应力，破坏焊缝或母材；环缝焊接时，实施分段分层退步反向焊。当母材为双铲坡口时，正面焊完，背面用碳弧气刨清根；
⑤定位焊必须由持相应焊工合格证的焊工施焊，所用焊接材料必须与正式施焊相当。定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求。钢衬板的定位焊宜在接头坡口内焊接，定位焊焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，定位焊焊缝长度宜大于40mm，间距宜为500－600mm，并应填满弧坑。定位焊预热温度应高于施焊温度。当定位焊焊缝上有气孔或裂纹时，必须清除后重焊。
⑥多层焊（埋弧横焊和手工焊）时应连续施焊，每一焊道焊接完成后应及时
清理焊渣及表面飞溅物，发现影响焊接质量的缺陷时，应清除后方可重焊。遇到中断施焊的情况，应采取适当的后热、保温措施，再次焊接时重新预热温度要高于初始预热温度。坡口底层焊道采用焊条手工电弧焊时宜使用不大于Ф4mm的焊条施焊，底层根部焊道的最小尺寸应适宜，但最大厚度不应超过6mm。
⑦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。
⑧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。
4.3.2焊前预热和焊后处理
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 。
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。
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。
⑤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。
4.3.3二氧化碳气体保护焊
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。
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。
④二氧化碳气体保护焊焊接时，焊枪的焊嘴与母材之间的距离应不超过10mm。
⑤风速超过2米时应采取挡风措施（用棚布遮档）。
⑥二氧化碳气体保护焊的焊接参数见下表。
角焊缝二氧化碳气体保护焊焊接参数
4.3.4手工电弧焊
①钢构件正温制作负温安装时，应根据环境温度的差异考虑构件收缩量，并在施工中将偏差进行调整。
②焊条烘焙：焊条往往会因吸潮而使工艺性能变坏，造成电弧不稳、飞溅增大，并容易产生气孔、裂纹等缺陷。因此，焊条使用前必须严格烘干。一般焊条：E4303的烘干温度为150-200℃，时间1-2小时；E5016的烘干温度为300-370℃，时间2小时；烘干后放在100-150℃的保温箱内，随用随取。焊条外露不得超过2小时，超过2小时重新烘焙，焊条烘焙次数不超过2次。焊接前烘干焊条时，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。
③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。
④负温下对9mm以上钢板焊接时应采用多层焊接，焊缝由下向上逐层堆焊，每条焊缝一次焊完，如焊接中断，在再次施焊之前先清除焊接缺陷后重新预热。严禁在焊接母材上引弧。
⑤钢结构现场焊接安装时，如遇雪天或刮风天气，必须搭设防护棚。不合格的焊缝铲除重焊。
⑥手工电弧焊，焊缝在引弧（收弧）板上的引出长度应大于20mm。
⑦手工电弧焊，焊条直径与电流匹配见下表
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。
5、焊接质量检验
5.1焊缝外观检查
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。
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下表
焊缝外观检验质量标准
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、对接焊缝和
探伤比
100％20％
例
伤长度不小于200mm，并应不少于一条焊缝。