钢结构（CO2气保焊、熔嘴焊、栓钉焊）--北京市施工工艺标准

第6篇 钢结构工程

7 二氧化碳气体保护焊

适用范围：本工艺适用于钢结构制作与安装二氧化碳气体保护焊焊接工艺。工艺规定了一般低碳钢、普通低合金钢的二氧化碳气体保护焊的基本要求。凡各工程的工艺中无特殊要求的结构件的二氧化碳气体保护焊均应按本工艺规定执行。

7.1材料要求

7.1.1 钢材及焊接材料应按施工图的要求选用，其性能和质量必须符合国家标准和行业标准的规定，并应具有质量证明书或检验报告。如果用其他钢材和焊材代换时，须经设计单位同意，并按相应工艺文件施焊。

7.1.2 焊丝。 焊丝成份应与母材成份相近，主要考虑碳当量含量，它应具有良好的焊接工艺性能。焊丝含C量一般要求<0.11%。其表面一般有镀铜等防锈措施。目前我国常用的CO2气体保护焊焊丝是H08Mn2SiA，其化学成分见GB1300-77（表8-1）。它适用于焊接低碳钢和抗拉强度为500MPa级的低合金结构钢。H08Mn2SiA焊丝熔敷金属的机械性能详见GB8110-87《二氧化碳气体保护焊用焊丝》。

7.1.3 CO2气体纯度不低于99.5%，含水量和含氧量不超过0.1%，气路系统中应设置干燥器和预热装置。当压力低于10个大气压时，不得继续使用。 7.1.4 焊件坡口形式的选择

要考虑在施焊和坡口加工可能的条件下，尽量减小焊接变形，节省焊材，提高劳动生产率，降低成本。一般主要根据板厚选择（见《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）。

7.1.5 不同板厚的钢板对接接头的两板厚度差(???1)不超过表7.1.5规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选择；否则应在厚板上作出如表中图示的单面a）或双面削薄b），其削薄长度L≥3(???1)。

表7.1.5 较薄板厚度??（mm） 允许厚度差(???1)（mm） ??????b)≥2～5 1 ＞5～9 2 ＞9～12 3 ＞12 4 a) 7.2主要机具

7.2.1焊接用主要机具有：电动空压机、柴油发电机、CO2焊机、焊接滚轮架。

7.2.2工厂加工检验设备、仪器、工具有：超声波探伤仪、数字温度仪、数字钳形电流表、温湿度仪、焊缝检验尺、磁粉探伤仪、游标卡尺、钢卷尺。

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7.3作业条件

7.3.1焊接区应保持干燥、不得有油、锈和其它污物。

7.3.2当焊接区风速过大而影响焊接质量时，应采用挡风装置。对焊接现场进行有效防护后方可开始焊接。

7.3.3施焊前打开气瓶高压阀，将预热器打开，预热10～15分钟，预热后打开低压阀，调到所需气体流量后焊接。

7.3.4直径不大于1.2mm时，二氧化碳气体流量一般为6～15L/min为宜。当选用大电流焊时，焊速提高，室外焊及仰焊时，应采用较大气体流量。

7.3.5为保证焊接过程的稳定性，细丝导电嘴孔径一般不大于焊丝直径的0.1～0.25mm，粗丝焊导电嘴孔径一般应不大于焊丝直径的0.20～0.40mm。送丝软管内的曲率半径不得小于150mm。

7.3.6焊丝伸出长度以10倍焊丝直径为宜。

7.3.7焊前应对焊丝仔细清理，去除铁锈和油污等杂质。

7.3.8施焊前，焊工应复核焊接件的接头质量和焊接区域的坡口、间隙、钝边等的处理情况。当发现有不符合要求时，应修整合格后方可施焊。焊接连接组装允许偏差值见表7.3.8的规定。

表7.3.8 焊接连接组装允许偏差值

项 目对接间隙a 440aa坡口搭接坡口角度? 钝边 p+-5°+-1.0?paLt长度 L间隙 a+-5.01.0顶接间隙a1.0

7.4施工工艺

7.4.1工艺流程： 拼装 →焊接→ 校正→ 二次下料→ 制孔→ 装焊其它零件→ 校正 → 打磨→ 打砂→ 油漆→ 搬运→ 贮存→ 运输 7.4.2操作工艺： 1 焊丝直径的选择。 根据板厚的不同选择不同的直径，为减少杂质含量，尽量选择直径较大的焊丝，见表7.4.2-1。

2 焊接电流和电弧电压的选择，见表7.4.2-2。

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a3 典型的短路过渡焊接工艺参数，见表7.4.2-3。

4 细颗粒过渡的电流下限值及电弧电压范围，见表7.4.2-4。 5 1.6焊丝CO2半自动焊常用工艺参数，如表7.4.2-5。 6 半自动焊时，焊速不超过0.5m/min。 7 CO2气体保护焊必须采用直流反接。

8 重要焊缝要加引弧板，熄弧板，其材质和坡口形式应与焊件相同。引弧和熄弧焊缝长度应大于或等于25mm。引弧和熄弧板长度应大于或等于60mm。引弧和熄弧板应采用气割的方法切除，并修磨平整，不得用锤击落。

9 打底焊层高度不超过4mm，填充焊时焊枪横向摆动，使焊道表面下凹，且高度低于母材表面1.5～2mm;盖面焊时焊接熔池边缘应超过坡口棱边0.5～1.5mm，防止咬边。

10 不应在焊缝以外的母材上打火引弧。

表7.4.2-1 焊丝直径的选择

母材厚度 焊丝直径 ≤4 ??5～ 1.2 ＞4 1.0～2.5 表7.4.2-2 常用焊接电流和电弧电压的范围 焊丝直径 （mm） 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 短路过渡 电流(A) 30～60 30～70 50～100 70～120 90～150 140～200 电压(V) 16～18 17～19 18～21 18～22 19～23 20～24 细颗粒过渡 电流(A) 160～400 200～500 200～600 300～700 500～800 电压(V) 25～38 26～40 27～40 28～42 32～44 注：最佳电弧电压有时只有1～2V之差，要仔细调整。 表7.4.2-3 不同直径焊丝典型的短路过渡焊接工艺参数 焊丝直径（mm） 焊接电流（A） 电弧电压（V） ?0.8 100～110 18

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?1.2 120～135 19 ?1.6 140～180 20 表7.4.2-4 不同直径焊丝细颗粒过渡的电流下限值及电弧电压范围 焊丝直径(mm) 焊接电流(A) 电弧电压(V)

表7.4.2-5 ?1.6焊丝CO2半自动焊常用工艺参数

熔滴过渡形式 焊接电流A 电弧电压V 气体流量(L/min) 适用范围 短路过渡 细颗粒过渡 160 400 22 39 15～20 20 全位置焊 平焊 ?1.2 300 ?1.6 400 ?2.0?500 34～45 ?3.0?650 ?4.0?750 11 常用普通低合金结构钢施焊最低温度，可按表7.4.2-6选用。 表7.4.2-6 常用普通低合金钢施焊温度 钢号 使用对象 接头种类 焊接方法 金属厚度t (mm) t≤25 t＞25 t≤14 手工焊 （碱性焊条） 14＜t≤22 22＜t≤30 t＞30 t≤16 气体保护焊 手工焊 （碱性焊条） 16＜t≤20 t＞20 t≤12 12≤t≤20 t＞20 手工焊 （碱性焊条） t≤8 8＜t≤16 t＞16 最低的施焊温度(。C) -10 -5 -10 -5 0 +5 -10 -5 0 -10 -5 0 -10 -5 0 12Mn 18Nb 16Mn 16MnCu 14MnNb 15MnV 一、二 级重要 钢结构 对接 自动焊 对接 T型接 T型接 (包括搭接） 15MnTi 十字接 12 对于非密闭的隐蔽部位，应按施工图的要求进行涂层处理后，方可进行组装；对刨平顶紧的部位，必须经质量部门检验合格后才能施焊。

13 焊接工艺参数示例：

（1）焊丝CO2焊全熔透对接接头焊件的焊接工艺参数，见表7.4.2-7。 （2）焊丝CO2焊T型接头贴角焊焊件的焊接工艺参数，见表7.4.2-8。

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表7.4.2-7 CO2焊全熔透对接接头焊件的焊接工艺参数 焊接参数 板厚 （mm） 焊丝直径 (mm) 接头形式 装配间隙 (mm) 层数 焊接 电流 （A） 270 400～430 190 210 280～300 120～130 130～140 350～380 400～430 450 350～360 400～420 电弧 电压 （V） 27 36～38 19 30 28～30 26～27 28～30 35～37 36～38 41 34～36 34～36 焊接速度 （m/min） 焊丝外伸长(mm) 气体 流量 (1/min) 10～15 15～20 15 16～18 20 20～25 16～18 16 16～18 用铜垫板，单面焊双面成型 采用陡降外特性 采用陡降外特性 备注 1.2 1.6 6 1.2 2.0 1.2 1.6 8 1.6 2.0 2.0 1.9～2.2 1.9～2.2 1.9-2.2 2 2 3 0.48 0.40 0.45～0.5 0～1 1.6～2.2 1～1.5 1 2 1-2 2 2 1.0～1.5 1 1 1 0.55 0.80～0.83 0.25 0.30～0.37 0.3～0.5 0.4-～0.5 0.7 12～14 16～22 15 10d但不大于40 12～40 16～22 10d但不大于40 10d但不大于40 10d但不大于40 d为焊丝直径 - 72 -

氧 气 乙 炔 电动砂轮 烘干箱 清扫工具 对讲机 小型 小型 瓶 瓶 把 台 对 打磨仅2处梁面 烘烤受潮瓷环 注：栓钉试验所需设备及材料未包括在本表内。 9.3作业条件

9.3.1钢结构构件表面的油漆应清除，没有露水、雨水、油及其他影响焊缝质量的污渍。空气相对湿度不大于85%。

9.3.2施工所使用的栓钉和配套使用的瓷环应烘烤除湿。 9.3.3栓钉施焊前进行工艺参数试验，（静力拉伸、反复弯曲、，弯90°角）合格。

9.4操作工艺

9.4.1工艺流程。

熔焊栓钉施工工艺流程：

压型钢板安装验收合格后，清理现场、放线 栓焊机运转、自动控时性能良好 现场栓钉、瓷环检查（受潮烘干） 栓钉试验合格 非穿透焊前试件 外观检查 弯曲试验 打弯试件合格 正式施焊栓钉 焊枪检查 焊枪筒的平移滑动 焊枪拆装、绝缘良好 电源线、控制线良好 确定焊接参数内容 静力拉伸、反复弯曲及打弯90°试验 抗拉强度、延伸率及屈服强度合格 穿透焊除锌后做焊前试件 焊中检查 电流、电压、焊接时间 自检 膨径尺寸 焊枪筒 专检 - 88 - 瓷环位置正确稳固 母材清洁

隐蔽工程验收 图9.4.1 熔焊栓钉施工工艺流程图

9.4.2栓焊操作工艺。

焊前准备工作：放线、抽检栓钉及瓷环，烘干。潮湿时焊件也需进行烘干。

焊前试验：每天正式施焊前做两个试件，弯45°检查合格后，方可正式施焊。 操作要点：

1 焊枪要与工件四周呈90°角，瓷环就位，焊枪夹住栓钉放入瓷环压实。

2 扳动焊枪开关，电流通过引弧剂产生电弧，在控制时间内栓钉融化，随枪下压，回弹、弧断，焊接完成。

3 稍等，用小锤敲掉瓷环。

4 穿透焊采用以下几种方法施工： （1）不帮镀锌的板可直接焊接。

（2）镀锌板用乙炔氧焰在栓钉焊位置烘烤，敲击后双面除锌。

（3）采用螺旋钻开孔。 9.4.3确定工艺参数。

栓钉施焊前，必须对不同材质、不同规格、不同厂家、不同批号生产的栓钉，采用不同型号的焊机及焊枪进行严格的与现场同条件的工艺参数试验。

首先根据“标准工艺焊接参数”（随机提供参数值）及增、减10%电流值分别施焊3组，确定最佳参数，按最佳参数做2组正式试件，进行静力拉伸、反复弯曲及拉弯试验。

1 静力拉伸试验：采用20°斜拉法检查拉断时的位移及抗拉强度、延伸率及屈服点。 2 反复弯曲试验：在一个纵向平面内反复弯曲45°以上，要求焊缝周围无任何断裂现象。

3 弯90°角试验：要求在焊缝的薄弱部位不裂。

经以上工艺试验合格的工艺参数，方可在工程中使用。其焊接能量的大小与焊接的电压，电流及时间的乘积成正比。为保证栓钉焊电弧的稳定，要靠调整焊接电流和通电时间来控制和改变焊接能量。

栓焊工艺参数参考表 表9.4.3

瓷环 形式 焊接电流 （A） 栓焊时间 （S） 栓钉伸出长度 （MM） 栓钉 直径 （MM） 栓钉 回弹高度 （MM） 阻尼 调整位置 压型钢板厚度 压型钢板间隙压型钢板层数（MM） （MM） （MM） 非 穿 透 焊 穿透焊 1300 1350 1600 1650 1450 1250 1.0 2.0 7～8 Ф16 0.8 0.9～1.0 5～6 5～6 Ф16 Ф19 2.5 2.5 适中 适中 3.0 适中 1.0 ＜1.0 1～2 以上数据要根据现场实际情况、不同季节、不同电缆线长，可上下浮动。 - 89 -

在楼板中进行穿透栓钉焊，具体见图9.4.3。

钢筋混凝土栓钉压型钢板压型钢板栓钉钢梁梁的上翼缘

图9.4.3 穿透焊示意

栓钉试验必须具有丰富实践经验的焊工操作，在焊接工程师监督下进行。

9.5质量标准

详见《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001。

9.6成品保护

9.6.1栓钉应无有害的皱皮、毛刺、裂纹、扭弯、锈蚀等。母材焊接处不应有过量的氧化皮、锈、水份、油漆、灰渣、油污或其他有害物质。如不满足要求应用抹布、钢丝刷、砂轮机等方法清扫或清除。

9.6.2保护瓷环，陶瓷保护环的要求按照GB10433—89的规定。保护瓷环应保持干燥，受过潮的瓷环应在使用前置于烘箱中经120℃烘干1～2h。

9.7应注意的问题

9.7.1焊工应具有足够的专业知识，经过培训合格后，方可上岗，施焊。 9.7.2严禁拖拉焊枪。

9.7.3高空作业先挂好安全带，后拉动电缆线。 9.7.4所有电缆要求绝缘完好。

9.7.5作好各种安全防护，配备消防器材，焊处下方不得有易燃物。 9.7.6潮湿母材及低温焊接时，均需进行焙烘、干燥、升温后施工。 9.7.7当母材表面温度低于0℃时停止作业。

9.7.8当温度低于0℃施焊时，要求每100枚取2根作打弯试验，2根不合格再加1根，若仍不合格需停止作业。低温焊接不准立即清渣，以缓冷却。

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