1、1编号：CJNC001国家体育场钢结构工程、焊接工艺评定方案批准：审核：编制：北京城建精工钢结构有限公司国家体育场项目部二 00 五年三月十六日2国家体育场（方案）钢结构工程、焊接工艺评定方案国家体育场钢结构工程现场焊接工艺评定具有技术要求高、复杂、工作量大的特点，是一项典型的系统工程，由于焊接工艺评定的地位特殊，是焊接工程十分重要的技术环节。一、编制依据和基本规定（1）JGJ812002建筑钢结构焊接技术规程（2） 国家体育场钢结构招标图（3） 国家体育场钢结构工程施工组织设计（4）GB 50205-2001 - 建筑钢结构工程施工质量验收规范（5）GB/T1591-94 - 低合金高强度结
2、构钢（6）YB 4104-2000 - 高层建筑结构用钢板（7）GB/T5315-85 - 厚度方向性能钢板 当以上规范不能函盖地方，参考以下国际规范a. DIN17182 - 高焊接性能铸钢(德国)（8）绝大多数的钢构件为钢板焊接成的箱型截面，钢板的最大厚度不大于100mm；除特别注明外，钢板厚度 34mm时，采用Q345钢材；钢板厚度 36mm时，采用Q345GJ钢材。厚度分布：组合钢柱除少量棱形柱底部和顶部为 90100mm，其余为 5080mm，另外两根方形斜柱板厚绝大多数为 30、25、20mm。桁架上弦杆个别段为 50mm 外，其余均在 40mm 以下，大多数为 30、25、20m
3、m。桁架下弦杆个别段为 50、42mm 外，其余绝大多数为 20mm。腹杆为 20、14、10mm，多数为 10mm。次结构板厚最大36mm，绝大部分为20mm以下。（9）选用钢材性能应满足下例要求:钢材冲击韧性要求钢材厚度方向性能要求3（10）铸钢机械性能符合下表规定钢号 厚度或直径（）屈服强度 s(KN/)极限强度 b(KN/)抗拉、抗压或抗弯 f(KN/)延伸率 5%冲击功AK（J）50 260 430660 234 25 65GS16Mn5（正火） 50100 230 430660 207 25 4550 300 500650 270 22 5550100 280 500650 252
4、 22 40100160 260 480630 234 20 35GS20Mn5（正火）160 240 450600 21650 360 500650 324 24 7050100 300 500650 270 24 50GS20Mn5（调质）100160 280 500650 252 22 40（11）除特别注明外，所有焊接均采用全熔透对接焊缝。（12）除特别注明外，手工焊接所采用焊条的质量标准须符合现行国家规范GB/T5117及GB/T5118的规定，对Q345级钢材须采用 E50级焊条，对Q345GJ 钢材须采用E55级焊条。（13）除特别注明外，自动或半自动焊接所采用的焊条、焊丝及焊剂
5、须与主体金属强度相适应，其质量标准须符合现行国家规范GB/T14957 或GB/T14958 的规定。（14）除特别注明外，钢结构焊接程序和施工要求应遵从规程 JGJ81-2002：建筑钢结构焊接规程。二、焊接工艺评定的工艺流程根据 JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程的有关规定，国内首次用于钢接构工程的钢材（包括钢材的牌号于标准相符但微合金强化元素类别不同和供货状态不同或国外钢号国内生产）的必须进行焊接工艺评定。有部份Q460、S460ML 首次使用，因此严格按规程要求进行了全面的焊接工艺评定，并根据工艺评定试验结果，编制了详细的焊接工艺规程，确保了工程施工焊接质量。试验程序如下图。编
6、制焊接工艺评定报告Y编制焊接工艺指导书理化试验焊接加工试件试验结果评定编制工程焊接规程编制焊接工艺评定报告N4三、焊接工艺评定的指导方案所用钢材大部分为 Q345D、Q345E，部分采用 Q460、S460ML 或铸钢件。部分钢柱钢板厚度 90mm 和 100mm。1、主要焊接工艺评定项目如下：编号 规格 接头型式 焊接位置 焊接方法 焊接材料2004-14 30X300X8002件 板对接V型坡口 +背垫 平焊 GMAW ER50-6,7或E502004-1580100X300X8002件板对接V型坡口 +背垫 平焊 FCAW-G ER50-6,7或E502004-16 30X300X800
7、2件 板对接V型坡口 +背垫 立焊 FCAW-G ER50-6,7或E502004-1780100X300X8002件板对接V型坡口 +背垫 立焊 GMAW ER50-6,7或E502004-18 30X300X8002件 板对接V型坡口 +背垫 仰焊 SMAW E50152004-1980100X300X8002件板对接V型坡口 +背垫 仰焊 SMAW E50152、焊接参数焊接材料 焊接工艺参数焊接方法 标准型号 规格(mm) 电流 (A) 电压(V) 气流量(L/min)备注GMAW 实心焊丝ER50-6,7ER55-6,7 1.2 260320 3034 5080FCAW 药性焊丝E5
8、0E55 1.2 260300 3034 50803.2 90120 2226 /SMAW E5015，E55154 160180 2426 /55 200240 2628 /3、焊材匹配与选用焊材的选用遵循“等强匹配”原则。母材设计采用 Q345D 或 Q345GJD 结构钢(局部采用 Q460、S460ML 钢)，其厚度方向性能须符合设计及 GB5313-85 中规定的 Z 向性能的要求。根据以往工程经验，铸钢件建议使用 GS20Mn5V（DIN17182） 。铸钢GS20Mn5V 的化学成分与 Q345D 相近，其碳当量极限值为 0.42，与 Q345D钢材的可焊性较好。焊材根据母材及焊
9、缝性能，钢结构安装焊接主要采用半自动二氧化碳气体保护焊（GMAW） ，焊接位置困难之处如仰焊采用手工电弧焊（SMAW） 。焊材选用见表一 。焊材选用焊接材料GMAW或FCAW-G SMAW标准强度保证值 标准强度保证值序号 母材标准型号s b标准型号s bER50-6,7 420 5001 Q345DE50 400 480E5015 390 490ER50-6,7 420 5002Q345GJD E50 400 480E5015 390 490ER50-6,7 420 5003GS20Mn5V+Q345D、Q345GJDE50 400 480E5015 390 490ER55-6,7 470
10、5504S460ML S460ML E55 470 550E5515 440 540ER50-6,7 420 5005S460MLQ345D E50 400 480E5015 390 4906现场的焊接工艺评定必须严格遵守 JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程的有关规定。国内首次用于钢结构工程的钢材（包括钢材的牌号与标准相符但微合金强化元素类别不同和供货状态不同或国外钢号国内生产）的必须进行焊接工艺评定。国内首次用于钢结构的焊接材料必须进行焊接工艺评定。设计规定的钢材类别、焊接材料、焊接方法接头形式、焊接位置、焊后热处理制度以及施工单位所采用的焊接工艺参数为施工企业首次采用的，必须进行焊
11、接工艺评定。安装单位根据所承担钢结构的设计节点形式、钢材级别、规格，采用的焊接方法、焊接位置等制定焊接工艺评定方案，拟定相应的焊接工艺评定指导书、施焊试件、切取试样，并由具有国家技术质量监督部门的认证资质的检测单位进行检测试验。焊接工艺评定试验完成后，由评定单位根据检测机构签发的检测报告做出焊接工艺评定报告，连同焊接工艺评定指导书、评定记录，评定试样检查结果一起报工程质量监督部门和有关单位审查备案。焊接工艺评定结束后现场的焊接作业指导书如发生改变，应按 JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程的有关内容进行判定，重新进行焊接工艺评定。四、国家体育场钢结构工程现场具体常规焊接工艺评定1、评定的
12、钢材：Q345、Q345GJ、Q345DGJ2、实际工程板厚规格有（）：8，10，12，14，16，18，20，25，30，36，42，50，60，70，90，100，共 16 种。3、评定合格的试件厚度与工程适用厚度范围工程适用厚度范围焊接方法类别号 评定合格试件厚度板厚最小值 板厚最大值25 0.75t 2t1、2、3、4、5、8 25 0.75t 1.5t6、7 不限 0.5t 1.1t9 12 0.5t 2t编制焊接工艺评定报告74、焊接工艺评定板厚：（1） 70 覆盖板厚 10552.5（2） 36 覆盖板厚 5427（3） 10 覆盖板厚 20全部板厚5、采用焊接技术（1） CO2
13、GMAW（21）（2） CO2FCAWG（22）（3） SMAW（1）（4） 科技攻关 EGW（7.1 ） ，SAW（H） （51）6、钢板的组合：（1） Q345Q345（2） Q345Q345DGJ（3） Q345DGJQ345DGJ7、常规工艺评定按下表进行焊接技术 科技攻关 备注序号 钢材组合 试件板厚（） CO2GMAW（项）CO2GMAWG（项）SMAW（项）EGW（项）SAW（H） （项）F、H、V F、H、V 0 坡仰 0 H1 Q345Q345 70，36，10 9 9 3 2 2陶瓷衬垫F、H、V F、H、V 0 坡仰 0 H 陶瓷衬垫2 Q345Q345DGJ 70，36
14、6 6 2 2 2F、H、V F、H、V 0 坡仰 0 H 陶瓷衬垫3 Q345DGJQ345DGJ70，366 6 2 2 2合计 61 项 21 21 7 6 68、焊接工艺评定坡口形式t5+8小角度 V 型坡口 焊接坡口采用小角度 V 型坡口形式，如上图。主要考虑在保证焊透的前提下采用小角度、窄间隙单面焊接坡口，可减少收缩量。8或柱与柱的现场吊装对接坡口五、国家体育场钢结构工程现场具体特殊焊接工艺评定1、Q460，S460ML 钢的焊接工艺评定（1）Q460，S460ML 焊接性试验及工艺评定工作流程框图9（2） 、工程构件的实际板厚：50100（3） 、焊接工艺评定的板厚：70（4）
15、、采用焊接技术：CO 2GMAW、SMAW序号 材质 板厚 CO2GMAW SMAW 备注F、H、V 01 Q460 703 1F、H、V 02 S460ML 703 1合计 共 8 项 6 22、Q460，S460ML 同铸钢 GS16Mn5、GS20Mn5、GS20Mn5（调质） ，焊接工艺评定铸钢件与柱的对接焊缝坡口序号 材质 板厚 SMAW 备注F、H、V、O1 Q460GS16Mn5(S460ML)704F、H、V、O2 Q460GS20Mn5(S460ML)704F、H、V、OQ460GS20Mn5(S460ML)704合计 共 12 项 12件件件335+58t10六、Q460、
16、S460MLQ345DGJ 焊接工艺评定序号 材质 板厚 CO2GMAW SMAW 备注F、H、V 01 Q460Q345DGJ (S460ML)703 1合计 共 4 项 3 1七、Q345DGJGS16Mn5、GS20Mn5 、GS20Mn5（调质） ，焊接工艺评定序号 材质 板厚 CO2GMAW SMAW 备注F、H、V 01 Q345DGJGS16Mn5 703 1F、H、V 02 Q345DGJGS20Mn5 703 1F、H、V 0Q345DGJGS20Mn5 （调质）703 1合计 共 12 项 9 3八、国家体育场钢结构工程现场具体焊接工艺评定必须遵守的规则1、不同焊接方法的评
17、定结果不得互相代替2、不同钢材的焊接工艺评定应符合下列规定：（1） 不同类别钢材的焊接工艺评定结果不得互相代替；（2） 、类同别钢材中当强度和冲击韧性级别发生变化时，高级别钢材的焊接工艺评定结果可代替低级别钢材；、类同类别钢材中的焊接工艺评定结果不可相互代替；不同类别的钢材组合焊接时应重新评定，不得用单类钢材的评定结果代替。3、评定试件的焊后热处理条件应与钢结构制造、安装焊接中实际采用的焊后热处理条件基本相同。4、焊接工艺参数变化不超过 JGJ812002建筑钢结构焊接规程： 5.3 重新进行工艺评定的规定时，可不需重新进行工艺评定。5、焊接工艺评定结果不合格时，应分析原因，制订新的评定方案，按原步骤重新评定，直到合格为止。6、施工企业应优选焊接工艺评定方案，在满足规程和设计要求的前提下，尽量
