建筑钢结构焊接技术规程

建筑钢结构焊接技术规程
（JGJ81-2002）

宣贯讲稿




焊接工艺评定


刘景凤


















概述

 焊接是金属加工的特殊工艺方法，主要用于各种零、部件的连接。焊接是一种永久性的连接，因此要求焊接的接头必须是安全、可靠，同时还应当与母材相匹配的诸如耐疲劳、耐冲击、耐腐蚀、耐高温等其他特殊的性能要求。
 由于焊接过程的特殊性，一个良好的焊接接头往往离不开合理的焊接工艺和具有相当操作技能的焊工。当焊接工艺确定以后，焊缝质量往往更多依赖于焊工的操作技艺和工作态度。这是焊接工艺与其他冷加工加工工艺的重要不同点。如车工加工的工件可以用尺寸精度来判断其加工质量，而焊缝一经完成，很难用一种简单的方法对焊接质量给出全面的测量。焊接产生的表面成型、内部缺陷等可以通过诸如表面检查、无损探伤等方法进行检查，而像扩散氢含量、金相组织等对接头质量有重要影响的指标则很难用非破坏法进行检查，因而很难全部确定其质量的优劣。这些质量控制往往需要焊工在焊接过程中通过准确控制焊接工艺参数来得以保证，因而，焊接工艺和焊工对整体焊接质量起非常重要的作用。
 由此可见，焊接工艺评定和焊工考试工作是极为重要的。

焊工技能与焊接工艺
 焊接工艺：与制造焊件有关的加工方法和实施要求，主要包括焊接准备、材料选用、焊接工艺方法选用、焊接参数、操作要求等。
 一份完整的焊接工艺包括焊接工艺方案、焊接工艺卡片、材料消耗定额、焊接工艺指导书、检验要领书、检验记录卡等
 焊工培训和实际施工焊接工艺，都必须按规定要求进行焊接工艺评定。
 合格的焊工，应能够在正确的焊接工艺指导下，进行独立的作业，并能够制造出质量合格的焊件。


焊工技能与焊接工艺
 焊工技术的高低，不仅仅是操作技能水平的高低，还要看执行工艺文件的准确性，优秀的焊工甚至能独立编写焊接工艺。
 经过良好培训的焊工，应能掌握不同材料焊接时的焊材选用、不同构件焊接时的焊接方法选择、不同要求焊接时的焊前准备和焊后处理。并能根据具体情况确定合理的焊接参数，根据不同的焊接位置采用最佳的操作方法。
 正确的焊接工艺固然重要，但经过严格培训并掌握一定技能的焊工也很重要。因此在工程焊接中，焊工的培训与考核、焊接工艺评定，都是很重要的环节。
 只有搞好焊工培训、做好焊接工艺评定，才能有效保证焊接质量




















第五章 焊接工艺评定
 本章共分五节
 5.1 一般规定
 5.2 焊接工艺评定规则
 5.3 重新进行工艺评定的规定
 5.4 试件和检验试样的制备
 5.5 试件和试样的试验与检验


 由于钢结构工程中的焊接节点和焊接接头不可能进行现场实物取样检验，为保证工程焊接质量，必须在构件制作和结构安装施工焊接前进行焊接工艺评定。我国现行标准《钢结构工程施工及验收规范》GB 50205对此有明确的要求并已将焊接工艺评定报告列入峻工资料必备文件之一。
 在美国钢结构焊接规范中，把符合规范、标准规定的钢材种类、焊接方法、焊接坡口形状和尺寸、焊接位置、匹配焊接材料的组合进行规范化，称之为已通过评定（或预评定合格）的工艺。

 鉴于我国目前上述工艺参数条件的规范化执行程度和产品质量标准的贯彻严格程度不够，有些产品还缺乏重大工程项目长期应用实践考核；许多钢结构制作、安装企业建立伊始，缺乏焊接专业技术和实践经验，质保体系运行不够健全。以上种种情况，如完全套用美国焊接规范中免于焊接工艺评定的规定，虽然可节省了一些焊接工艺评定的钢材和费用，但不利于焊接工程质量的控制，至少在现阶段不符合我国国情。故本规程提出了焊接工艺评定的具体要求。


5.1 一般规定
 5.1.1 凡符合以下情况之一者，应在钢结构构件制作及安装施工之前进行焊接工艺评定：
 1 国内首次生产的钢材（包括钢材牌号与标准相符但微合金强化元素的类别不同和供货状态不同）应用于钢结构工程或进口钢材应用于大型、重型或特殊钢结构工程；
 2 国内首次生产的焊接材料应用于钢结构工程；
 3 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、预后热措施等各种参数的组合条件为施工企业首次采用。

 5.1.2 焊接工艺评定应由结构制作、安装企业根据所承担钢结构的设计节点形式、钢材类型、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，按本规程的规定施焊试件、切取试样并由具有国家技术质量监督部门认证资质的检测单位进行检测试验。

 5.1.3 焊接工艺评定的施焊参数，包括热输入、预热、后热制度等应根据被焊材料的焊接性制订.
 5.1.4 焊接工艺评定所用设备、仪表的性能应与实际工程施工焊接相一致并处于正常工作状态。焊接工艺评定所用的钢材、焊钉、焊接材料必须与实际工程所用材料一致并符合相应标准要求，具有生产厂出具的质量证明文件。
 5.1.5 焊接工艺评定试件应由该工程施工企业中技能熟练的焊接人员施焊。

 5.1.6 焊接工艺评定所用的焊接方法、钢材类别、试件接头形式、施焊位置分类代号应符合表5.1.6-1~表5.1.6-4及图5.1.6-1~图5.1.6-4规定。
 5.1.7 焊接工艺评定试验完成后，应由评定单位根据检测结果提出焊接工艺评定报告，连同焊接工艺评定指导书、评定记录、评定试样检验结果一起报工程质量监督验收部门和有关单位审查备案。报告及表格可采用附录B的格式。


5.2 焊接工艺评定规则
 本节规定了焊接工艺评定适用要求。好的焊接工程师应当在满足规范要求的前提下，尽量利用替代、覆盖规定，减少焊接工艺评定数量。
 5.2.1 不同焊接方法的评定结果不得互相代替。
 5.2.2 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 Ⅰ、Ⅱ类同类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；Ⅲ、Ⅳ类同类别钢材中的焊接工艺评定结果不得相互代替；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。

 5.2.3 接头形式变化时应重新评定，但十字形接头评定结果可代替T形接头评定结果，全焊透或部分焊透的T形或十字形接头对接与角接组合焊缝评定结果可代替角焊缝评定结果。

5.2.4 评定合格的试件厚度在工程中适用的厚度范围应符合表5.2.4的规定。

不同焊接方法的厚度覆盖范围有较大差异，如手工电弧焊（1）、实心焊丝及药芯焊丝气体保护焊（2）等热输入较小的焊接方法，厚度覆盖范围较大，而电渣焊（6）、气电立焊（7）等大热输入的焊接方法，则上限允许覆盖范围较小（1.1t）；
评定板后较薄的时间，允许覆盖范围较大


 5.2.5 板材对接的焊接工艺评定结果适用于外径大于600mm的管材对接。
 5.2.6 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。
 5.2.7 焊接工艺参数变化不超过5.3节规定时,可不需重新进行工艺评定。
 诸如上述规定，须在实际执行过程中认真考虑

 5.2.8 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。
 5.2.9 施工企业已具有同等条件焊接工艺评定资料时，可不必重新进行相应项目的焊接工艺评定试验。


5.3 重新进行工艺评定的规定
 5.3.1 焊条手工电弧焊时，下列条件之一发生变化，应重新进行工艺评定：
 1 焊条熔敷金属抗拉强度级别变化；
 2 由低氢型焊条改为非低氢型焊条；
 3 焊条直径增大1mm以上。

 5.3.2 熔化极气体保护焊时，下列条件之一发生变化，应重新进行工艺评定：
 1 实芯焊丝与药芯焊丝的相互变换；药芯焊丝气保护与自保护的变换；
 2 单一保护气体类别的变化；混合保护气体的混合种类和比例的变化；
 3 保护气体流量增加25％以上或减少10％以上的变化；
 4 焊炬手动与机械行走的变换；
 5 按焊丝直径规定的电流值、电压值和焊接速度的变化分别超过评定合格值的10％、7％和10％。

 5.3.3 非熔化极气体保护焊时，下列条件之一发生变化，应重新进行工艺评定：
 1 保护气体种类的变换；
 2 保护气体流量增加25％以上或减少10％以上的变化；
 3 添加焊丝或不添加焊丝的变换；冷态送丝和热态送丝的变换；
 4 焊炬手动与机械行走的变换；
 5 按电极直径规定的电流值、电压值和焊接速度的变化分别超过评定合格值的25％、
 7％和10％。

 5.3.4 埋弧焊时，下列条件之一发生变化，应重新进行工艺评定：
 1 焊丝钢号变化；焊剂型号变换；
 2 多丝焊与单丝焊的变化；
 3 添加与不添加冷丝的变化；
 4 电流种类和极性的变换；
 5 按焊丝直径规定的电流值、电压值和焊接速度变化分别超过评定合格值的10％、
 7％和15％。

 5.3.5 电渣焊时，下列条件之一发生变化，应重新进行工艺评定：
 1 板极与丝极的变换；有、无熔嘴的变换；
 2 熔嘴截面积变化大于30%，熔嘴牌号的变换；焊丝直径的变化；焊剂型号的变换；
 3 单侧坡口与双侧坡口焊接的变化；
 4 焊接电流种类和极性变换；
 5 焊接电源伏安特性为恒压或恒流的变换；
 6 焊接电流值变化超过20％或送丝速度变化超过40％；垂直行进速度变化超过20%；
 7 焊接电压值变化超过10％；
 8 偏离垂直位置超过10°；
 9 成形水冷滑块与挡板的变换；
 10 焊剂装入量变化超过30%。

 5.3.6 气电立焊时，下列条件之一发生变化，应重新进行工艺评定：
 1 焊丝钢号与直径的变化；
 2 气保护与自保护药芯焊丝的变换；
 3 保护气类别或混合比例的变化；
 4 保护气流量增加25％以上或减少10％以上的变化；
 5 焊丝极性的变换；
 6 焊接电流变化超过15％或送丝速度变化超过30％；焊接电压变化超过10％；
 7 偏离垂直位置超过10°的变化；
 8 成形水冷滑块与挡板的变换。

 5.3.7 栓钉焊时，下列条件之一发生变化，应重新进行工艺评定：
 1 焊钉直径或焊钉端头镶嵌（或喷涂）稳弧脱氧剂的变换；
 2 瓷环材料与规格的变换；
 3 栓焊机与配套栓焊枪形式、型号与规格的变换；
 4 被焊钢材种类为Ⅰ、Ⅱ类以外的变换；
 5 非穿透焊（被焊钢材上无压型板直接焊接）与穿透焊（被焊钢材上有压型板焊接）的变换；
 6 穿透焊中被穿透板材厚度、镀层厚度与种类的变换；
 7 焊接电流变化超过10％；焊接时间为1秒以上时变化超过0.2秒或1秒以下时变化超过0.1秒；
 8 焊钉伸出长度和提升高度的变化分别超过1mm；
 9 焊钉焊接位置偏离平焊位置15°以上的变化或立焊、仰焊位置的变换。

 5.3.8 各种焊接方法时，下列条件之一发生变化，应重新进行工艺评定：
 1 坡口形状的变化超出规程规定和坡口尺寸变化超出规定允许偏差；
 2 板厚变化超过表5.2.4规定的适用范围；
 3 有衬垫改为无衬垫；清焊根改为不清焊根；
 4 规定的最低预热温度下降15℃以上或最高层间温度增高50℃以上；
 5 当热输入有限制时，热输入增加值超过10%；
 6 改变施焊位置；
 7 焊后热处理的条件发生变化。


5.4 试件和检验试样的制备
 5.4.1 试件制备应符合下列要求：
 1 选择试件厚度应符合评定试件厚度对工程构件厚度的有效适用范围；
 2 母材材质、焊接材料、坡口形状和尺寸应与工程设计图的要求一致；试件的焊接必须符合焊接工艺评定指导书的要求。
 3 试件的尺寸应满足所制备试样的取样要求。各种接头形式的试件尺寸、试样取样位置应符合图5.4.1-1～图5.4.1-8的要求。



5.5 试件和试样的试验与检验
 5.5.4 试样检验应符合下列规定：
 1 接头拉伸试验
 1)对接接头母材为同钢号时，每个试样的抗拉强度值应不小于该母材标准中相应规格规定的下限值。对接接头母材为两种钢号组合时，每个试样的抗拉强度应不小于两种母材标准相应规定下限值的较低者；
 2)十字接头拉伸时，应不断于焊缝；
 3)栓钉焊接头拉伸时，应不断于焊缝。

 2 接头弯曲试验
 1)对接接头弯曲试验：试样弯至180°后应符合下列规定：
 各试样任何方向裂纹及其它缺陷单个长度不大于3mm；
 各试样任何方向不大于3mm的裂纹及其它缺陷的总长不大于7mm；
 四个试样各种缺陷总长不大于24mm（边角处非熔渣引起的裂纹不计）；
 2)T形及十字形接头弯曲试验：弯至左右侧各60°时应无裂纹及明显缺陷；
 3)栓钉焊接头弯曲试验：试样弯曲至30°后焊接部位无裂纹。

 3 冲击试验
 焊缝中心及热影响区粗晶区各三个试样的冲击功平均值应分别达到母材标准规定或设计要求的最低值，并允许一个试样低于以上规定值，但不得低于规定值的70％。
 4 宏观酸蚀试验
 试样接头焊缝及热影响区表面不应有肉眼可见的裂纹、未熔合等缺陷。
 硬度试验
 Ⅰ、Ⅱ类钢材焊缝及热影响区最高硬度应不超过HV350；Ⅲ、Ⅳ类钢材焊缝及热影响区硬度应根据工程要求进行评定。


第九章 焊工考试
概述
 焊工考试的目的是为工程建设焊接施工提供合格的焊工。不同行业、不同结构类型对焊缝质量有不同的要求。
 建筑钢结构由于节点复杂、板厚范围大、现场施工情况和施焊位置多样，故对焊工的要求也与其它诸如锅炉压力容器等产品有不同的要求。
 本规程根据建筑钢结构的特点，制定了有关的要求

焊工技能与焊接缺欠

 定义：焊接缺欠指焊接接头中的不连续性、不均匀性及不健全等欠缺，称为焊接缺欠。
 焊接缺欠的种类很多，通常可按以下七种方法分类：
◆按焊接缺欠的有害性分为有害缺欠、无害缺欠
◆按缺欠的位置分为内部缺欠、表面缺欠
◆按缺欠的形状分为平面缺欠、立体缺欠
◆按缺欠的方向分为纵向缺欠、横向缺欠
◆按缺陷的特征分为裂纹、夹渣、气孔、未焊透、未熔合、咬边 ◆按缺欠的部位分为表面缺欠、埋没缺欠、贯穿缺欠
◆按缺欠的形成期分为焊接时缺欠、焊后缺欠






焊工技能与焊接缺欠

■受过培训的焊工，应能全面了解各种焊接缺欠的产生机理，掌握避免产生焊接缺欠的方法，及对已经产生焊接缺欠的焊缝修复的方法。
■经过严格培训的焊工，应能根据工件的材质、工件的形状、所用材料的厚度等因素，判断可能产生的焊接缺欠，并采取相应的焊接工艺措施，如是否焊前预热、热输入控制、是否采用多层多道焊、如何清根、怎样打底焊、焊接时是否摆动、电弧长短等。

■对于一些特殊要求的焊缝，如疲劳焊缝、抗腐蚀焊缝等，其相关知识应在焊工培训时加以介绍。


 9.1.1凡从事建筑钢结构制作和安装施工的焊工，应进行理论知识考试和操作技能考试，并应符合本章的各项规定。
 9.1.2 操作技能考试包括熔化焊手工操作技能基本考试、附加考试、定位焊考试和机械操作技能考试；取得熔化焊手工操作技能基本考试和附加考试资格的焊工，均应认定为具备相应的定位焊操作资格。
 9.1.3 进行资格考试的焊工应根据已经评定合格的焊接工艺参数进行焊接。


 9.1.5 焊工考试应由施工企业的焊工技术考试委员会组织和管理，其组成及职责应符合下列要求：
 1 企业焊工技术考试委员会应由企业主管经理、技术负责人和技术管理、安全、教育、劳资等部门的代表、焊接主管工程师、中高级检验人员、考试监督人员等组成，实际操作技能考试监督人员应由熟练焊工或焊接技师担任。考试委员会可设办事机构主持日常工作；
 2 企业焊工技术考试委员会应报经国家主管部门授权的上级管理机构认证、审批；
 3 企业焊工技术考试委员会的职责应为：确定报考项目及试题；监督考试过程；评定考试结果；核实免试及延长有效期资格；提供试件焊接工艺；建立健全焊工考试档案管理制度；监督、记录焊工生产合格率并纳入焊工档案管理。


 9.1.6 焊工应经理论知识考试合格后方可参加操作技能考试。
 9.2.2 理论知识考试应以焊工必须掌握的基础知识及安全知识为主要内容，并应按申报焊接方法、类别对应出题，内容范围应符合下列规定：
 9.2.3 操作技能考试应以检验焊工的操作技能为原则，以检验焊工遵循工艺指令能力及完成致密焊缝能力为主。其分类及适应认可范围应符合表9.2.3规定。



9.3.1 考试试件钢材分类及认可范围应符合表9.3.1规定。
表9.3.1 常用试件钢材分类及认可范围

 9.3.2 焊接材料分类及认可范围应符合下列规定：
 1 药皮焊条及认可范围应符合表9.3.2的规定；
 2 专用焊条如打底专用焊条、向下立焊焊条应单独进行考试；
 3 气体保护焊气体介质及焊丝种类不做考试分类，并可互相认可，非熔化极气体保护焊钨极种类不作考试分类。


 9.4.1 手工操作技能附加考试应符合下列一般规定：
 1 凡从事高层、超高层钢结构及其它大型钢结构构件制作及安装焊接的焊工，应根据钢结构的焊接节点形式、采用的焊接方法和焊工所承担的焊接工作范围及操作位置要求，由工程承包企业决定附加考试类别，并报监理工程师认可；
 2 凡申报参加附加考试的焊工必须已取得相应的手工操作基本技能资格证书。


 9.4.2 附加考试的焊接方法和内容应符合下列规定：
 1 焊接方法分类及考试合格后的认可范围应符合表9.2.3的规定；
 2 试件形式及尺寸应符合图9.4.2-1~9.4.2-4的要求，其认可范围只限于本类；


 9.3.5 各种焊接位置加垫板的试件可用不加垫板的坡口全焊透焊缝考试来代替，但不能反之。背面加垫板的考试试件代号应为D，不加垫板可省略。
 9.3.6 手工操作技能基本考试代号省略，附加考试代号为建附。


9.7.4 焊工资格认可的合格证有效期终止前应重新进行考试、换证。重考应符合下列规定：
1 重考应进行理论知识及操作技能考试。应对合格证认可资格科目中最难的科目进行操作技能重新考试；
2 重考合格后应由企业焊工技术考试委员会审核并持原合格证上报，由原发证的上级管理机构核发新的焊工合格证；
3 重考时持有合格证的焊工亦可申请参加比原认可资格更难的资格考试，考试合格后上报、核发新的资格合格证，考试不合格则该焊工必须参加原合格证中最难科目的重考；
4 持续中断焊接操作时间超过半年的原合格焊工重新参加焊接工作时，必须进行原认可资格科目的重新考试。该重考可免去理论知识考试，考试试件可不进行冷弯项目检验。
9.7.6 合格证注销应符合下列规定：
l 焊工在生产过程中施焊焊缝质量一贯低劣，经质量检查部门提出，由企业焊工技术考试委员会核准可注销其合格证，同时应报上级管理机构备案。被注销合格证的焊工可重新申请参加焊工考试，合格后方可允许在规定的认可范围进行焊接工作；
2 有伪造经历、弄虚作假、涂改合格证或超越合格证认可范围施焊者，企业焊工技术考试委员会可取消其考试资格或注销其资格证书，并应报上级管理机构备案。