建筑钢结构冷丝复合埋弧焊工艺

1前言

制造工艺体现了“人与装备”的协同能力，是人类生产活动“知识沉淀”与“智慧结晶” 的持续。焊接作为制造生产的重要环节，效率的提高对总的生产率的提高有着举足轻重的作用。对于如何改善焊接质量和提高焊接生产率进行了大量的研究，其中主要包括两个方面： 一是以提高焊接材料的熔化速度为目的的高熔敷效率焊接，主要用于厚板焊接。 二是以提高焊接速度为目的的高速焊接，主要用于薄板焊接。

采用常规埋弧自动焊焊接中厚板结构，如提高熔敷速度，需加大焊接线能量，导致焊道截面尺寸加大，焊缝稀释率增大，焊缝组织粗化，热影响区扩大且性能变坏，同时会对焊接变形控制产生不利影响。复合冷丝埋弧焊技术是在传统埋弧焊基础上发展起来的一种优质高效焊接技术，其利用多余的焊接热量来熔化冷丝，消耗了部分熔池热，减少热量对母材过热损害，同时提高了焊接熔敷效率。

**钢构有限公司通过研究冷丝复合埋弧焊工艺原理，研制冷丝复合埋弧焊装备，独创双细冷丝和热粗丝等边三角形的排布方式，总结成套建筑钢结构冷丝复合埋弧焊应用工艺， 并形成知识产权。该工艺实现了钢结构焊接高效化，取得了显著的经济和社会效益。

2工艺特点

2.1改善焊缝组织性能，提高焊接接头性能

填充冷丝消耗了部分熔池热，减少了母材的过热损害，使热影响区和焊缝区微观晶粒细化，冲击韧性得到明显提高。

2.2提高焊接效率，降低焊接成本

冷丝复合埋弧焊是在单电源粗丝焊的基础上在粗丝后面再加上两根不通电的细丝（冷），导电的粗丝直径为Φ5.0mm，不导电的细丝直径为Φ1.6mm。与单丝埋弧焊相比，冷丝复合埋弧焊焊接层道减少，焊接效率整体提升约26%。

2.3焊接变形可控

冷丝通过埋弧焊热源熔化，实现了熔池热源的均衡分配，有利于焊接热应力的控制，从而减小焊接热变形。

3适用范围

本工艺适用于建筑钢结构厚板、长焊缝的焊接，箱型构件主焊缝焊接尤为实用，对类似钢结构施工同样具有良好的参考价值。

4工艺原理

冷丝复合埋弧焊是在单电源粗丝焊的基础上在粗丝后面再加上两根不通电的细丝（冷）。导电的粗丝直径为Φ5.0mm，不导电的细丝直径为Φ1.6mm。利用通电的粗丝（热丝）产生的电弧热量熔化后面的细丝（冷丝），热丝和冷丝的排布方式为等边三角形形式，冷丝倾斜角度75°。通过设备系统软件设计来控制冷丝送丝速度，冷丝的送丝速度可以在一定范围内调整（10%～100%），通过软件控制保证稳定的焊接过程，设计的开始程序保证冷丝送丝之前引燃电弧，结束程序保证电弧熄灭前冷丝从熔池中抽回。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

5.2操作要点

5.2.1焊前设备调试

1检查焊接电气控制操作表盘及各参数调节旋钮是否灵活有效；

2检查各行走机构功能是否正常；

3检查电流表盘、电压表盘等指针是否正常；

4检查冷丝送丝是否正常。

5.2.2调节轨道

检查轨道是否平直。如发现轨道有变形、突弯、棱边凹槽，应及时修补轨道或更换轨道， 否则会造成焊接时焊枪抖动，明显影响外观成型。

5.2.3预行走

设备及枪头调整后，在焊缝长度方向预行走，确保粗丝在行走过程中始终位于焊缝中心。

5.2.4调节冷丝

热丝和冷丝的端头中心在构件表面的投影点构成等边三角形，其边长L为5~8mm，其中热丝投影点处在焊缝中心线上。调节冷丝与焊接中心线的夹角为75°，冷丝端头位置比热丝高2~3mm。

5.2.5焊接参数调节

焊接过程中具体焊接参数为：当冷丝送丝速度为15mm/s时，对应的热丝焊接电流

650~720A，焊接电压32~33V，焊接速度为28~30cm/min；当冷丝送丝速度为20mm/s时，对应的热丝焊接电流750~800A，焊接电压为34~34.5V，焊接速度为26~28cm/min。

5.2.6层道清渣

焊道间焊渣需用钢铲清理，焊剂清理时需用钢丝刷，防止用扫帚等有机物混入焊剂。

5.2.7焊缝自检及报检

焊后应自行检查焊缝的外观是否符合要求（若发现有缺陷除应标记处，待下一步修补处理），并用焊缝量规检查焊缝尺寸；自检合格后填报验单进行报验。

6材料与设备

主要材料与设备见下表，各材料与设备经检定合格，且在检定有效期内，见表6.1-1。

表6.1-1 主要设备使用表

7质量控制

本工艺遵照的标准及规范为：《钢结构工程施工规范》（GB50755-2012）、《钢结构工程施工质量验收规范》（ GB50205-2001 ）、《建筑工程施工质量验收统一标准》

（GB50300-2001）、《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）。工艺实施过程中的质量控制主要把握以下几点：

1需严格严格焊接参数进行焊接，避免出现冷丝送丝速度过大的情况。

2焊缝两侧30mm范围内不得有水、油、锈、氧化皮等影响焊接质量的杂物；定位焊不

允许有电弧擦伤、气孔、裂纹等缺陷。

3检查焊机移动操作、升降操作等是否正常；电流、电压参数调节是否灵敏、正常；检

查电焊机电源及保险丝工作是否正常，接地线及焊接电缆是否接紧，是否有烧损现象。

4按照规定正确领用、搬运和存放焊丝、焊剂，检查焊材规格、型号和外观质量是否符

合规范和工艺的要求。发现材料、设备和工装异常时，应及时报班组长或工段长，按企业相关程序和工艺要求进行处理。

5领用的焊剂必须满足烘焙条件。

6焊接完成后进行自检，并做好焊接参数的施工记录。

8安全措施

根据《中华人民共和国安全生产法》、《安全生产管理条例》，认真贯彻“安全第一， 预防为主”的方针，采取如下安全措施：

8.1谨防用电

1当焊工工作时，焊条和工件（或地）回路带电。禁止将裸露的皮肤或潮湿的衣物接触

这些带电部件。焊工应戴干燥、分指的手套以使双手绝缘良好。

2使用这些干燥绝缘物体使您与工件和地绝缘。确保绝缘物体足以让您不与工件和地接

触。

8.2防火

1使易燃物远离焊接区。若不可能，应遮住它们以防止焊接飞溅到其上而引起火灾。切

记住焊接飞溅和热物质会非常容易的流过焊接区附近的狭缝而造成火灾。避免在燃气管道附近焊接。消防设备要时刻配备。

2在工作现场需要使用压缩气体，必须采取特殊的措施避免恶劣事件发生。参考“焊接

和切割安全”和有关引设备的操作事项。

3当不焊接时，确保焊条回路没有接触工件或地。偶然接触会导致过热并引起火灾。

4在没有采取合适措施及确定是否会产生易燃及有毒气体之前，禁止加热，切割或焊接

油箱，桶或其它容器。即使已经清理也会发生爆炸。

5在加热、切割或焊接空的铸件或容器前请排放干净。否则它们会有爆炸的可能。

6焊接电弧会有火花和飞溅。焊工穿着无油防护衣服如皮手套，深色衬衫，套腿裤子，

高腰鞋及帽子。在异常位置或狭隘地方焊接时应带上耳塞。在焊接区还要带侧盾的防护眼罩。

7在操作时应将工作电缆和工件连的尽量靠近。工作电缆连接在建筑结构或其它远离焊

接区的地方会增加焊接电流通过起重链，起重钢绳或其它备用电路的可能性。这会引起火灾或使起重链缆索过热直至落下。

9环保措施

贯彻 ISO14001 环境管理体系标准，识别施工过程中的重大环境影响因素，制订有针对性的环境保护措施，最大程度地减少制造加工对环境的不利影响，确保的“干净、畅通、安宁”。

9.1环境保护的组织措施

为了保护和改善生活环境与生态环境，防止加工制作造成环境污染，环境保护已纳入项目管理范畴。我单位将制定一系列管理制度，加强对车间的粉尘、噪音、废气、光源的监测和监控，采取消除污染措施，与文明车间管理一起检查、考核、奖罚，采用现代管理措施来做好这项工作。

9.2防止固体废弃物污染

1加工制作后废弃的零部件，安排专用废弃物品收集箱进行收集，避免造成场面混乱影

响地面清洁。

2焊接施工时，采用国家规范要求的焊材，并严格规范焊接流程，为操作人员配备口罩

等防护用具，减少焊接造成的环境污染。

9.3工业垃圾的处理

1工业垃圾集中堆放，然后和当地环卫部门取得联系，进行申报处置，同时办理处置证。

2建立环保工作自我监控体系，一方面采取有效措施控制人为噪音、粉尘的污染和采取

技术措施控制污水、烟尘、噪音污染，同时协调外部关系，同有关环保部门加强联系，解决扰民问题。