钢结构工艺规程

标题：钢结构工艺规程

江苏天地集团

江苏天地集团上海加工厂 钢结构工艺规程

1. 目的：确保钢结构工程的制造质量，降低成本，提高生产效率和便于安装。 2. 引用标准

2.1 CES102:2002 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 2.2 JGJ81-2002 《建筑钢结构焊接规程》

2.3 GB50205-2001 《钢结构工程施工质量验收规范》

2.4 GB8923-88 《涂装前钢材表面锈蚀等级和防锈等级》 2.5 WORLD/WI PRO75103 《钢结构网架焊接通用技术规程》 2.6 WORLD/WI PRO75101-01 《组立工艺卡》 2.7 WORLD/WI PRO75101-02 《拼装工艺卡》

2.8 WORLD/WI PRO75103-01 《钢管对接工艺卡》

2.9 WORLD/WI PRO75103-02 《常用二级焊缝焊接工艺卡》 2.10 WORLD/WI PRO75103-03 《埋弧焊缝焊接工艺卡》

2.11 WORLD/WI PRO75103-04 《气体保护焊缝焊接工艺卡》 3. 计量与原材料

3.1 钢结构生产过程中所用的量具（钢卷尺、直尺、钢板尺等）必须进行校验，加工过程各工序的各类计量器具应量值统一，应确保在有效期内，并符合国家计量标准。

3.2 钢结构生产所用的各类原材料必须符合国家现行标准和设计要求，并应有质量证明书。应进行状态标识，并专门放置，以优代劣时必须征得设计人员书面认可。

3.2.1 原材料的尺寸偏差在国家标准的允许范围内，钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不应大于该钢材厚度负允许偏差值的1/2，锈蚀等级应符合GB8923-88规定的C 级及C 级以上要求，钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷。

3.2.2 当对钢材的质量有异议时，应按国家有关标准规定抽样进行理化或性能检验。 4. 接板、放样、号料和切割

工艺流程：阅图→钢板对接→编程、划线、下料→坡口制作→组立（机械、手工） →制孔

→长缝焊接→机械+局部火焰矫正 →拼装→端、筋板焊接→抛丸处理→火焰矫正→预拼装→清渣→涂装→包装、标识→发货 4.1 阅图

钢结构工程制作前应弄清：

工程结构特征和相关技术要求，确定控制关键环节；

工程所需要的材料、切割、焊接、表面处理、涂装等质量要求以及必须检测和试验；

工序所需要的工量刃等器具和场地、设备、人力资源，并根据现有资源配置情况确定工序的加工深度；

4.2 当所购板材的长度、宽度不能满足设计要求时，可以采用对接，接缝应相互错开，板材（型材）对接应在组立、拼装前进行，焊缝等级不得低于GB50205-2001规定的二级焊缝要求。

4.2.1 焊接H 型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm 。翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300mm ，长度不小于600mm 。

4.2.2 板料对接坡口宜用半自动气割机或铣边机制作，弧形板件边缘坡口可用手工气割制作，

4.2.3 背面采用碳弧气刨（ZX5-630）清根并用手提砂轮机彻底打磨，有设计要求的现场焊接坡

Δ≤2.0 t ≤20 p ≤3mm ±1.0 Δ≤t/10且≤3.0 203mm ±1.5

Δ≤t/10且≤4.0 t>40 p>3mm ±2.0 坡口角度符合设计要求 坡口角度偏差 Δα≤±5。

对接间隙符合设计要求 ±1.0

4.2.4 采用埋弧焊接（MZH-1000/1250）工艺进行板料对接时，应设置引弧板和引出板，宽度应大于80mm ，12mm 以下板料可不开坡口，12mm 以上板料对接的接头形式和参数详见JGJ81-2002和《钢结构网架焊接通用技术规程》规定，基本形式见图2。

图2

4.2.5 应保证接头焊透，焊后应打磨飞溅、渣瘤、接缝应平整，焊工钢号标识方法见《产品标识作业指导书》，应正确清晰。

4.2.6 为保证成品构件外观质量，同一构件上对接缝数量不得超过5道，且同一零件上不得多于2道。

4.2.7 需要安装现场对接的焊接H 型钢端头的腹板在完成下料后，应按图纸尺寸要求对端部腹板进行切割。

4.2.8 型材对接可采用如图3所示的形式，焊缝质量等级不得低于GB50205-2001规定的二级要求。

图3 型材对接

4.3 放样和号料应根据工艺要求预留气割、长缝焊接、端筋板焊接以及校形时的收缩余量并考虑切割、刨边和铣平面等边缘加工余量。

4.3.1 H 型钢纵向收缩量可按下式计算确定

ΔL=k1A W L/A (1) 式中：ΔL －纵向收缩量，mm ； L —H 型钢长度，mm ；

2

A W —单条焊缝截面积，mm ；

2

A — H 型钢截面积，mm ；

k 1－系数，对手弧焊、CO 2气保焊、埋弧焊分别为：0.1344~0.1596、0.1204、0.1988~0.2128。 当采用多层焊接时，H 型钢纵向收缩量ΔL D 应按下式进行修正：

ΔL D =k2ΔL ，k 2=1+85σs n/E (2)

式中：n 、σs 、E —分别为焊接层数、材料屈服极限(MPa)、弹性模量（MPa ）。

当H 型钢构件筋板数量较多时（特别是通截面加强筋），应根据其数量和H 型钢截面大小再加放余量。

横向收缩量估算公式为：ΔB=0.2AW /t+0.05b (3) 式中：ΔB —对接接头横向收缩量，mm ； A W —焊缝横缝面积，mm 2； b —根部间隙，mm ； t —板厚，mm 。

角变形量估算公式为：Δθ=0.07Bhf /t2 (4) 式中：B —翼缘板宽，mm ； h f —焊脚尺寸，mm ； t —翼缘板厚，mm 。

4.3.2 考虑刨边和铣平等边缘加工时的余量，可根据工艺要求确定应满足表2要求。 4.3.3 放样和样板（样杆）的允许偏差应符合表3的规定，号料允差见表4。 4.3.4 下料应在保证提高材料利用率的基础上，满足工程实施的配套性要求，为下道工序提供有力的服务和支持，按《生产任务单》进行排样并按图纸要求进行零件编号或按工程要求进行其它的标识。

4.3.5 下料方式有：

a 、QC11K-16/2500液压闸式剪板机用于16mmQ235材

质剪切下料，当材质为Q345时板厚应≤12mm ，

Q11-6×3200剪板机用于6mm 以下Q235板料的剪切；

b 、异形复杂板件采用GS/ZⅡ-5000数控/多头直条气割

机，当批量较大，板件尺寸相对较小时制作靠模采用

CG2-150仿形气割机下料，GK8-100等离子切割机用于较薄板件的手工切割；

c 、CG1-30半自动切割机用于坡口和变截面H 形钢梁柱的腹板加工，需要双边开制坡口的长直板件采用CG1-100A 精密火焰切割机；

d 、钢结构的钢管、圆钢类支撑可以采用GC-φ114钢管切割机、

CG2-11管道气割机切割下料，桁架结构和有相贯节点连接的钢管

端部应采用LMGQ/P-A800数控管相贯切割机切割；

e 、热轧和焊接H 型钢的下料和坡口制作采用CG1-2 H 型钢切割

机，J3G-400轨道气割机用于角钢、小型槽钢、工字钢、方钢管的切割。

4.3 气割前应将钢材切割区域表面50mm 范围内的铁锈、污物等清除干净，清理割嘴积瘤，调整气量，火焰和气割速度，单个割嘴参数详见表14、表15。割后应清除熔渣和飞油物，标识后按工序作业流程顺序要求周转至下道工序。

4.5 型钢梁、柱及支撑系统用钢管、圆钢、角钢、工字钢、槽钢、檩条等可用锯床或气割方法下料，气割后应进行割口打磨，其允许偏差见表5。

4.6 有熔透性要求的焊缝用焊接衬板应选择成品扁钢，除非工程有特殊说明，允许采用材质符合设计要求的成品翼缘板和窄中板制作H 和BOX 构件。 4.7 其它加工

4.7.1 WB67Y-63t/3200折弯机用于6mm 以下屋面用天沟、水槽的弯制；

4.7.2 C620-1/C6136A用于支座、支撑系统连接用销轴的切削和屋面拉条的螺纹加工，销轴应根据性能要求进行热处理；

4.7.3 DWG-6A 电动液压弯管机用于φ159以下钢管的放样弯曲和弯曲后的校正；

4.7.4 LWS-12-2000拉弯机用于钢管、型材、板条等的弧型冷弯加工，可根据工程结构和现行工艺状况选用；

4.7.5 HC-III 、HZ-III 用于屋面100mm~300mmC、Z 形檩条的制作。 5. 制孔

5.1 Ａ、Ｂ级螺栓孔（Ⅰ类孔）应具有H12级精度，孔型表面粗糙度Ra 不应大于12.5μm ，其允许偏差对φ10~φ18、φ18~φ30、φ30~φ50mm 螺栓孔分别为：（+0.18，0）、（+0.21，0）、（+0.25，0）；C 级螺栓孔和孔距允许偏差分别见表7和表8。当螺栓孔孔距的允许偏差超过表7规

表2要求，模板制作完成后应报请检验人员检测确认，当首件完成和模板磨损严重予以更换时必须经检验人员进行确认。

5.1.2 节点板、连接板编程、划线基准应选择节点板的中心线，连接板以与构件相连接的边为基准，组装前梁、柱翼缘、腹板的打孔，其划线基准应与设计基准统一（必要时应进行换算），并应考虑加放焊接收缩量。

5.1.3 摇臂钻床（Z3050×16/1）在制作节点板、连接板孔时除需要制作模板外，还用于需要最后制孔的构件（如吊车梁）加工，磁座钻主要用于梁构件屋面构件连接孔的制作。

5.1.4 多板叠合加工时应在装夹前进行校正，确保基准端与工作台面垂直，装夹应安全稳固，防止在加工过程中出现松动现象。

5.1.4 除吊车梁下翼缘与牛腿的连接孔以及部分需保证安装要求的关键孔外，一般应尽量减少拼装后涂装前的制孔，以利于流水作业提高生产效率。

5.2 非关键部位的长圆孔、方孔、圆孔等允许采用气割制作，割后应进行修正，薄壁通用构件（如檩条、角钢、槽钢等）可优先采用机械冲孔工艺或定位制孔工艺，其工装可根据需要设置。 6. 组立

6.1 焊接H 型钢的组立方式可根据设备资源配置情况按图5方式进行选择，通长方向均要求超声波探伤检测的二级焊缝按图6方式组立。

图5 焊接H 钢组立方式

6.2 组立前应检查所组立构件的翼缘、腹板尺寸，并将所用翼缘、腹板分别校平，需折弯部件应严格按图纸或工艺尺寸要求进行火焰或机械折弯。

6.3 根据设计安装要求，确定组立基准，一般可选柱底平面、变截面梁柱的大端、翼缘腹板轴线。基准端的腹板一般应伸出翼缘板1~2mm，其它类型的构件可根据图纸要求确定。

6.4 将设备（HG-2000Ⅲ）调整至组立要求，复检所用翼缘、腹板尺寸，应确保组立构件翼缘、腹板中心偏移 e 在 ±1.5mm 以内，翼缘倾斜度a ≤2。且小于2mm 。对500mm 以下、500mm~1000mm和1000mm 以上其截面高度h 6.4.1

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6.4.2 采用BX1-315/ZX7-400（逆变焊机）/CO2焊机进行点焊，焊材选用应与焊件材质相匹配，点焊应对称均匀，焊缝长度宜取焊脚尺寸的7倍左右（不宜小于25mm ），焊缝焊脚尺寸不宜超过设计焊缝焊脚尺寸的2/3，且不应大于8mm ，点焊间距根据截面特性确定，一般为100mm~300mm，组立后应保证所有焊点在同一直线上，焊点应均匀、牢固、无杂渣、气孔、间隙等缺陷。 6.4.3 当腹板厚度在5mm 以下、翼缘板较窄、腹板高厚比＞100以及1000mm 以上大截面构件，其点焊间距应严格控制在100mm 至150mm 范围内。

6.5 翼缘、腹板为弧形H 型钢、BOX 以及特殊异型截面构件采用手工或手工+机械组合式1：1放样组立。组立时应按图纸要求制作简易工装并设置必要的工装工具，点焊间距和焊缝尺寸应符合6.4.2、6.4.3条规定，以确保组立质量。

6.6 规则BOX 构件的组立按：底板开电渣焊孔→焊接衬板组装→内隔板组装→U 形组立→隔板与底板一、二边焊接→箱形（BOX ）组立。 6.6.1 常用BOX 结构形式见图8。

图8 BOX 结构形式

6.6.2 组立后若采用生产线作业，则按：翻转90°→手工气保焊接→翻转180°→另一面手工气保焊接→电渣焊接→翻转90°→气刨电渣焊头→翻转90°→埋弧焊接→翻转180°→另一面埋弧焊接→端面铣削的流程进行后工序加工；

一、二、三边焊接→盖板断开、坡口→BOX 形组立的顺序进行制作，最后采用CO 2+埋弧焊接复合工艺进行第四边的焊接，具体做法见图14。

图14

7. 长缝焊接

7.1 焊接方式选择（见图15、16） 一般角焊缝采用MZG-2×1250门型自动埋弧焊机进行船形位置焊接，也可以采用MZ-1-630焊机细丝大电流、单弧双丝进行水平位置半自动焊接，焊接前应加装引弧板和引出板，并采用吸入式自制焊剂烘干机（YAJJ-100）对焊剂进行烘焙，烘焙温度和时间根据焊剂说明书规定选择。 腹板开有坡口的半熔透焊缝、全熔透焊缝采用双道次焊接，或采用双弧双丝埋弧焊接工艺； 厚板且坡口尺寸较大时在焊道处理合格后，允许采用CO 2打底、两道埋弧焊接工艺进行；

带衬板需要熔透的BOX 构件长缝在焊道清理合格后采用CO 2打底、半自动埋弧焊接盖面的复合工艺进行焊接；

复杂异形截面采用YM-500RF2逆变CO 2焊机进行焊接；

焊缝采用碳弧气刨（ZX5-630/1000）进行修复，气刨并打磨合格后采用交流弧焊机（BX1-315F-3/BX1-500F2-3）对所要修复的部位进行焊补，应做到圆滑过渡；

热温度为200~250℃，保温时间按工件板厚每25mm 板厚不少于0.5h 、且总保温时间不得少于1h ，达到保温时间后应缓冷至室温。

加热板对构件焊缝两侧的覆盖范围为：当板厚＜50mm 时，每侧应≥300mm ，板厚≥50mm 时，应增至每侧400mm ，加热器以外的构件两侧，还应用保温材料适当覆盖。

加热速度应≤220×25/t，且最大不超过220℃/h，加热温度到达590~650℃（具体按钢厂推荐的加热温度）时的保温时间根据构件焊缝的厚度确定，见表10。 400以下的冷却速率应≤275×25/t，且最大不超过275℃/h。

加热构件的温差：在加热、冷却过程中，每4.5m 长度内不超过130℃，保温过程中，构件加热部分各处温差不应超过85℃。

如由于条件限制而保温温度不能满足要求时，保温温度降低50℃，则保温时间应增加4h ；保温温度降低80℃，则保温时间应增加10h ；保温温度降低100℃，则保温时间应增加20h 。

图15 长缝焊接方式

7.2 焊前应根据结构的特点和焊接工艺规定的焊接顺序，焊接方法和技术措施确定具体的焊接参数，保证焊接质量，见图16。

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图16 T形、H 形、十字柱焊接顺序

7.3 焊材选用见表16，焊接位置应以船形焊接为主，其中CO 2半自动焊接宜采用异向分段法，小截面构件应避免采用CO 2双枪自动焊接，以减少变形，提高焊缝成形质量。

7.4 焊接参数的选择，对自动、半自动CO 2气保焊，电流宜小于350A ，焊速应根据具体情况控制在350mm/min至600mm/min范围内。水平对接CO 2气保焊、角焊缝CO 2气保焊、及埋弧焊焊接参数选择见《钢结构网架焊接通用技术规程》，应分别符合JGJ81-2002第3节和第4节的规定。手工电弧焊和CO 2气体保护焊电流选择和焊条烘焙见表11。

随取，焊条由保温筒取出到施焊的时间不宜超过4h ，否则重新烘干再用，但烘干次数不宜超过2次，并做好烘焙记录。

7.6 施焊前应复查焊件接头和焊区的情况，当不合要求时，应修整合格后方可施焊，焊后应清除药皮，并在规定位置打上施焊者的工号，CO 2自动、半自动气保焊以及埋弧焊的焊接缺陷应进行标识，以便下道工序修补。

7.7 CO 2气体纯度不得低于99.9%（V/V），水蒸气与乙醇总含量（m/m）不得高于0.005%，并不得检出液态水，使用前应做放水处理，当气瓶内的压力低于1.0MPa 时，应停止使用。使用的Ar 气纯度不应低于99.95%。

7.8 焊接前应在构件端部加引弧板和引出板，宽度应大于80mm ，焊接完成后采用气割方式予以去除，不得用锤子等工具强行击落。

7.9 焊缝质量内在和外观质量必须符合GB50205-2001标准或设计要求。二级及二级以上焊缝应在焊接完成后24h 后采用超声波探伤仪（PXUT-240B/PXUT-27）探伤检测，并出据检测报告。

8.1 当Ｈ型钢的翼缘变形超过允差时，宜用翼缘矫正设备（JZ-32、YJ60B ）进行矫正，JZ-32用于32mm 以下翼缘板的矫正，YJ60B 用于（32~80）mm 翼缘板的矫正，翼缘矫正设备的调试操作必须严格遵守该设备的操作规程。

8.2 带牛腿柱、吊车梁、埋弧焊接长缝构件、需现场焊接的多节柱、对接梁以及翼缘板宽度大于等于200mm 梁、柱等构件必须采用翼缘矫正设备进行校正。

8.3 Ｈ型钢的旁弯、起拱、扭曲以及腹板波浪变形等宜用火焰校正，采用分次渐进加热方式进行，其温度为750-900。C ，严禁超过钢材的正火温度，校正后应在自然状态下缓冷，Q345材质构件不得用水急冷。

8.4 当必须采用锤击矫正时，应加锤垫以扩大接触面积，减少构件损伤。 9. 拼装

9.1 拼装前应根据图纸要求认真检验要拼构件的尺寸，找出存在的问题及应采取的措施，核定拼装基准，作好检测记录并及时向上道工序进行反馈。工程有抛丸要求时，节点板必须在拼装前进行抛丸。

9.1.1 基准选择：钢柱应采用柱底平面和钢柱两个垂直方向的轴线，钢梁以与钢柱相连接的端为基准

9.1.2 拼前应根据结构的复杂程度（筋板数量、截面尺寸等）确定后续焊接的收缩余量，留放焊接、矫形收缩量，一般为1~5mm，特殊情况须经试验确定。

9.1.3 根据按加工图纸标注尺寸+焊接收缩余量确定划线尺寸，并进行校验，减少累积误差，确保构件的几何位置精度。

9.1.4 9.1.5 拼装时应（柱、梁轴线）垂直，置尺寸正确，数量完许偏差应符合表13的9.1.6 采用交流（9.2 9.3 9.4 10. 端筋板焊接

10.1 10.2 方可进行焊接。

10.3 280~320A。

10.4 10.5 设计要求的焊缝等级。

10.6 11. 焊后矫正

11.1 本文件“8”、“911.2 12. 其它加工

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12.1 箱形柱、十字柱等大型建筑钢结构梁、柱构件的端面铣削

图18 端面铣床主机外形图

12.1.1 适用范围：工件截面(400-1500)mm×(400-1500)mm，长度4000-15000mm ，一次性最大切削深度可达5mm ，加工表面平面度误差达到IT9(≤0.12mm/m2) ， 表面粗糙度Ra 值≤12.5μm 。

12.1.2 流程：将工件吊入机床并侧向定位→启动夹紧工作台的油缸组夹紧工件→铣刀盘旋转、手动调节铣头主轴伸出量，保证合适的切削深度→选择铣削工作循环方式→启动进给电机进行铣削工作→铣削完成，手动缩回铣头主轴，滑台快速退回原位，加工结束。

12.2 H 型钢、槽钢等型钢的数控三面钻孔、标记等加工

图19 数控三维钻孔

12.2.1 可用原材料：H 型钢、槽钢、BOX 等。

12.2.2 材料规格：宽度B 200~1250mm；高度H 100≤500mm； 厚度t ≤40mm；长度L ≤15000mm 。 12.2.3 工艺流程：设置工件的加工要求：调入工艺文件、设置加工指令状态、启动加工程序→Z塔快速移动到指定位置等待工件→操作辊道、送入工件→由工件特性确定夹紧力→根据工件加工要求的设置、测量腹板高度→设备自动按工件加工指令进行工件加工——钻孔、标记、测试→送出工件、完成工件加工。

13. 预拼装

13.1 预拼装应在端筋板焊接以及矫形完成后在涂装前进行。

13.2 当刚架梁组成件数大于3或刚架柱大于2段时，应分别考虑由检验人员和生产人员一起进行预拼装，并按GB50205-2001要求进行记录，预拼装不合格的应进行反馈和修复。

13.3 复杂异形钢构件以及多节柱、对接梁、钢管桁架、组合结构等应按设计图纸要求进行预拼装，以验证设计和各个工序加工的正确性，确保施工现场的安装。

14. 表面处理

14.1 HGP1220-8辊道式抛丸机对1200×2000以下截面构件进行处理，质量等级为Sa2.5-GB8923-88要求，处理后应避免水汽等的污染，并在16h 内完成底漆的喷涂。 14.2 HGP-2抛丸机适用于φ500mm 以下钢管类支撑构件的表面处理，C 、Z 形檩条等薄壁非封闭截面构件宜采用喷砂工艺进行处理。

14.3 手工或动力机具除锈不低于St2级，并应满足图纸设计要求。

14.4 清除渣瘤、飞溅、浮锈等污物，并报请检验人员进行确认。 15. 涂装

15.1 设计注明的不涂装部位不得涂装，安装焊缝处应留30~50mm暂不涂装。

15.2 高强度螺栓磨擦面处理后的抗滑移系数必须符合设计要求，采用砂轮打磨处理磨擦面，打磨范围不应小于螺栓孔径的四倍，方向应与受力方向垂直，并不得有飞边、毛刺、焊疤或污损。

15.3 涂装在表面处理质量检验合格后进行，涂料选用、涂装遍数、涂层厚度均应符合工程设计要求，涂料的调配和使用应满足涂料使用说明书规定。

15.4 根据工程要求领用涂料，并派专人调配涂料，确定整个工程的涂料配制方案。

15.5 检查喷涂设备并确保设备处于完好状态，用QPT3256K 高压无气喷涂机对构件进行涂装，控制喷枪移动速度和距离工件表面距离以及喷幅大小和搭接宽度。

15.6 涂装过程中涂层厚度采用漆膜测厚仪（TT220/240）进行测定，应根据测定结果调整涂装方案，直至满足要求为止。

15.7 涂装应均匀一致，无明显起皱、流坠及夹杂物，附着应良好，避免产生流坠和不完整、

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颜色不一，涂装完毕后，应用标签或醒目油漆在构件上规定部位标注构件的编号，必要时大型构件应标明重量，重心位置和定位标记，标记应清晰正确，按指定位置码放。

15.8 码放时应使构件截面长轴方向垂直地面，若无法实现，则应将垫放间距控制在构件总长的5/9，并且两端伸出长度基本一致。

16. 入库包装和发运

16.1 涂装结束后应填写入库清单并及时会同检验人员、仓储人员一起按《仓储作业制度》规定办理入库手续。

16.2 包装应在涂层干燥后进行，应保护构件涂层不受损伤，保证构件、零件不变形、不损坏、不散失，高度和宽度应符合运输的有关规定。

16.3 包装箱上应标清构件、零件的名称、编号、重量、重心和吊点位置等，并应填写包装清单。

16.4 构件的发运和交付应符合《生产过程控制程序》和《运输交付管理制度》规定。 附录