鋼結(jié)構(gòu)焊接實用創(chuàng)新技術(shù)

《鋼結(jié)構(gòu)焊接實用創(chuàng)新技術(shù)》涵蓋了建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用的焊接技術(shù)，如焊條電弧焊（SMAW），熔化極活性氣體、惰性氣體保護焊（MAG、MIG），埋弧焊（SAW），電渣焊（ESW），栓釘焊（SW）等，介紹了上述焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍、工藝操作、設(shè)備和材料、質(zhì)量控制和工程管理。本書簡述了鋼結(jié)構(gòu)工程施工流程各環(huán)節(jié)中與焊接相關(guān)的內(nèi)容，闡述了鋼結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力應(yīng)變控制的觀點，簡析了細晶粒高強鋼焊接性及焊接關(guān)鍵技術(shù)，介紹了建筑鋼結(jié)構(gòu)不銹鋼焊接，總結(jié)了以國家體育場“鳥巢”焊接技術(shù)為主的典型焊接技術(shù)，介紹了等離子焊接、鎢極氬弧焊（TIG）、厚板氣電立焊（EGW）等焊接技術(shù)。
本書可用于建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)焊接技術(shù)人員培訓(xùn)，也可供焊接專業(yè)科研、技術(shù)人員參考。

婁峰，浙江大東吳建筑科技有限公司，副總經(jīng)理、總工程師、教授級高工，技術(shù)領(lǐng)域：從事鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)研發(fā)與制作、施工及設(shè)計工作；從事綠色裝配式建筑產(chǎn)品技術(shù)體系的研發(fā)、設(shè)計及施工工作。工程業(yè)績：2005年至今主要完成工程數(shù)十項，其中國 家級、省級重點項目包括：2008年北京奧運會三大場館之一的國家體育館工程，2010年廣州亞運會亞運開幕式配套項目珠江新城地標建筑（廣州塔、西塔、廣博、圖書館、歌劇院及地下空間、廣州花都亞運新體育館等），2011年深圳世界大學(xué)生運動會主要場館（深圳灣體育中心，大運會游泳館，深圳大學(xué)城體育中心）及地方標志性建筑（如紹興縣奧體體育館、廣西體育中心體育場、廣州圓、珠海歌劇院、廣州宏城廣場、白云機場二期、巴中體育場、湖南廣電節(jié)目生產(chǎn)基地、深圳信通金融大廈）等重大項目。在這些項目中有主持技術(shù)工作，擔(dān)任技術(shù)負責(zé)人或項目總工程師。這些項目中共獲得了中國建筑鋼結(jié)構(gòu)“金獎”15項、詹天佑大獎2項、中國建設(shè)工程“魯班獎”3項、廣東鋼結(jié)構(gòu)金獎“粵鋼獎”8項、省級QC成果2項。科研成果：先后發(fā)表論文22篇，參編行業(yè)標準6本（3本已經(jīng)頒布執(zhí)行），獲國家科學(xué)技術(shù)獎勵二等獎2項，省部級科技進步獎二等獎2項、三等獎1項，省部級技術(shù)發(fā)明獎一等獎1項，中國鋼協(xié)科學(xué)技術(shù)獎一等獎3項、二等獎1項，廣東省土木建筑學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎勵一等獎1項，紹興市科技進步獎一等獎1項，獲得省級工法6項，國家 級工法1項；科研成果17項通過省級成果鑒定，申請國家專利35項（發(fā)明12項，實用新型23項）。

在建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中，焊接作為組裝工藝之一，通常被安排在流程的后期或最終階段，對鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有決定性作用。在建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中，焊接被視為一種關(guān)鍵的制造、安裝技術(shù)。
由于現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工程的復(fù)雜性、工程對象的不確定性、市場競爭的殘酷性、制作工程的艱巨性、施工環(huán)境條件的多樣性，鋼結(jié)構(gòu)焊接工作始終處于施工準備，人員培訓(xùn)，機具組合、購置、檢修，焊接工藝評定，焊接方案編寫等諸多工作交叉進行的狀態(tài)。鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接工程點多、面廣、戰(zhàn)線長，“天時、地利、人和”三大要素相互制約，使焊接問題復(fù)雜化、專業(yè)化，面臨許多難以想象的具體困難。
為了實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)、高效，必須實施“全員、全面、全過程”的管理。在整個質(zhì)量管理體系中，首先要解決的“卡脖子”問題是：鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)必須要培養(yǎng)和造就大量的、懂得焊接應(yīng)用技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)焊接從業(yè)人員來把關(guān)定向，促進焊接技術(shù)進步；必須重視焊接、重視焊接技術(shù)人才的培養(yǎng)。
浙江湖州大東吳建筑科技有限公司自成立以來十分重視培養(yǎng)焊接技術(shù)專業(yè)人才，積極促進焊接技術(shù)進步。公司籌建焊接試驗室及焊工培訓(xùn)中心，為焊接技術(shù)的發(fā)展提供硬件上的支持。為了適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需要，公司專家及工程技術(shù)人員結(jié)合工程實際，集體編寫了《鋼結(jié)構(gòu)焊接實用創(chuàng)新技術(shù)》。
本書涵蓋了建筑鋼結(jié)構(gòu)施工采用的焊接技術(shù)：焊條電弧焊（SMAW）；熔化極活性氣體、惰性氣體保護焊（MAG、MIG），其中包括二氧化碳實心焊絲氣體保護焊（GMAW）、二氧化碳藥芯焊絲氣體保護焊（FCAW-G）；埋弧焊（SAW）；電渣焊（ESW）；栓釘焊（SW）。本書介紹了建筑鋼結(jié)構(gòu)施工工作流程及各工作環(huán)節(jié)所涉及的焊接技術(shù)（緒論）；闡述了鋼結(jié)構(gòu)的分類、鋼結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力應(yīng)變的控制（第一章）；簡析了細晶粒高強鋼焊接性及焊接關(guān)鍵技術(shù)（第二章）；引入了較為完整清晰的金相圖片（第三章）；介紹了建筑鋼結(jié)構(gòu)不銹鋼焊接技術(shù)（第九章），以國家體育場“鳥巢”焊接技術(shù)為主的典型焊接技術(shù)（第十章），以及等離子不銹鋼焊接技術(shù)、鎢極氬弧焊（TIG）不銹鋼焊接技術(shù)、厚板氣電立焊（EGW）技術(shù)等。本書闡述的一些技術(shù)觀點與傳統(tǒng)技術(shù)觀點存在差異，希望引發(fā)同行驗證、商榷、討論。
本書有極其豐富的工程第一手資料，所表述的技術(shù)數(shù)據(jù)全部經(jīng)過工程實際的運用，真實、準確、可靠、較全面。因此有理由認為，本書的重要技術(shù)觀點和實際操作技術(shù)將在行業(yè)中得以廣泛應(yīng)用。本書可作為“案例教學(xué)”的教材，也可作為工程應(yīng)用的手冊。
本書的編寫得到上級領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)和有關(guān)部門的大力支持；特別是得到了中國工程建設(shè)焊接協(xié)會專家的指點和把關(guān)，幫助公司專家和工程技術(shù)人員順利地完成了寫作任務(wù)。在此深表謝意！

陳志江
浙江大東吳建筑科技有限公司

緒論 1
一、焊接技術(shù)的發(fā)展歷程  2
二、建筑鋼結(jié)構(gòu)施工流程各環(huán)節(jié)中與焊接工程管理相關(guān)的內(nèi)容  3
三、焊接變形計算  11

第一章建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制的基本原則 13
第一節(jié)建筑鋼結(jié)構(gòu)體系的初始應(yīng)力控制  14
一、鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的初始應(yīng)力狀態(tài)  14
二、控制鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的初始應(yīng)力狀態(tài)對設(shè)計的要求  15
三、建筑鋼結(jié)構(gòu)工序復(fù)雜性——合龍和卸載  15
四、控制鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的初始應(yīng)力狀態(tài)對施工的要求  17
第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)體系的分類  18
一、單層鋼結(jié)構(gòu)  18
二、多層、高層鋼結(jié)構(gòu)  20
三、大跨度鋼結(jié)構(gòu)  22
四、高聳鋼結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑物鋼結(jié)構(gòu)  23
第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的受力特點及性能保證  23
一、有關(guān)材料性能的幾個基本概念  23
二、承重結(jié)構(gòu)的鋼材綜合性能保證項目  24

第二章細晶粒高強鋼焊接性及焊接關(guān)鍵技術(shù) 27
一、Q355鋼焊接性分析  28
二、細晶粒鋼焊接要盡量減少焊接熱循環(huán)次數(shù)（含火焰切割和碳弧氣刨）  32
三、冷裂紋敏感系數(shù)Pcm及其限制  34
四、用碳當量估算焊接預(yù)熱溫度  35

第三章焊接的基本知識 38
第一節(jié)金屬學(xué)基礎(chǔ)  39
一、鐵碳合金相圖和相圖中的相  39
二、鐵碳合金相圖中的重要的點和線  43
第二節(jié)鋼的熱處理基礎(chǔ)  49
第三節(jié)焊接物理基礎(chǔ)  52
一、焊接熱過程及其特點  52
二、焊接電弧及其特性  55
三、焊絲的加熱、熔化與熔滴過渡  58
第四節(jié)焊接冶金基礎(chǔ)  62
一、基本概念  62
二、氣相對金屬的作用  66
三、熔渣及其對金屬的作用  75
四、凝固冶金  86
五、固相冶金  90
六、焊接裂紋  95
七、金屬可焊性的理論分析  117
第五節(jié)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫坡口設(shè)計的基本理論  120
一、一次結(jié)晶、二次結(jié)晶對焊縫性能的影響  120
二、窄間隙焊接技術(shù)的基本分析  121
三、應(yīng)用窄間隙焊接技術(shù)原理發(fā)展窄坡口焊接技術(shù)  123
四、坡口對焊縫金屬稀釋率及其性能的影響  125
五、典型焊接接頭坡口設(shè)計  126

第四章焊條電弧焊(SMAW) 128
第一節(jié)焊條電弧焊定義與原理  129
第二節(jié)焊條電弧焊焊接冶金過程特點  131
第三節(jié)焊條電弧焊工藝及特點  131
一、工藝特點  131
二、電源及其極性  131
三、焊接位置  132
第四節(jié)焊條電弧焊適用范圍與局限性  132
一、可焊工件厚度范圍  132
二、可焊金屬范圍  133
三、最適合的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)性質(zhì)  133
四、焊接設(shè)備  133
五、弧焊電源  133
六、輔助設(shè)備  134
第五節(jié)焊條電弧焊操作技術(shù)  134
一、引弧  134
二、運條  135
三、接頭  136
四、收弧  137
五、各種位置的焊接技術(shù)  137
第六節(jié)單面焊雙面成形技術(shù)  140
一、板對接單面焊雙面成形技術(shù)  141
二、小直徑管對接單面焊雙面成形技術(shù)  150
第七節(jié)焊條  154
一、概述  154
二、焊條的主要性能、用途及其選用  157
三、焊條的使用和管理  159
四、焊條型號  161
第八節(jié)建筑鋼結(jié)構(gòu)手工電弧焊(SMAW)施工工藝  165
一、適用范圍  165
二、施工準備  165
三、操作工藝  169
四、質(zhì)量標準  173
五、應(yīng)注意的質(zhì)量問題  176

第五章埋弧焊(SAW) 179
第一節(jié)埋弧焊方法概論  180
一、埋弧焊過程原理及其特點  180
二、埋弧焊工藝方法  181
三、埋弧焊的優(yōu)缺點及適用范圍  188
第二節(jié)埋弧焊用焊接材料  189
一、埋弧焊的冶金特點  189
二、埋弧焊時的主要冶金反應(yīng)  190
三、埋弧焊用焊劑  191
四、埋弧焊焊劑選擇  196
五、焊劑的儲存與烘干  200
六、埋弧焊用焊絲  200
七、埋弧焊焊劑與焊絲的選配  203
第三節(jié)埋弧焊工藝及技術(shù)  204
一、埋弧焊工藝基礎(chǔ)  204
二、埋弧焊接頭的設(shè)計  211
三、埋弧焊焊前準備  220
四、埋弧焊操作技術(shù)  221
五、埋弧焊工藝規(guī)程  226
第四節(jié)建筑鋼結(jié)構(gòu)埋弧焊施工工藝  233
一、施工準備  233
二、操作工藝  240
三、質(zhì)量標準  246
四、成品保護  249
五、應(yīng)注意的質(zhì)量問題  250
六、質(zhì)量記錄  251
七、安全、環(huán)保措施  251

第六章氣體保護焊(MAG、MIG) 253
第一節(jié)氣體保護焊概述  254
一、氣體保護焊的特點  254
二、氣體保護焊原理  254
三、氣體保護焊的應(yīng)用范圍  255
四、氣體保護焊方法分類  255
第二節(jié)鎢極氬弧（TIG）焊簡述  257
第三節(jié)CO2氣體保護焊（GMAW、FCAW-G）  259
一、CO2氣體保護焊的特點  259
二、CO2氣體保護焊冶金原理  260
三、CO2氣體及焊絲  262
四、CO2氣體保護焊熔滴過渡形式  263
五、主要焊接參數(shù)的影響及其合理選擇  266
六、焊前準備  271
七、引弧與收弧技術(shù)  282
八、焊縫接頭技術(shù)  283
九、左焊法和右焊法  283
十、平焊  285
十一、立焊  289
十二、橫焊  291
十三、仰焊  292
十四、環(huán)焊縫的焊接  293
十五、CO2電弧點焊  295
十六、CO2氣體保護焊常見焊接缺陷及防止措施  297
十七、CO2氣體保護焊的應(yīng)用  300
第四節(jié)實用建筑鋼結(jié)構(gòu)GMAW、FCAW-G工藝  311
一、適用范圍  311
二、施工準備  311
三、操作工藝  315
四、質(zhì)量標準  319
五、成品保護  322
六、應(yīng)注意的質(zhì)量問題  322
七、質(zhì)量記錄  323
八、安全、環(huán)保措施  323
九、FCAW-G的特殊要求  324

第七章電渣焊(ESW)和氣電立焊(EGW) 325
第一節(jié)電渣焊過程及特點  326
一、電渣焊的過程  326
二、電渣焊的特點  326
第二節(jié)電渣焊種類和適用范圍  327
一、絲極電渣焊（ESW-WE）  327
二、熔嘴電渣焊（ESW-MN）  327
三、板極電渣焊（ESW-BE）  328
四、電渣焊的適用范圍  328
第三節(jié)電渣焊設(shè)備  329
一、絲極電渣焊設(shè)備  329
二、熔嘴電渣焊設(shè)備  331
第四節(jié)氣電立焊(EGW）簡述  333
第五節(jié)實用建筑鋼結(jié)構(gòu)電渣焊(ESW)焊接工藝  334
一、施工準備  334
二、技術(shù)準備  336
三、操作工藝  340
四、焊縫質(zhì)量檢查  342

第八章栓釘焊(SW) 344
第一節(jié)概述  345
第二節(jié)電弧栓釘焊的焊接過程  346
一、母材  346
二、螺柱  347
三、套圈  348
四、電弧栓釘焊設(shè)備  348
五、弧栓釘焊的焊接工藝  348
第三節(jié)實用建筑鋼結(jié)構(gòu)栓釘焊施工工藝規(guī)程  353
一、適用范圍  353
二、施工準備  354
三、操作工藝  357
四、質(zhì)量標準  359
附錄1栓釘焊術(shù)語、符號  360
附錄2栓釘焊焊接工藝評定報告格式  362
附錄3栓釘焊焊工考試結(jié)果登記表和焊工合格證  366
附錄4拉弧式栓釘焊接的工藝參數(shù)  369

第九章不銹鋼基本性能及焊接技術(shù) 370
第一節(jié)不銹鋼概述  372
—、不銹鋼的定義及界定范圍  372
二、不銹鋼的分類及其基本特性  372
三、化學(xué)成分與不銹鋼組成的關(guān)系  374
第二節(jié)不銹鋼焊接技術(shù)  375
一、焊接工藝技術(shù)要求  375
二、焊接注意事項  377
三、等離子弧焊  378
第三節(jié)不銹鋼焊接工程案例  380
一、焊接技術(shù)難點分析  380
二、相應(yīng)問題的解決方案  381
三、方案具體實施  382
附錄GB/T 983—2012《不銹鋼焊條》摘要  383

第十章建筑鋼結(jié)構(gòu)典型焊接技術(shù) 395
第一節(jié)“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)焊接工程的幾項典型焊接技術(shù)  396
一、建筑鋼結(jié)構(gòu)厚板焊接技術(shù)  397
二、建筑鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接技術(shù)  400
三、建筑鋼結(jié)構(gòu)仰焊技術(shù)  404
四、建筑鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼及其異種鋼的焊接技術(shù)  411
五、建筑鋼結(jié)構(gòu)合龍、鋼結(jié)構(gòu)體系初始應(yīng)力的控制焊接技術(shù)  419
六、建筑鋼結(jié)構(gòu)Q460E-Z35鋼焊接技術(shù)  424
第二節(jié)建筑鋼結(jié)構(gòu)厚板焊接層狀撕裂的控制處理技術(shù)  431
一、層狀撕裂定義、種類、產(chǎn)生機理及特征  432
二、預(yù)防為主是防止層狀撕裂產(chǎn)生的主要技術(shù)措施  435
三、層狀撕裂處理技術(shù)  439
四、層狀撕裂處理的工程實例  440
第三節(jié)工業(yè)廠房行車軌道焊條電弧焊焊接工藝規(guī)程  443

參考文獻447