钢结构焊接规范讲解

钢结构焊接规范讲解 Revised at 2 pm on December 25, 2020.
最新《钢结构焊接规范》讲解
一、前言
钢结构焊接规范出台的背景
1、中国经济发展的要求（钢结构建设的历史回顾、钢产量的发展势头、城市
化进程的要求）
2、与之建设配套的技术要求（从业队伍较年轻、技术力量缺乏、人员流动性
较大、建筑发展的时效性强——板、管、铸、锻）
3、长远的战略考量（节能、环保、抗灾害、资源）
4、从钢结构使用范围的扩展考虑（将原标准JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技
术规范》改编和提升为国家标准GB50661《钢结构焊接规范》）随着名称
的改变也带来了内容、要求的相应变化
二、新老标准在结构上的差异
1、目录
JGJ81标准 GB50661标准
总则总则
基本规定术语和符号
材料基本规定
焊接节点构造材料
焊接工艺评定焊接连接构造设计
焊接工艺焊接工艺评定
焊接质量检查焊接工艺
焊接补强与加固焊接检验
焊工考试焊接补强与加固
附录A（钢板厚度方向性能级别附录A（钢结构焊接接头及其硫含
量、断面收缩率值）坡口形式、尺寸和标记方法）
附录B（建筑钢结构焊接工艺评定附录B（钢结构焊接工艺评定报告格式）报告格式）
附录C（箱形柱（梁）内隔板电渣附录C（箱形柱（梁）内隔板电焊焊缝焊透宽度的测量）焊焊缝焊透宽度的测量）附录D（圆管T、K、Y节点焊缝的本规程用词说明
超声波探伤）引用标准名录
附录E（工程建设焊工考试结果登记附：条文说明
表、合格证格式）
本规程用词说明
三、新标准的具体章节说明与其他标准的相关性
1、总则
1.01、强调新标准在相应科研、实践基础上形成的（1985年发展中心
开始至今）
1.02、载荷条件参照AWS等相关标准分为静载和动载，对其他结构也
能参考执行
1.03、强调安全（以人为本、吸收上海胶州路大楼、北京央视大楼失火
教训）
1.04、强调标准的互补与强制性标准的执行
2、术语和符号
该章节的术语和符号相比老标准都是新增加的，术语共8个、符号29
个，这里强调都是与焊接技术相关的。

2.1.7检测——强调采用一定的试验和测试处理所进行的技术操作
2.1.8检查——强调对材料、人员、工艺、过程或结果的核查，并确定其符
合性(CNAS也有对应的机构)
符号
强调在使用该标准中的一些相关符号时，为了避免力学性能符号的引用
混乱，建议在检测报告中，力学性能名称后，用括弧标出符号。

3、基本规定
将碳当量的推断公式（老公式用于含碳量较高的计算），发展和改进到对低碳钢进行计算（因钢结构中大量用到低碳钢），并将钢结构焊接难度分为A、B、C、D四个等级。

见表3.0.1.
含碳量≥% CEV=C+Mn
6+Cr+Mo+V
5
+Cu+Ni
15
(%)
含碳量~% Pcm=C+Si
30+Mn+Cu+Cr
20
+Ni
60
+Mo
15
+V
10
+5B
强调钢结构焊接工程、设计、施工单位应具备相应的资质，强调规则游戏。

对施工单位的要求有5条：
1、相应焊接质量管理体系和技术标准；
2、焊接技术人员、检验人员、无
损检测人员、焊工、热处理人员均要有资格；3、焊接设备、检验和试验设
备；4、检验仪器、仪表的计量、检定合格且在有效期内；5、对承接难度
大的（C、D级）工程的施工单位，应具备焊接工艺试验室（有些先施工再
补试验均为违规）
对钢结构焊接工程相关人员资格有6条规定：
1、焊接技术人员要受过专门训练，具有实践经验1年以上（不是仅指职
称）；2、焊接技术负责人应是中级职称以上的、承担C、D级焊接施工的
还必须是高级职称；3、焊接检验人员（主要指外观、尺寸、拼接、电流、
电压、气体、焊材等）要有实践经验并持证上岗；4、无损检测人员持证上
岗（一般为2级）、承担难度大的焊接件检测应具备3级（人员资格和工
业门类要对应——许多检测机构不符合——可参照GB/T9445标准）；
5、焊工施焊不得超出证书的规定（FRAMATOM有严格规定）；
6、热处
理人员要经过专门培训。

本章节强调的是一些硬性指标，设计单位、施工单位、检测单位以及所有
钢结构焊接工程参与人员必须严格要求做到，指标是基本的规定，但人是
关键因素。

鉴于我国的钢结构市场现状，必要的第三方、第四方抽检制度
是必须的，必要的处罚也是必须的(上海钢结构、上海建委)。

对钢结构焊接工程相关人员职责有5条规定：
1、焊接技术人员负责工艺评定、焊接工艺方案、作业指导书工艺卡等编
制，负责处理施工过程中的焊接技术问题（所以对技术职称、工作经历、
实践年限有一定的要求）；2、焊接检验人员负责对焊接作业全过程的检查
和监控，这里强调的是过程控制——从原材料开始到最终成形（不能只看
质保书），甚至其工作在无损检测后还有——表面防腐及标记等（实践证
明焊接的最终质量是过程控制的结晶）；3、无损检测人员按设计文件或相
应规定的探伤方法及标准，对受检部位探伤，出具检测报告。

这里强调的
是采用仪器设备的检测，这与焊接检验人员的检验或检查指的不是同一回
事（对无损检测除了要有仪器设备、人员资格、很重要的还是经验——判
断缺陷位置、错位、背面反射等）（北外滩项目）；4、焊工按焊接工艺施
工；5、热处理人员按热处理作业指导书及相应操作规程进行作业。

作业安全和健康是强调两方面的，一是对社会和对公众，另一是对个人（如上海中心的大厚度焊接点的质量控制）
4、材料
强调焊接材料必须有产品质量保证书或检验报告，因为合格的原材料才是最终焊接质量的基本保证（但不完全取决于这些，重要场合复试是必须的、主要强调进货渠道要可靠）。

强调钢材的化学、力学性能及复验结果应符合国家现行标准的规定。

这里所指的化学成分主要是指碳当量，因为碳当量在很大程度上决定焊接质量和可焊性。

要求焊接选材合理，所谓合理是指根据设计要求，保证设计强度、塑性不低于钢材标准规定的下限值，接头的冲击韧性不低于母材标准规定的冲击韧性下限值。

焊接接头与母材的匹配相当重要（不能一味追求焊接接头强
度）
~焊丝要符合规定、常用钢材的屈服强度可参照表4.0.5。

强调对T形、十字形、角接接头当其翼板厚度不小于40mm时，从设计上要考虑对厚度方向性能有要求的钢板（也就是我们常说的要求对钢板作Z向性能试验）主要是由于这些结构中收缩应力较大、节点拘束力打在接近焊缝热影响区或接近厚板的中心区沿轧制带状组织晶间产生台阶状层状撕
裂。

这种现象在国内很多重点工程中屡有发现。

对这种结构用钢板的选择
应按国家标准GB/T5313《厚度方向性能钢板》有关规定来选择。

、、、、、是针对焊条、焊丝、焊剂、保护气体、栓钉及焊接瓷环使用时应
符合的相关国家标准：
1、碳钢焊条——GB/T5117；低碳合金钢焊条——GB/T5118
2、熔化焊用钢丝——GB/T14957；气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊
丝——GB/T8110；碳钢药芯焊丝——GB/T10045；低合金钢药芯焊丝—
—GB/T17493；
3、埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂——GB/T5293；埋弧焊用低合金钢焊丝和焊
剂——GB/T12470
4、氩——GB/T4842；焊接用二氧化碳——HG/T2537
5、电弧螺柱焊用圆柱头焊钉——GB/T10433
5、焊接连接构造设计
一般规定
钢结构设计原则：便于焊接操作、减少构件变形、减少焊接收缩应力及应力分
布不均匀、避免局部应力集中。

5.1.1钢结构设计应符合下列规定：
1、宜减少焊缝的数量和尺寸（预制接头和铸造接头）
2、焊缝的布置宜对称于构件截面的中性轴（形成对称焊接造成最小的变形和
最小应力）
3、节点的空间应便于焊接操作和焊后检测（包括焊前预热、拼接检查等）
4、宜采用刚度较小的节点形式，宜避免焊缝密集和双向、三向相交
5、焊缝位置应避开高应力区（包括避开翼、腹焊缝重合）
6、应根据不同焊接工艺方法选用坡口形式和尺寸（减少热输入量和变形量） 5.1.2施工图及细化图中标识符号应符合国家相关标准。

5.1.3钢结构设计施工图应明确焊接技术要求：
1、构件材料、性能应符合国家相关标准要求；
2、钢结构相交节点的焊接部位、有效焊缝长度、焊脚尺寸、部分焊透焊
缝的焊透深度（有利于超声测熔深——允许有未焊透——筋芯柱等）
3、焊缝质量等级，无损检测要求及方法和检测比例（这在执行中有很大
的误区，焊缝等级——检测等级、质量等级）
4、工厂制作单元及构件拼装节点的允许范围，根据工程需要提出结构设
计应力图（同时要考虑运输及吊装的能力）
5.1.4设计图中应标明下列焊接技术要求：
1、对所有技术要求要详细标注；
2、坡口尺寸及衬垫尺寸（也要考虑引弧、息弧板）
3、标注工厂制作和工地安装焊缝
4、对于大型分散安装的分段和拼接节点，要进行结构安全审核
5.1.5焊缝质量等级的选用原则：
1、承受动载荷的且需要进行疲劳验算的构建中，凡要求与母材等强连接
的焊缝应焊透（全熔透焊缝），其质量等级应符合下列规定：
1）作用于垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时为1级，受压时不应低于2级；
2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝不应低于2级；
3）铁路、公路桥的横梁接头板与弦杆角焊缝应为1级，桥面板与弦杆角焊缝、桥面板与U形肋角焊缝（桥面板侧）不应低于2级；
4）重级工作制（A6~A8——GB50017《钢结构设计规范》规定）和起重量Q≥50t的中级工作制（A4、A5）吊车梁的腹板与上翼缘之间以及
吊车椼梁上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝应焊透（全熔透焊缝），焊
缝形式宜为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于2级。

2、不需要疲劳验算的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝宜焊透，其
质量等级受拉时不应低于2级，受压时不宜低于2级；
3、部分焊透的对接焊缝、采用角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝
的T形接头，以及搭接连接角焊缝，其质量等级应符合下列规定：
1）直接承受动载荷且需要疲劳验算的结构和吊车起重量等于大于50t 的中级工作制吊车梁以及梁柱、牛腿等重要节点应不低于2级；
2）其他结构可为3级。

焊缝坡口形式和尺寸
5.2.1采用符号表示：
焊接位置代号：
F——平焊
H——横焊
V——立焊
O——仰焊
接头形式代号：
B——对接接头 T——T形接头 X ——十字接头 C ——角接接头 F——搭接接头
坡口形式代号：
I ——I形坡口
V——V形坡口 X——X形坡口 L——单边V形坡口
K——K形坡口
Ua——U形坡口
Ja——单边U形坡口
注脚a主要用在厚度不小于50mm的U形、J形坡口。

焊缝类型代号：
B（G）——板（管）对接焊
C——角接焊缝
Bc——对接与角接组合焊缝
管结构节点形式代号：
T——T形节点
K——K形节点
Y——Y形节点
以上所有符号的使用，应符合本规范的附录A的规定。

的制定是参考了美
国和日本钢结构协会《焊缝坡口标准》的内容，制定了三种常用焊接方法
的标准焊缝坡口形式与尺寸。

焊缝厚度的计算
见5.3.1~。

焊缝厚度计算是结构设计中构件承载应力计算的依据，由于焊
缝形式的不同，反面不清根焊接。

使用中不使用碳弧气刨清根，对提高施
工效率和作业安全有很大的好处。

同样参照美国在第5.3.4条中对斜角焊缝不同两面角(Ψ相应的坡口尺寸作
了规定，以供施工设计时使用。

组焊构件焊接节点
5.4.1为了防止母材过热，规定了塞焊和槽焊的最小间隔及最大直径。

为了
保证焊缝致密性，规定了最小直径与板厚关系。

塞焊和槽焊的焊缝尺寸应
按传递剪切力计算确定。

5.4.2为了防止因焊接热输入量过小而使母材热影响区冷却速度过快而形成
硬化组织，规定了角焊缝最小长度、断续角焊缝最小长度及角焊缝的最小
焊脚尺寸。

采用低氢焊接方法，由于减低了氢对焊缝的影响，其最小角焊
缝尺寸可以比采用非低氢焊接方法时小一些。

5.4.3本条规定参照了美国的内容:
为防止搭接接头角焊缝在载荷作用下张开,规定了搭接接头角焊缝在传递
部件受轴向力时,应采用双角焊缝（这在储油罐中运用较多）。

为防止搭接节头受轴向力时发生偏转，规定了搭接接头最小搭接长度。

为了防止构件因翘曲而使得贴合不好，规定了搭接接头纵向角焊缝连接构件端部时的最小焊缝长度，必要时应增加横向角焊或塞焊（增加接触面
积）。

为了保证构件受拉力时有效传递载荷，构件受压时保持稳定，规定了断续搭接角焊缝最大纵向间距。

为了防止焊接时材料棱边熔塌，规定了搭接焊缝与材料棱边的最小距离。

5.4.4不同厚度、不同宽度材料对接焊时，为了减小材料因截面及外形突变
造成的局部应力集中，提高结构安全性，参照美国《钢结构焊接规范》及
日本建筑施工标准《钢结构工程》JASS6，规定了当焊缝承受的拉力超过
设计容许拉应力的三分之一时,不同厚度及宽度材料对接时的坡度过渡最大
允许值为1:,以减小材料因截面及外形突变造成的局部应力集中,提高构件结
构的使用安全性（除此之外要防止错位与不对称错位）。

防止板材产生层状撕裂的节点、选材和工艺措施
5.5.1作了规定与提出了要求。

在本标准的章节中已规定了对材料厚度方向
（Z向）性能的要求。

本条主要从焊接节点形式的优化设计方面提出要
求，目的是减小焊接截面和焊接受缩应力，使焊接收缩力尽可能作用于板
材的轧制纤维方向，同时也给出了防止层状撕裂的相应的焊接措施。

根据
我国的工程现状，由于大厚度钢板的使用引起层状撕裂的现象还不少。

构件制作与工地安装焊接构造设计
5.6.1对构件制作焊接节点作了10项规定；1、2、4、6、7、8、9是生产
实践中常用的，3、5引自美国其中第5项适用于为传递局部载荷，采用一
定长度的全焊透坡口对接与角接组合焊缝的情况，第10项为行业标准《空
间网格结构技术规程》JGJ7的规定，目的是为了避免焊缝交叉、减小应力
集中程度、防止三向应力，以防止焊接裂纹产生，提高结构使用安全性。

5.6.2对工地安装焊接节点形式作了6项规定。

1、2、4项与国家现行有关
标准一致；第3项桁架或框架梁安装节点已在国内一些大跨度工程上得到
应用，它不仅可以避免—管安装焊接节点形式，管端在现场二次加工调整
钢管长度和坡口间隙，以保证单面焊透。

这种焊接节点的坡口形式可以避
免衬套固定焊接后管长及安装间隙不易调整的缺点。

承受动载与抗震的焊接构造设计
5.7.1由于塞焊、槽焊、电渣焊和气电立焊焊接热输入量大，会在接头区
域产生过热的粗大晶粒组织，导致焊接接头韧性降低而达不到承受动载经
疲劳验算钢结构的焊接质量要求，所以本条是强制性条文，必须严格执
行。

5.7.2对承受动载时的焊接节点做出了规定.
5.7.3对承受动载构件的组焊节点形式做出了规定.
5.7.4对抗震结构框架柱与梁的钢性连接节点焊接做出了规定.
5.7.5对柱连接焊缝引弧板、引出板、衬垫作了规定。

5.7.6对梁柱连接处梁腹板的过焊孔作了规定。

6、焊接工艺评定
一般规定
6.1.1评定应在构件制作和结构安装前进行。

免予焊接工艺评定：是指把符合本规范规定的钢种、焊接方法、焊接坡口形式和尺寸、焊接位置、匹配的焊接材料、焊接工艺参数规范化。

符合这种规
范化焊接工艺规程或焊接作业指导书，施工企业可不再进行焊接工艺评定
试验，而直接使用免予焊接工艺评定的焊接工艺。

本条为强制性条文，必
须严格执行。

6.1.2年.
焊接工艺评定替代规则
6.2.1不同焊接方法的评定结果不得互相替代。

同种材料钢号中，质量等级高的
可替代等级低的。

6.2.2不同类别钢材的焊接工艺评定结果不得互相替代；I、II类同种钢材高级别
的可替代低级别的，III、IV类同类别钢材中的焊接工艺评定结果不得相互
替代。

重新进行工艺评定的规定
6.3.1~不同的焊接工艺方法中，各种焊接工艺参数对焊接接头质量产生影响的
程度不同。

为了保证钢结构焊接施工质量，根据大量的试验结果和实践经
验并参考国外先进标准的相关规定，本章节各条款分别规定了不同焊接方
法中各种参数的最大允许变化范围。

试件和试样的试验与检验
本节对采用规定的要求制备的试样的检验做出了相应规定，在基本上采用现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规范》JGJ81的相应条款的基础上，增加
了硬度试验的相应要求，同时根据现行行业标准JGJ81的应用情况，去掉
了十字接头、T形接头弯曲试验的要求，使规范更加科学、合理、可操作
性强。

免予焊接评定
6.6.1 对于一些特定的焊接方法和参数、钢材、接头形式和焊接材料种类的组
合，其焊接工艺已经长期使用，实践证明，按照这些焊接工艺进行焊接所
得到的焊接接头性能良好，能够满足钢结构焊接的质量要求。

本着经济合
理、安全适用的原则，本规范借鉴了美国《钢结构焊接规范》，并充分考
虑到国内施工的实际情况，对免予评定焊接工艺做出了相应的规定。

当
然，采用免予评定的焊接工艺并不免除对钢结构制作、安装企业资质及焊
工个人能力的要求，同时有效的焊接质量控制和监督也是必不可少的（国
内新项目一般都要求焊工试块考试）。

在实际生产中，应严格执行规范的
规定，通过免予评定焊接工艺文件编制可实际操作的焊接工艺，并经焊接
工程师和技术负责人签字后，方可使用（这与AWS规定的焊接工程师对
质量监督负责的要求是一致的）。

6.6.2本条规定了免予评定所适用的焊接方法、母材、焊接材料及焊接工艺，
在实际应用中必须严格遵照执行。

7、焊接工艺
母材准备
7.1.1检测标准中也规定了钢板周围50mm范围内要进行超声波探伤，其目的
也是为了保证焊接坡口处的质量。

7.1.3
7.1.6当钢材的切割面上存在钢材的轧制缺陷，如夹渣、夹杂物、脱氧产物等
时，其较浅的可以通过打磨消除，而较深和较长的缺陷应采用焊接进行修
补，若存在严重的或较难焊接修补的缺陷，该钢板不得使用。

焊接材料要求
7.2.1焊接材料对焊接结构的安全性有着极其重要的影响，其熔敷金属化学成分
和力学性能及焊接工艺性能应符合国家现行标准的规定，施工企业应采取
抽样方法进行验证。

7.2.2焊接材料的报关规定主要目的是为防止焊接材料锈蚀、受潮和变质，影响
其正常使用。

7.2.3由于低氢焊条一般用于重要的焊接结构，所以对低氢焊条的保管要求更为
严格。

低氢焊条在使用前要进行高温烘焙，去除焊条药皮中的结晶水和吸附水，主要是为了防止焊条药皮中的水分在施焊过程中经电弧热分解使焊接金属中扩
散氢含量增加，而扩散氢是焊接延迟裂纹产生的主要因素之一。

调质钢、高强度钢及桥梁结构的焊接接头对氢致延迟裂纹比较敏感，应严格控制其焊接材料中的氢来源。

（探伤要求24、48小时后；FRAMATOM要
求焊条及时进保温箱并要加温）
7.2.4对于埋弧焊要严格控制焊剂的烘焙。

7.2.5实芯焊丝和药芯焊丝的表面污物会影响焊接质量，容易造成气孔和焊缝中
的含氢量，应严格禁止使用有油污和锈蚀的焊丝。

7.2.6栓钉焊接磁环应确保焊缝挤出后的成型，其受潮后使用会影响栓钉焊的工
艺性能及焊接质量，所以焊接前应加以烘干。

焊接接头的装配要求
7.3.1~焊接接头的坡口及装配精度是保证焊接质量的重要条件，角度大小、间
隙大小均会对焊接造成直接的影响，这是装配时要严格控制的。

定位焊
7.4.1~定位焊缝的焊接质量对整体焊缝质量有直接的影响，应从焊前预热、焊
材选用、焊工资格及施焊工艺等各方面给予重视，避免造成正式焊缝中的
焊接缺陷。

焊接环境
7.5.1对于焊条电弧焊和自保护药芯焊丝电弧焊，当焊接作业区风速超过
8m/s时，对于气体保护电弧焊作业区风速超过2mm/s时，焊接熔渣或气
体对熔化的焊缝金属保护环境会遭到破坏，致使焊缝金属中产生大量的密
集气孔。

所以实际施焊过程中，应避风、避雨在焊接作业区设置保护屏障。

7.5.2
低温会造成钢材脆性，使得焊接过程的冷却速度过快，易于产生淬硬组织，对于碳当量相对高的钢材焊接是不利的，尤其是对于厚板和接头拘束力大的钢结构影响更大。

本条款对低温条件下的施焊做出了具体规定。

预热和道间(层间)温度控制
7.6.1焊缝金属和热影响区的冷却速度，降低焊接接头的冷裂纹倾向。

预热温度越高，冷却速度越慢，会有利于降低焊接接头的淬硬倾向和裂纹倾向。

对于调质钢而言，不希望较慢的冷却速度，钢厂也不推荐如此。

本条款是根据常用钢材的化学成分、中等结构拘束度、常用的低氢焊接方法和焊接材料以及中等热输入条件给出的可避免焊接接头出现淬硬或裂纹的最低温度。

实践经验证明：焊接一般拘束度的接头时，按本条规定的最低预热温度和道间温度，可以防止接头产生裂纹。

在实际施工过程中为了得到无裂纹、塑性良好的焊接接头，预热温度和道间温度应高于本条规定的最低温度值。

为了避免母材过热产生脆化而降低焊接接头的性能，对道间温度的上限也在做出了规定。

为了确保焊接接头预热温度均匀，冷却时具有平滑的冷却梯度，本条对预热的加热范围做出了规定。

电渣焊、气电立焊、热输入量大，焊接速度缓慢，一般对焊接预热不作要
求。

焊后消氢处理
7.7.1消氢处理的目的是加速焊接接头中扩散氢的逸出，避免延迟裂纹的产生。

焊后消氢处理应在焊后立即进行，处理温度一般为200~350℃，本规范规
定250~350℃。

温度太低消氢效果不明显；温度过高，若超出马氏体转变
温度则容易在焊接接头中残存马氏体组织。

如果在焊后立即进行消除应力
处理，则可不必进行消氢热处理。

焊后消应力处理
7.8.1，采用振动消应力法对构件进行整体处理既方便又经济。

某些调质钢、含钒钢和耐大气腐蚀（耐候钢）进行消应力处理后，其显微组织可能发生不良变化，焊缝金属或热影响区的力学性能会产生恶化，甚至会
产生裂纹，应慎重选择小应力处理。

此外，还要考虑消除应力处理后可能引起构件变形。

引弧板、引出板和衬垫
7.9.1~设置引弧板和引出板的目的是为了避免引弧时焊接热量不足而引起焊接
裂纹或息弧时产生焊缝缩孔和裂纹。