180m钢砼组合梁钢结构加工安装专项方案.docx
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180m钢砼组合梁钢结构加工安装专项方案
新建铁路西安至平凉线XPS-3标段
80m钢-混凝土组合桁梁钢结构拼装
专项施工方案
编制:
复核:
审核:
中铁一局西平铁路工程指挥部第七项目部
二〇一〇年六月甘肃·泾川
80m钢-混凝土组合桁梁钢结构加工、拼装
专项施工方案
第一章总体概述
1.1工程概括
新建铁路西安至平凉线后河村特大桥、马屋泾河特大桥为80米钢-混凝土组合梁,其结构为桁架式,上、下弦及端横撑采用混凝土结构,中横撑采用宽为350mm,高为590mm的工字钢;腹杆采用550mm×650mm的矩形钢箱,材质为Q345qE,壁厚为16mm、24mm、32mm、40mm四种规格。
组合桁架上弦长76米,下弦长82米,节间长度10m;桁架总高11米,中心高度9m;上弦总宽7.8米,下弦总宽9.4米。
a)后河村特大桥:
后河村特大桥跨银川—武汉高速公路,铁路位于半径为2000m的曲线上,与公路的斜角为48度,距长庆桥出口约2km。
b)马屋泾河特大桥:
马屋泾河特大桥跨银川—武汉高速公路,位于半径1600m的曲线上,线路中心与高速斜交角度为58度。
1.2制造、安装标准
GB/T714-2000《桥梁用结构钢》
TB10212-1998《铁路钢桥制造规范》
JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》
GB50205-2001《钢结构工程施工及验收规范》
TB/T1527-2004《铁路钢桥保护涂装》
TBJ214-90《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定》
JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》
JGJ82-1991《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》
TB/T1527《铁路钢桥保护涂装》
GB/T5210《漆膜附着力测定法》
GB4956《涂层干膜厚度测定法》
GB3190《铝及铝合金加工产品的化学成分》
GB9286《色漆和清漆漆膜的划格实验》
GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》
TB/T2772《铁路钢桥用防锈底漆供货技术条件》
TB/T2773《铁路钢桥用面漆、中间漆供货技术条件》
1.3主要生产及检测设备
主要生产及检测设备
序号
名称
规格
数量(台)
备注
1
剪板机
Q11-12.5×2000
1
2
液压闸式剪板机
QC11Y-16/4000
1
3
液压剪板机
QY-16×2000
1
4
平板机
8mm
1
5
CO2气体保护焊机
KR-500
10
6
交流电焊机
405FL4
10
7
埋弧焊机
HM1000
2
8
埋弧焊机
HM1250
1
9
数控火焰切割机
ZLQ-8
1
11
等离子切割机
YP-100PS
3
12
数控切割机
HBST2008LCD-1600*4400
1
13
液压联合冲剪机
Q35Y-16
1
14
铣边机
XB-6米
1
15
钢轨矫直机
HYT800
1
16
轨道输送抛丸机
PXG
1
17
压送式喷砂机
XPBS1560
1
18
龙门刨
6米BJ2020
1
20
立式铣床
X52K
2
21
普通车床
C630
2
22
钻床
z3050*16
3
23
全自动震动时效装置
HK2000K3
1
检测设备
1
刮板细度计
QXD0-25
1
2
附着力试验仪
QFH
1
3
柴氏粘度计
ZND-4
1
4
覆层测厚仪
HCC-18
1
5
布氏硬度计
HB-3000
1
6
洛氏硬度计
HR-150D
1
7
涂层测厚仪
HCC-18(0-2000μm)
1
8
内径千分尺
150-2000㎜
1
9
外径千分尺
400-500㎜
1
10
焊接检验尺
HJC40A
1
11
超声波探伤仪
PXUT320
1
12
X射线探伤仪
XXH2505
1
13
万能材料试验机
DLY-100
1
14
碳硫分析仪
HV-11B
1
第二章加工制作技术方案
2.1材料
材料采购及进货检验应执行QB/YJJG-ZG010-2009《供应商选择评价控制程序》、QB/YJJG-ZG011-2009《材料、零件控制程序》和QB/YJJG-ZG019-2009《原材料检验或验证和定期确认检验控制程序》企业标准
2.1.1原材料
2.1.1.1采购的原材料品种、规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求。
2.1.1.2钢材进厂时应进行验收。
质检人员除查验进厂钢材的炉批号,实物与原始质量证明书必须对应外,还应进行复验,复验合格后方能使用。
钢材进厂后,按同一厂家、同一材质、同一厚度、同一出厂状态每批抽一组试件,进行理化检验和力学性能试验,必须符合GB/T714-2008和GB/T700-2006标准要求,
节点板与腹杆钢料材质和力学性能
牌号
质量等级
化学成分/%
屈服点
抗拉强度
σb/MPa
伸长率
δ5/%
冲击功(纵向)Akv/J
-400
1800弯曲实验
d=弯心直径
a=试样厚度
C≤
Mn
Si≤
AI≥
厚度
16~35
钢材厚度
(直径)/mm
≤16
>16~100
Q345q
E
0.17
1.20~1.60
0.50
0.015
≥325
≥490
≥20
≥34
d=2a
d=3a
注:
其他钢板采用Q235钢材。
2.1.1.3钢材厚度用游标卡尺测量,每一品种、规格的钢板抽查5处。
应符合《桥梁用结构钢》(GB/T714-2008)和《碳素结构钢》(GB/T700-2006)规定。
型钢要求同钢材。
2.1.1.4当钢材表面有锈蚀、麻点、或划痕缺陷时,其深度不得大于该钢材厚度负允许偏差值的1/2;钢材表面的锈蚀等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923规定的C级及C级以上;钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷;钢板表面不得有气泡、结疤、拉裂、裂纹、折叠和压入的氧化铁皮。
2.1.1.5钢材储存
①严格按照质量保证体系要求进行材料标识、登记和编制材料信息。
②材料按照施工流程分区堆放,统一规划,摆放整齐,同时预留运输走道。
③材料放置时,要求每隔一米一个支撑点,支撑点离地面距离为40~50mm,以防止材料变形。
④材料防锈要求,若材料露天堆放,必须加盖防水布。
2.1.2焊材材料
2.1.2.1焊接材料的种类和型号根据焊接工艺评定试验结果确定。
焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求。
焊接材料名称
标准
标准号
手工电弧焊焊条
《碳钢焊条》
GB/T5117-1995
《低合金钢焊条》
GB/T5118-1995
埋弧焊丝
《熔化焊用钢丝》
GB/T14957-1994
气体保护焊丝
《气体保护焊用钢丝》
GB/T14958-1994
焊剂HJ413、HJ350、SJ101
《碳素钢埋弧焊用焊剂》
GB/T5293-1985
《低合金钢埋弧焊用焊剂》
GB/T12470-1990
2.1.2.2焊接材料进厂时应进行验收。
除必须有质量证明书外,还应进行复验,合格后方能使用。
质检部复验供方出具产品合格证书,核对产品外包装是否完好、出厂日期、标准号、型号、制造厂及商标是否一致。
2.1.2.3焊条外观不应有药皮脱落、焊芯生锈等缺陷;焊剂不应受潮结块。
(按量抽查1%,且应不少于10包)。
CO2气保焊焊丝牌号为ER50-6,直径φ1.2,焊接气体为CO2。
CO2气体纯度大于99.5%,且含水量小于0.005%。
埋弧焊焊丝牌号H08MnA,焊丝直径φ4.0,焊剂牌号JF-N。
2.1.3高强螺栓
2.1.3.1高强度螺栓的规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求。
2.1.3.2高强度螺栓进厂时应进行验收。
除必须有质量证明书外,还应进行复验。
质检部复验供方出具产品合格证书,核对产品外包装是否完好、出厂日期、标准号、型号、制造厂及商标是否一致。
2.1.3.3采用10.9级M30及M20高强螺栓,预拉力设计值分别为360KN和155KN,设计抗滑系数不小于0.45。
2.1.4涂装材料
2.1.4.1喷涂材料的型号、名称、颜色及有效期应与其质量证明文件相符。
2.1.4.2开启后,不应存在结皮、结块、凝胶等现象。
所购涂料应符合《铁路钢桥用防锈底漆供货技术条件》(TB/T2772)和《铁路钢桥用面漆、中间漆供货技术条件》(TB/T2773)规定。
2.1.4.3涂装前,工厂将涂装材料送交检测单位进行检测,检测合格后才能使用。
禁止使用过期产品以及不合格和未经试验的替用产品。
2.1.4.4没有设计单位书面认可,不得更改防腐方案体系及已经通过检测的涂装材料。
不同涂层应尽可能选用同一厂家的产品。
涂装材料进厂后,应按出厂的材料质量保证书验收,并做好复验检查记录备查。
2.2加工过程控制
制造厂对设计图进行工艺性审查,当需要修改时必须取得设计单位同意,并签署设计变更文件。
方案确定后由制造厂根据设计图绘制施工图并编制制造工艺。
钢混梁钢结构部分,在厂内根据施工图和制造工艺进行。
2.2.1工艺流程
2.2.1.1斜腹杆生产制作工艺流程
2.2.1.2节点板生产制作工艺流程
2.2.2作样、号料与切割
用于80米钢--混凝土组合桁架腹杆钢箱的盖板、腹板和隔板及节点板,材料下料前,必须编制排料图,排料图上必须对应注明所用钢材的炉批号及下料取用编号。
下料采用数控切割机和半自动切割机两种设备。
2.2.2.1作样和号料应根据施工图(排料图)和工艺文件进行,并按要求预留余量。
2.2.2.2作样和号料应保证钢材轧制方向与构件受力方向一致。
2.2.2.3划线精度应符合:
基准线≤0.5mm,零件外形尺寸≤1.0mm。
2.2.2.4号料时,应标明基准线、中心线和检验控制点。
2.2.2.5钢板上不应留下永久性的划线痕迹(永久基准线除外),少量的样冲标记其深度应不大于1mm。
2.2.2.6作样允许偏差如下表:
项目
允许偏差mm
两相邻孔中心线距离
±0.5
对角线、两极边孔中心距离
±1.0
孔中心与孔群中心线的横向距离
0.5
宽度和长度
+0.5,-1.0
曲线样板上任意点偏离
1.0
2.2.2.7钢料不平直、锈蚀、有油漆等污物影响号料或切割质量时,应矫正、清理后再号料,号料尺寸允许偏差为±1.0mm。
2.2.2.8剪切仅适用于次要零件或边缘进行机加工的零件,剪切尺寸允许偏差为±2.0mm。
2.2.2.9手工火焰切割仅适用与工艺特定的零件,其尺寸允许偏差为±2.0mm.2.2.2.10数控、半自动切割后边缘不进行机加工的零件应符合下列要求:
a)切割面符合下表规定:
项目
主要零件
次要零件
表面粗糙度
不大于25
不大于50
崩坑
不允许
1m长度内允许有一处1.0mm
塌角
圆角半径不大于0.5mm
切割面垂直度
≦0.05t,且不大于2.0mm
b)尺寸允许偏差:
盖板长度偏差+2.0-1.0,宽度偏差+2.0,0;
腹板长度偏差+2.0-1.0,宽度偏差必须按盖板厚度及焊接收缩量配置;
内隔板板边垂直度偏差不大于0.5mm;
节点板孔边距±0.3mm。
c)切割面的硬度不超过HV350。
d)主要杆件的外露边,应对焰切起始侧倒角,倒角半径为0.5~2.0mm。
2.2.2.11型钢切割线与边缘垂直度允许偏差应为2.0mm。
2.2.2.12坡口可采用机加工或精密切割,坡口尺寸及允许偏差根据焊接工艺而定。
2.2.2.13号料后,按质保体系相应程序文件的规定,做好材质标记的移植工作。
2.2.3零件矫正与弯曲
2.2.3.1零件矫正采用冷矫,矫正后的钢材表面不能有明显凹痕或损伤。
冷矫正时的环境温度不低于-12℃。
2.2.3.2采用热矫时,加热温度应控制在600~800℃;温度降至室温前,不得锤击钢材。
2.2.3.3零件矫正允许偏差应符合下表的规定。
零件矫正允许偏差
项目
允许偏差
钢板平面度
每米
1.0mm
钢板直线度
L≦8m
3.0mm
L>8m
4.0mm
型钢直线度
每米
0.5mm
2.2.3.4主要零件冷作弯曲时,环境温度不宜低于-5℃,内侧弯曲半径不得小于板厚的15倍;小于者必须热煨,热煨温度应控制在900~1000℃。
弯曲后的零件边缘不得产生裂纹。
2.2.4机加工与钻孔
2.2.4.1机加工
耳板下料完成后刨床加工其厚度变化区域,要求工装平整、固定牢固,边缘加工深度不得小于3mm,加工粗糙度≤12.5μm,斜面平面度允许偏差≤1mm。
加工后零件应磨去边缘的飞刺、挂渣,使断面光滑平顺。
坡口采用机加工或精密切割,坡口尺寸及允许偏差由焊接工艺而定。
2.2.4.2钻孔
a)高强螺栓孔应具有H12的精度,孔壁表面粗糙度Ra不应大于12.5μm。
螺栓孔径的允许偏差符合下表的要求。
级螺栓孔径的允许偏差(mm)
螺栓公称直径、螺栓孔直径
螺栓公称直径允许偏差
螺栓孔直径允许偏差
18~30
0,-0.21
+0.21,0
30~50
0,-0.25
+0.25,0
b)采用钻模钻制高强螺栓孔。
钻孔钻模,要求数控镗床加工,并镶钻套、淬火,以保证钻模精度,控制多次使用的变形量。
c)耳板的孔应与节点板孔配置,以保证良好的装配性。
d)螺栓孔孔距的允许偏差应符合下表要求。
螺栓孔孔距的允许偏差
螺栓孔孔距范围
≤500
501~1200
1201~3000
>3000
同一组内任意两孔间距离
±1.0
±1.5
-
-
相邻两组的端孔间距离
±1.0
±1.5
±2.5
±3.0
e)螺栓孔孔距的允许偏差超过表2-5规定的允许偏差时,应采用与母材材质相匹配的焊条补焊后重新制孔。
2.2.5耳板与盖板组焊
耳板与盖板之间带钝边的双边V形对接焊缝采用二保焊打底,埋弧焊焊接。
焊接时两面交替对称施焊,且焊前预留焊接反变形(具体参照焊接工艺)。
2.2.6腹杆钢箱组焊
2.2.6.1组装前所有构件必须进行防锈处理,并涂装底漆。
2.2.6.2组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物,使其表面显露出金属光泽。
2.2.6.3组立
a)制作一个2000×9000的腹杆点焊工作台,其平整度2mm;
b)将腹杆盖板平放于工作台上,点焊隔板,要求隔板垂直度不大于1mm;
c)点焊腹板于隔板和盖板上,应将盖板与腹板间采用液压千斤顶压实,再断焊箱内焊缝,形成一个U形槽;
d)(箱内涂装后)将另一盖板点焊于U形槽上,形成550x650的方箱结构。
e)校正腹杆,使550X650方口对角线误差不大于1.5mm,直线度误差不大于2mm。
2.2.6.4组装定位焊要求:
定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上,其长度为50~100mm;定位焊缝的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2,且定位焊缝不得有裂纹、夹杂、焊瘤等缺陷,对于开裂的定位焊缝,必须查明原因,然后清除开裂的焊缝,在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。
2.2.6.5采用埋弧焊焊接的焊缝,应在焊缝的端部连接引、熄弧板(引板);引板的材质、厚度、坡口应与所焊件相同。
2.2.6.6需做产品试板检验时,应在焊接端部连接试板,试板材质、厚度、轧制方向及坡口必须与所焊对接板材相同,其长度应大于400mm,宽度每侧不小于150mm。
2.2.7弦杆组焊
2.2.7.1组装前所有构件必须进行防锈处理,并漆装底漆。
2.2.7.2组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物,使其表面显露出金属光泽。
2.2.7.3组立。
采用组立机进行组立。
2.2.7.4组装定位焊要求:
定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上,其长度为50~100mm;定位焊缝的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2,且定位焊缝不得有裂纹、夹杂、焊瘤等缺陷,对于开裂的定位焊缝,必须查明原因,然后清除开裂的焊缝,在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。
2.2.7.5采用埋弧焊焊接的焊缝,应在焊缝的端部连接引、熄弧板(引板);引板的材质、厚度、坡口应与所焊件相同。
2.2.7.6需做产品试板检验时,应在焊接端部连接试板,试板材质、厚度、轧制方向及坡口必须与所焊对接板材相同,其长度应大于400mm,宽度每侧不小于150mm。
2.2.7.7矫正机进行校正。
2.2.8纵向连接槽钢
连接槽钢采用热切割,尺寸允许偏差为±2.0mm。
在厂内整体拼装时配钻孔。
2.2.9组焊
钢板接料必须在杆件组装之前完成,并应符合以下规定:
a)盖、腹板接料长度不宜小于1000mm,宽度不得小于200mm,横向接料焊缝轴线距孔中心线不宜小于100mm;
b)接料焊缝可为十字型或T字型,T字型交叉点间距不得小于200mm,腹板纵向接料焊缝宜布置在受压区;
c)杆件组装时应将相邻焊缝错开,错开的最小距离应符合下图规定。
1—盖板;2—腹板;3—板梁水平肋或箱形梁纵肋
4—板梁竖肋或箱形梁横肋;5—盖板对接焊缝。
d)采用埋弧焊、CO2气体保护焊及低氢型焊条手工焊方法焊接的焊头,组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物,使其表面显露出金属光泽。
e)组装前所有构件必须进行防锈处理,并漆装底漆。
f)杆件组装允许偏差应符合下表规定。
图例
项目
允许偏差
对接高低差
1.0
对接间隙b
1.0
盖板中心与腹板中心线偏移
1.0
梁腹板平面度
1.0
组合角钢肢高低差
0.5(接合处)
1.0(其他处)
盖板倾斜
0.5
组装间隙
0.5
桁架工形、箱形杆件高度h
+1.5,0
桁架箱形杆件对角线差
2.0
桁梁箱形杆件宽度b
±1.0
箱形梁隔板间距s
±2.0
箱形梁高度h
+2.0,0
箱形梁宽度b
±2.0
箱形梁横断面对角线差
3.0
箱形梁旁弯f
5.0
g)组装定位焊应符合焊接工艺要求。
h)采用埋弧焊焊接的焊缝,应在焊缝的端部连接引、熄弧板(引板);引板的材质、厚度、坡口应与所焊件相同。
i)需做产品试板检验时,应在焊接端部连接试板,试板材质、厚度、轧制方向及坡口必须与所焊对接板材相同,其长度应大于400mm,宽度每侧不小于150mm。
2.3杆件矫正
校正焊接变形一般有两种方法:
火焰校正法;机械校正法。
2.3.1采用火焰校正时,加热温度应控制在600~800℃,应不断地移动焊炬以防止局部过热,不能采用液体或冷风进行激冷;不宜在同一部位多次重复加热。
2.3.2冷矫正是应缓慢加力,室温不宜低于5℃,冷矫总变形量不得大于2%。
矫正后构件表面不得有凹痕和其他损伤。
2.3.3钢箱焊接完毕经校正后再进行振动时效消除焊接残余应力处理。
2.3.4允许偏差如下表。
杆件矫正允许偏差(mm)
图例
项目
允许偏差
箱形梁对角线差
≦2.0
腹杆梁的垂直度
≦3.0
箱形梁隔板间距s
±2.0
截面高度h
1.5
中心偏移e
1.0
翼缘板垂直度△
b/100且不大于3.0
腹板局部平面度f
1.0
2.4焊接工艺
腹杆钢箱是钢混梁的重要受力构件之一,为保证其焊接性能要求,满足尺寸精度和力学性能要求,制定本焊接工艺作为作业指导。
2.4.1基本要求
a)腹杆钢箱制作标准及精度应满足《铁路钢桥制造规范》(TB10212-2009):
钢箱组装允许偏差(mm)
项目
允许偏差
钢箱高度
0~+1.5
钢箱宽度
2.0
对角线中心距离
±1
b)装配过程中点固焊焊条使用E5016,禁止使用J422焊条。
c)CO2气保焊焊丝牌号为ER50-6,焊丝直径φ1.2,焊接气体为CO2(纯度99.5%)。
埋弧焊焊丝牌号H08MnA,焊丝直径φ4.0,焊剂牌号JF-N。
d)焊高严格按图纸的技术要求及焊剂标注要求焊接,未标注的焊缝不得低于最小母材厚度。
e)所有焊缝均采用平焊。
焊缝100%进行超声波探伤,10%射线探伤。
2.4.2焊接人员的管理及要求
a)所有焊接人员必须取得特种作业操作资格证方可上岗作业,必须按《安全操作规程》作业;主要受力构件的焊接缝附近必须打上焊工钢印。
b)焊前必须认真领会图纸设计结构及焊接要求,对焊高、焊缝长度、焊缝数量、施焊部位、施焊顺序、施焊参数必须严格按设计图纸及相关技术要求进行焊接。
c)所有焊接人员必须服从指挥,严格按照制作程序作业。
2.4.3焊接前的准备工作
a)下料时,预留焊接收缩余量;组对时,预留焊接反变形。
b)采用等离子切割机加工坡口,后用角磨机对坡口表面碳化层进行打磨,深度不小于1.5mm。
c)焊前必须去除施焊部位及其附近30~50mm范围内的杂质至铮亮金属光泽(杂质包括:
氧化皮、渣皮、水分、油污、铁锈及毛刺等),待检验合格后方可施焊。
d)制作尺寸规格为100×75mm的引弧板和引出板,其材质、厚度及坡口应与所焊件相同,并与工件牢固焊接,以防横向应力拉裂。
2.4.4焊接过程及变形控制
a)钢箱成形、组焊均在2000X9000mm的专用对焊平台上进行。
待检验合格后定位焊。
b)隔板采用三面角焊缝一面不焊,隔板至焊缝起始处采用密封胶封堵。
c)外侧纵向四条焊缝则采用CO2气体保护焊打底,自动埋弧焊机焊接。
焊前要求小车在轨道上试走,以便焊嘴与待焊纵向焊道一致吻合,不致跑偏。
对于T≧25板子,焊前采用烤枪按工艺卡要求进行预热。
预热的加热区域应在焊接破口两侧,宽度各为焊件施焊处厚度的1.5倍以上,且不小于100mm;距焊缝30~50mm范围内测温;δ16、24的板子不预热。
d)所有焊缝连续施焊,一次完成。
如有断弧则必须将停弧处刨成1:
5斜坡,并搭接50mm再引弧施焊,焊后搭接处应修磨匀顺。
焊完每一道焊缝后及时清理,发现缺陷应采用碳弧气刨清楚,清除时要刨出利于返修焊的破口,并用砂轮磨掉破口的氧化皮,露出金属光泽;焊接裂纹的清除长度由裂纹端各外延50mm;用埋弧焊返修焊缝时,必须将焊缝清除部位的两端刨成1:
5的斜坡;返修焊缝应按原焊缝质量要求检验;同一部位的返修焊不能超过两次。
e)待箱体成为U型时,将盖板用定位销辅装于U型箱体之上,先用ER50-6电焊条进行点固,然后采用与(3)相同的方式焊接。
为保证钢箱的几何尺寸,断面对角线控制采取工艺拉筋,待对角误差达到要求后,方可进行焊接。
f)焊缝检验
①所有焊缝必须在全长范围内进行外观检查,不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满弧坑和焊瘤等缺陷,并符合下表:
焊缝外观质量标准(mm)
项目
质量标准
角焊缝焊波
≤2.0(任意25mm范围高低差)
余高(对接焊缝)
≤3.0(焊缝宽b≤12)、≤