T形接頭組合焊縫及角焊縫焊腳K及選取

1、.T形接頭組合焊縫及角焊縫焊腳K的選取陳奎昌 高景榮 摘 要 T形接頭是鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接接頭形式，焊腳尺寸的大小直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)件的機(jī)械性能和使用性能，本文從理論和實(shí)踐上對焊腳尺寸的選取進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞 T形接頭 角焊縫 組合焊縫 焊腳尺寸 根據(jù)國標(biāo)GB/T3375“焊接術(shù)語”規(guī)定，T形接頭的焊縫型式有兩種：一種是不開坡口的叫角焊縫（見圖1）；一種是開單邊V形或K形坡口的沒有焊腳的焊縫叫對接焊縫（見圖2）考慮到應(yīng)力傳遞和應(yīng)力集中的問題，一般都要有一個(gè)焊腳,如圖3所示，這種焊縫是由對接焊縫加角焊縫組成的，所以也叫組合焊縫。有關(guān)角焊縫的外形尺寸名稱見圖4（a為凸形角焊縫，b為凹形角焊縫）。 圖

2、1 圖 2 圖 3 圖2所示的對接焊縫是很少采用的，因?yàn)檫@種接頭斷面變化太大，在拐角處將引起很大的應(yīng)力集中，易導(dǎo)致接頭的脆性破壞和疲勞破壞。 圖1所示的角焊縫的受力比較簡單，就是通過兩側(cè)角焊縫的焊縫計(jì)算厚度（即焊喉）來傳遞應(yīng)力通過該斷面的抗剪應(yīng)力傳遞接頭的剪應(yīng)力和拉、壓應(yīng)力，它的焊腳K是這樣確定的：1 角焊縫焊腳K的選取 圖 4 (1)接頭焊縫傳遞拉、壓應(yīng)力 按等強(qiáng)度計(jì)算： ×t=2×0.7K 式中:t 垂直板板厚 mm鋼材抗拉、壓許用應(yīng)力 MPa 鋼材抗剪切許用應(yīng)力 MPa K焊腳 mm =0.7 將式代入式得： ×t=2×0.7K×0.7

3、則：t=0.98K 一般按K=t選取。 接頭焊縫傳遞剪應(yīng)力 按等強(qiáng)度計(jì)算： ×t=2×0.7K 則：t=1.4K即:K=0.714t一般按K=0.7t選取。 (3)梁柱系腹板受壓區(qū)的加勁板的T形接頭角焊縫 這種接頭主要是為防止梁柱腹板受壓區(qū)失穩(wěn)而設(shè)置的，它的焊縫一般不作受力計(jì)算，通常按加勁板板厚的0.50.6倍選取，一般不小于6mm。 角焊縫的設(shè)置不外乎以上三種形式,但我們發(fā)現(xiàn)不少設(shè)計(jì)圖紙選取的焊腳尺寸普遍偏大，象水工閘門主梁、底梁、邊梁的勁板，板厚14mm，角焊縫焊腳取到K=12，如果按上限控制，K可以焊到16mm，這不僅加大了熱影響區(qū)尺寸、加大了焊接應(yīng)力和變形，還浪費(fèi)了

4、材料和工時(shí)，并且對強(qiáng)度沒有任何好處。把應(yīng)該是8mm焊腳焊成16mm，所浪費(fèi)的材料和工時(shí)，不是成12倍而是成4倍的增加。焊接材料和焊接工藝發(fā)展到今天，已經(jīng)可以按等強(qiáng)度考慮。一些同志總是用老觀念對待焊縫，認(rèn)為焊縫是結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，不放心，所以要求越大越好。甚至一些標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范也是如此。如我們見到有些標(biāo)準(zhǔn)就有這樣規(guī)定：手工焊 K12 K12，自動(dòng)焊 K12 K12。按照該規(guī)定，假如設(shè)計(jì)要求K=6mm的角焊縫，焊到9mm也是可以的，但焊縫尺寸增加了50%，焊縫金屬為原來的2.25倍。我認(rèn)為這是一種無謂的浪費(fèi)，既然所有設(shè)計(jì)都有安全系數(shù),而且我們?nèi)〉陌踩禂?shù)都比國外大,那么角焊縫焊腳為什么沒有負(fù)公差?還有

5、,自動(dòng)焊由于其電流密度大,在角焊縫直角端形成的熔深比手工焊大許多，而其焊腳公差反而比手工焊的大，這也不合適。由于角焊縫的受力斷面是0.7K的焊喉，自動(dòng)焊既然有較大的熔深那么受力斷面也相應(yīng)增大，K的負(fù)公差最少可以按-1mm控制，而正公差不應(yīng)超過2mm，致少不應(yīng)大于手工焊縫的正公差。鐵道部TB10212“鐵路鋼橋制造規(guī)范”規(guī)定主要角焊縫尺寸公差是K，一般焊縫K，并且附加說明中還規(guī)定手工焊焊縫全長的10%允許K。水利部SL36“水工金屬結(jié)構(gòu)焊接通用技術(shù)條件”中規(guī)定：K6 K612 K12，我們認(rèn)為這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對角焊縫尺寸公差的規(guī)定較為合理。GB50205“鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范”第4.7.20條的表

6、4.7.20中角焊縫正公差沒有規(guī)定，但角焊縫計(jì)算厚度不足允許0.3+0.05t且2mm，每100mm長度內(nèi)不大于25mm。我們認(rèn)為這種規(guī)定也是合理的，如果正公差再有所限制就全面了。2 開坡口的對接焊縫和組合焊縫翼緣側(cè)的焊腳K的選取圖2、圖3所示的對接焊縫和組合焊縫，假如這種焊縫不要求焊透，那么它仍然靠焊縫的計(jì)算厚度斷面的抗剪應(yīng)力傳遞接頭的拉、壓、剪應(yīng)力，所以開多深坡口、取多大焊角，都要通過計(jì)算來確定，計(jì)算方法可參照前面提到的角焊縫計(jì)算方法進(jìn)行。這種焊縫與角焊縫相比，在相同計(jì)算斷面的情況下，焊腳尺寸可以大大的減少，傳力效果也有所改善。圖2、圖3所示的對接焊縫如果要求焊透，那么焊縫的傳力性質(zhì)就變了

7、。它是一種等強(qiáng)度焊縫，只要焊條是按等強(qiáng)度選用的，這種接頭無需計(jì)算，只是為了改善力流傳遞，要求在翼緣板側(cè)加一焊腳K，這就構(gòu)成了組合焊縫，由于所加的焊腳不參與受力計(jì)算，所以對組合焊縫的焊腳K要求不大。GB50205中4.7.13條規(guī)定：T型接頭、十字接頭、角接接頭等要求焊透的對接和角接組合焊縫，其焊腳尺寸應(yīng)不小于t/4，見圖5中（a）、（b）、（c）。這是參照日本、德國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為減少應(yīng)力集中，提高抗疲勞性能而規(guī)定的；對于吊車梁上翼緣與腹板連接的焊腳尺寸和起重量大于等于50t的吊車梁腹板與上翼緣的連接焊縫的焊腳 圖 5尺寸K可按t/2選取,見圖5（d），且不應(yīng)大于10mm。結(jié)語：綜上所述，角焊縫焊腳K