鋼結(jié)構(gòu)的焊接課件教學(xué)

主講人：丁佩良鋼結(jié)構(gòu)的焊接一、焊接結(jié)構(gòu)用鋼材1.正交異性板軋制鋼板一般存在各向異性，板厚方向的塑性比軋制方向的塑性要小。對板厚方向塑性特別小的鋼，在采用開坡口的T型接頭、十字接頭和角接頭時有容易發(fā)生層狀撕裂的傾向。當(dāng)這類接頭在結(jié)構(gòu)內(nèi)受到沿板厚度方向的拉伸載荷時，在較低的載荷下就會發(fā)生剝離性破壞和開裂。造成這種層狀撕裂、剝離性破壞和開裂的一個原因是鋼材的含硫量。2.碳當(dāng)量熱影響區(qū)硬化傾向大的鋼容易使該區(qū)的塑性惡化，從而產(chǎn)生焊接裂紋。決定鋼材焊接熱影響區(qū)硬化傾向的一個主要因素是鋼材的碳當(dāng)量（或等值碳當(dāng)量equivalentcarboncontent）。國際焊接學(xué)會推薦碳當(dāng)量的公式為：3.鋼材的復(fù)驗(yàn)每十個爐批號應(yīng)復(fù)驗(yàn)一組復(fù)驗(yàn)內(nèi)容：化學(xué)成份機(jī)械性能：強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、沖擊韌性、斷面收縮率、冷彎根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：Ceq<0.4%：鋼材的淬硬傾向很小，焊接性好，焊前一般不需要預(yù)熱。Ceq=0.4%~0.6%：鋼材的淬硬傾向逐漸增大。焊接前需適當(dāng)預(yù)熱，并采用低氫型焊接材料進(jìn)行焊接。Ceq>0.6%：鋼材的淬硬傾向大，較難焊接，焊接前需慎重地預(yù)熱，并采取嚴(yán)格控制焊接工藝等措施。二、焊接的基本慨念1.焊接的定義焊接即通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。2.焊接效率焊接作業(yè)的效率通常以熔敷速度和熔敷效率表示。熔敷速度一般以單位時間內(nèi)(每分鐘或每小時)焊接材料熔化成焊接金屬的量(g/min)來表示；熔敷效率是指所用焊條或焊絲的重量與熔化成熔敷金屬的重量之比(％)，它表示焊接材料的利用率。如果熔敷速度和熔敷效率高,花費(fèi)于焊接的時間(或稱工時)和焊接成本圖3.1-1各種焊接方法的熔敷速度4.焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性

確保焊接接頭的可靠性，是保證焊接結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性的先決條件。焊接施工中，應(yīng)盡可能采用自動化焊接。自動化焊接對提高焊接作業(yè)的效率非常顯著，更重要的是自動化焊接同手工電弧焊相比，其焊接接頭的可靠性，即質(zhì)量的穩(wěn)定性更容易得到保證。因?yàn)樽詣踊附涌梢詼p少手工電弧焊焊縫中出現(xiàn)的弧坑等缺陷，缺陷的發(fā)生率較低。3.焊接的經(jīng)濟(jì)性焊接費(fèi)用主要包括下列各項(xiàng)：

1.焊接材料費(fèi)；2.焊接工時；3.電費(fèi)；4.焊接設(shè)備的折舊費(fèi)和利息；

5.設(shè)備保養(yǎng)費(fèi)；焊接材料費(fèi)，一般由焊條(焊絲)、保護(hù)氣體(C02、Ar等)和焊劑的價格構(gòu)成。各種焊接方法消耗焊接材料的多少與焊接接頭和坡口形狀有關(guān)；合理選擇焊接接頭和坡口形狀，可以有效地節(jié)約焊接材料的費(fèi)用。5.鋼材焊接性定義各種鋼材的焊接性能差異通常用焊接性來表示。

ISO581-1980《焊接定義》將焊接性定義為：由材料、方法、結(jié)構(gòu)類型及用途4個變量結(jié)合而產(chǎn)生的各種可能性。當(dāng)采用一種適當(dāng)?shù)暮附臃椒ǎ梢垣@得金屬的連續(xù)性，從而使接頭的局部性能以及對所組成的結(jié)構(gòu)影響均符合規(guī)定要求時，這種金屬材料便被認(rèn)為在規(guī)定的等級上，對于每一確定的方法與確定的用途是可以焊接的。美國焊接協(xié)會對焊接性的定義是：焊接性是指被焊金屬在所賦予的加工條件下能制成某一特定的、符合設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)，并能在預(yù)定的運(yùn)行條件下滿意地工作的能力。焊接接頭的基本屬性焊縫金屬是由焊接填充材料及母材熔化結(jié)晶而形成，其成分和組織不同于母材和填充金屬。熱影響區(qū)是焊縫旁的母材經(jīng)焊接時的高溫影響而組織和性能發(fā)生變化的部分。由于這部分受熱的程度不同，熱場分布極不均勻，所以形成了不同的組織，因而有不同的性能，因此焊接接頭是一個成份、組織和性能都不一樣的不均勻體，此外焊接接頭因接頭的形式和配置不同，又會產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力集中。所以，不均勻性和應(yīng)力集中是焊接接頭的兩個基本屬性。焊接過程中的傳熱問題十分復(fù)雜，它的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：焊接熱過程是局部性的；焊接熱過程是瞬時性的；焊接傳熱過程中的熱源是相對運(yùn)動的。6.焊接接頭的組成及基本屬性焊接結(jié)構(gòu)中通過焊接方法將其中各零件連接起來的接頭，稱為焊接接頭。一般的焊接接頭包括三部分：母材、焊縫、及熱影響區(qū)。三、焊接方法1.手工電弧焊手工電弧焊亦稱手弧焊或藥皮焊條電弧焊，是一種使用手工操作焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。手工電弧焊的原理是利用焊條與工件間產(chǎn)生的電弧熱將金屬熔化進(jìn)行焊接的。焊接過程中焊條藥皮熔化分解，生成氣體和熔渣，在氣體和熔渣的聯(lián)合保護(hù)下，有效地排除了周圍空氣的有害影響，通過高溫下熔化金屬與熔渣間的冶金反應(yīng)、還原，與凈化金屬，得到優(yōu)質(zhì)的焊縫。手工電弧焊是一種適應(yīng)性很強(qiáng)的焊接方法。它在建筑和橋梁鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛使用，可在室內(nèi)、室外及高空中平、橫、立、仰的位置進(jìn)行施焊。它的焊接設(shè)備簡單，使用靈活、方便。大多數(shù)情況下焊接接頭可實(shí)現(xiàn)與母材等強(qiáng)度。適應(yīng)于焊接鋼種的范圍廣；最小可焊接鋼板厚度為1.0mm～1.5mm。手工電弧焊的缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，對焊工的操作技能要求較高。2.CO2氣體保護(hù)焊

CO2氣體保護(hù)焊是熔化極氣體保護(hù)電弧焊的一種，根據(jù)自動化程度分全自動CO2焊和半自動CO2焊兩種。是一種使用率很高的焊接方法。

CO2焊的優(yōu)點(diǎn)是電弧可見，焊接對中容易，方便實(shí)現(xiàn)全位置焊接，電弧在氣流的壓縮下熱量較集中，焊接速度較快，熔池小，熱影響區(qū)窄，工件的焊接變形較小，易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化；熔渣較少，電弧氣氛的含氫量較易控制，可減少冷裂紋傾向。半自動CO2焊的成本比手工電弧焊和埋弧焊低．生產(chǎn)效率高，熔深比手工電弧焊大，可減少施焊層數(shù)和角焊縫的焊腳尺寸，抗銹力強(qiáng)，抗裂性能好。

CO2焊的缺點(diǎn)是對CO2保護(hù)氣體的純度要求較高；另外焊絲特別是藥芯焊絲的制造工藝較復(fù)雜；對送絲系統(tǒng)的性能要求較高；另外在風(fēng)速較大的環(huán)境中施焊需要增加防風(fēng)措施。半自動CO2氣體保護(hù)焊在焊接施工中保護(hù)氣體有純CO2和CO2加Ar混合氣體兩種類型、Ar+20％CO2氣體比例能獲得最穩(wěn)定的電弧，多在焊接較重要的結(jié)構(gòu)時使用。半自動CO2氣體保護(hù)焊，根據(jù)使用焊絲種類不同，有實(shí)芯焊絲、藥芯焊絲和活性焊絲的半自動CO2氣體保護(hù)焊三種形式。埋弧焊按自動化程度不同分為埋弧自動焊與埋弧半自動焊，前者電極輸送與電弧移動有專門機(jī)構(gòu)控制完成；后者電極輸送有專門機(jī)構(gòu)控制完成，而電弧移動依靠手工操縱。按電極形狀不同有絲極埋弧焊和多絲焊之分；依焊絲排列不同又有縱列式、橫列式和直立式之分。3.埋弧焊埋弧焊焊接時，電弧被覆蓋在焊劑層下燃燒，電弧周圍的焊劑熔化、蒸發(fā)形成氣體，排開電弧周圍的熔渣形成一封閉空腔，電弧在空腔中穩(wěn)定燃燒，焊絲或焊帶不斷送人，以熔滴狀落入熔池，與熔化的母材金屬混合而形成焊縫。熔化的大量焊劑對熔池金屬起還原、凈化和合金化的作用，較輕的熔渣浮在熔池表面，可有效地保護(hù)熔池金屬?；『附拥闹饕?guī)范參數(shù)為焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑和伸出長度及與工件間的傾斜角度、焊縫寬度及厚度。決定焊縫質(zhì)量的重要參數(shù)是焊縫形狀系數(shù)和熔合比。埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、節(jié)省材料和電能；熔深大；適用于厚板焊接；金屬飛濺少；焊接過程穩(wěn)定、焊縫質(zhì)量好，成型美觀，保護(hù)效果好，無弧光輻射，勞動強(qiáng)度低、勞動條件好。埋弧焊的缺點(diǎn)是電弧不可見；對接頭裝配精度要求較高；焊接短縫、小直徑環(huán)縫、處于狹窄置焊縫以及焊接薄板時，則受一定限制。4.螺柱焊接螺柱焊接是以自動定時的螺柱焊機(jī)采用電弧焊焊到鋼構(gòu)件上。焊接時每個螺柱都應(yīng)配用耐熱的陶瓷電弧保護(hù)罩或其他適宜材料的保護(hù)罩。四、施焊位置與焊接操作姿勢板材對接接頭焊接位置示意焊接位置代號焊接位置代號管材水平轉(zhuǎn)動平焊1G板材平F豎立固定橫焊2G橫H水平固定全位置焊5G立V傾斜固定全位置焊6G仰O傾斜固定加檔板全位置焊6GR施焊位置分類(a)平焊位置F；(b)橫焊位置H；(c)立焊位置V；(d)仰焊位置O。板材角接接頭焊接位置示意1.平焊姿勢在平焊位置上進(jìn)行焊接是焊接施工最理想的位置，采用平焊位置焊接時，熔滴靠自重過渡，操作技術(shù)容易掌握，生產(chǎn)率高。因此，在焊接施工時應(yīng)盡可能利用胎架或翻身工具使焊件處于平焊位置進(jìn)行焊接；圖3.6-3是平焊的示例。圖3.6-3平焊姿勢（a）對接平焊（b）T形接頭平焊2.船形焊接姿勢如圖所示，船形焊接不容易產(chǎn)生咬邊、下垂等缺陷，操作方便，焊縫成形好。一般對角焊縫要求成凹形時，常采用船形焊接姿勢施焊。3.橫向焊接姿勢橫向焊接時，熔化金屬由于重力作用容易下淌，而使上側(cè)產(chǎn)生咬邊，下側(cè)產(chǎn)生焊瘤以及未焊透等缺陷。因此橫向焊接時宜采用小直徑焊條、適當(dāng)?shù)碾娏骱投袒『附?，并配合適當(dāng)?shù)暮笚l角度和運(yùn)條方法，如圖所示。橫向焊接姿勢（a）不開坡口對接橫焊（b）對接橫焊各層焊道的情況4.立焊姿勢立焊時，熔化金屬由于重力作用容易下淌，而使焊縫成型困難，易產(chǎn)生焊瘤、咬邊、夾渣及焊縫成型不良等缺陷。立焊時為了避免產(chǎn)生這些缺陷，以提高焊接質(zhì)量，往往采用較細(xì)直徑的焊條（4mm以下）和較小的電流（比平時小15%～20%），并采用短弧焊接，配合正確焊條角度及運(yùn)條方法，如圖所示。立焊姿勢（a）直線形；（b）鋸齒形；（c）月牙形；不開坡口的立焊運(yùn)條法（d）底層焊接；（e）外層焊接；開坡口的立焊運(yùn)條法5.仰焊姿勢仰焊姿勢焊接必須保持最短的弧長，宜選用不超過4mm直徑的焊條，焊接電流一般應(yīng)比平焊時小些，比立焊時大些。如圖所示在焊接過程中，除了保持正確的焊條角度還應(yīng)比較均勻地運(yùn)條。間隙小的焊縫可采用直線型運(yùn)條，間隙大時用往復(fù)直線運(yùn)條方法。五、焊接準(zhǔn)備置1.鋼材準(zhǔn)備鋼材進(jìn)廠后，應(yīng)按規(guī)定要求進(jìn)行驗(yàn)收。對于重要結(jié)構(gòu)，為提高裝配精度，減少焊接變形，鋼板在加工前應(yīng)進(jìn)行矯平和預(yù)處理。2.鋼材的切割鋼材的切割有各種方法，一般用于鋼結(jié)構(gòu)的鋼材切割主要采用熱切割，最常用的方法是氧-燃?xì)饣鹧媲懈詈偷入x子弧切割，從氣割機(jī)的使用性能上又分為手工切割和自動切割。氧-燃?xì)饣鹧媲懈钪?，為了要得到良好的切割斷面，主要?yīng)注意如下各點(diǎn)：（1）根據(jù)板厚選擇適當(dāng)?shù)母钭炜讖?、氧氣和燃?xì)鈿怏w的壓力、切割速度等切割規(guī)范；（2）認(rèn)真清理切割氧氣小孔和預(yù)熱焰孔，使切割氣體均勻流暢。（3）保持正確的割嘴高度和角度； （4）使用純度高的氣體；（5）徹底清除母材表面的氧化皮和鐵銹等。切割斷面的質(zhì)量因素主要有平面度、切割斷面的光潔度、上口熔化狀況和熔渣的剝離性等。在氧-燃?xì)饣鹧孀詣忧懈钪校懈钜?guī)范對切割斷面的質(zhì)量影響。3.坡口加工坡口加工是焊接前的重要工序，其形狀和尺寸精度對焊接質(zhì)量有很大的影響。焊接坡口原則上必須采取自動切割和機(jī)械加工。按材料結(jié)構(gòu)形式可分為板材坡口加工設(shè)備和管材坡口加工設(shè)備。坡口加工工藝可分為刨削、銑削、車削等加工方法。手工切割的坡口精度較差，往往只適用于薄板和個別部位。坡口機(jī)械加工的主要目的是：（1）根據(jù)板厚及焊接方法不同，把焊接工件邊緣加工成各種形式和尺寸的坡口，便于保證焊透。（2）對于重要構(gòu)件，需要刨去火焰切割所引起的材料組織變化區(qū)，低合金鋼板剪切后都應(yīng)刨邊。（3）焊接工件獲得精確的坡口尺寸。如果切割不當(dāng)，會產(chǎn)生凹凸不平的切割斷面,在這些部位進(jìn)行焊接時，便容易造成夾渣和未焊透等缺陷，所心必須充分注意根據(jù)切割規(guī)范選擇合適的切割方法。切割面產(chǎn)生深缺口的時候，必須用砂輪機(jī)整修平整，或進(jìn)行堆焊后再用砂輪機(jī)整修。4.焊接材料焊接材料選擇和匹配應(yīng)根據(jù)被焊接鋼種的化學(xué)成分、機(jī)械性能、板厚、接頭形式和結(jié)構(gòu)的運(yùn)行條件、施工要求、材料的經(jīng)濟(jì)性等各方面綜合考慮后進(jìn)行選擇。焊接材料的使用和管理，是保證焊接質(zhì)量的一個十分重要的環(huán)節(jié)。焊條的質(zhì)量管理應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T3223-1996—《焊條質(zhì)量管理規(guī)程》執(zhí)行。需要烘焙的焊接材料必須嚴(yán)格按照焊接材料制造廠規(guī)定的烘焙溫度和保溫時間進(jìn)行烘焙；烘焙時應(yīng)隨爐放入標(biāo)有所烘焙焊接材料的名稱或代號的鐵制標(biāo)記牌，以免烘焙后混號。5.焊接環(huán)境焊接作業(yè)區(qū)最大風(fēng)速手工電弧焊和自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊不宜超過8m/s，氣體保護(hù)電弧焊不宜超過2m/s，否則應(yīng)采取有效措施以保護(hù)電弧區(qū)域不受影響。焊接作業(yè)區(qū)處于下列情況，嚴(yán)禁焊接；（1）焊件表面潮濕或暴露于雨、雪中；（2）相對濕度大于90%；（3）附近環(huán)境溫度低于-20℃；（4）焊接作業(yè)區(qū)附近溫度低于0℃時，應(yīng)采取加熱和防護(hù)措施，確保焊縫附近二倍板厚且不小于100mm范圍的母材溫度不低于20℃，在焊接過程中始終保持不低于這一溫度。6.焊接坡口要求坡口表面出現(xiàn)的深度不超過5mm的缺口和凹槽，應(yīng)打磨去除；超過時，則須用低氫焊條進(jìn)行修整并磨平。對Q420、Q460及調(diào)質(zhì)鋼等材料，在碳弧氣刨后必須將凹槽處的淬硬層打磨去除。由角焊縫連接的部件應(yīng)盡可能貼緊，當(dāng)間隙超過2mm時，角焊縫的焊腳尺寸應(yīng)按根部間隙值而增加，根部間隙嚴(yán)禁超過5mm，超過時，應(yīng)事先在板端堆焊，并修磨平整或堆焊填補(bǔ)后施焊。當(dāng)坡口間隙超差但不大于薄件厚度的2倍或20mm（取兩者中之小值），可在部件焊接之前用焊接方法修正，達(dá)到合適的尺寸；當(dāng)超過上述容許范圍，則須經(jīng)工程師認(rèn)可，才可用焊接方法修正。7.構(gòu)件裝配構(gòu)件裝配是焊接前的重要工序。構(gòu)件裝配過程中必須特別注意的是：板的錯位、坡口角度和根部間隙等，板的錯位大，就容易產(chǎn)生裂紋、未焊透和夾渣等現(xiàn)象；坡口角度過小，就容易發(fā)生未焊透等焊接缺陷；間隙過小則容易出現(xiàn)夾渣和未焊透等缺陷。因此，構(gòu)件裝配時要對組裝精度認(rèn)真檢查。8.引弧板、引出板和背面襯墊板在對接焊和T形角焊的起弧和熄弧端，電弧不易穩(wěn)定，容易出現(xiàn)焊接缺陷。為了避免這類缺陷，取得質(zhì)量可靠的焊接金屬，在焊接接頭的兩端要求安裝引弧板和引出板進(jìn)行焊接。另外，為了確保完全焊透，在焊接接頭的反面盡可能墊以與母材相同材料的鋼板，這種墊板稱作背面襯板，如圖3.5-3所示。引弧板、引出板和襯墊板應(yīng)滿足下列要求：a.引弧板、引出板和襯墊板的材料可采用不大于所焊鋼材的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。b.引弧板、引出板在焊接完成并完全冷卻后，宜采用火焰切割、碳弧氣刨等方法去除，并修磨焊縫端部，嚴(yán)禁錘擊去除。c.使用鋼襯墊有坡口焊縫必須使焊縫金屬與鋼襯墊充分熔合。d.鋼襯墊在整個焊縫長度內(nèi)應(yīng)連續(xù)，長度不足需拼接時，應(yīng)完全焊透。e.在周期荷載結(jié)構(gòu)中，縱向的鋼襯墊在結(jié)構(gòu)外部焊著于母材時，應(yīng)沿襯墊整個長度連續(xù)施焊。9.定位焊定位焊是在焊接前進(jìn)行零件組裝時，為了保證產(chǎn)品的正確尺寸，將零件固定，使之符合胎具形狀，而先在適當(dāng)部位加以間斷焊接的工序，也叫裝配焊接或定位點(diǎn)焊。定位焊縫必須是沒有焊接缺陷的，因?yàn)樗钦胶缚p的一部分。定位焊縫所用焊接材料的型號，應(yīng)與正式焊接的材料相同，工藝要求相同；有時為避免產(chǎn)生裂紋，正式焊縫有預(yù)熱要求時，定位焊縫的預(yù)熱溫度應(yīng)高出正式焊接時的預(yù)熱溫度約50°。對于重熔并熔入連續(xù)埋弧自動焊縫的單道定位焊縫可不要求預(yù)熱，且定位焊中的咬邊、未填滿弧坑和氣孔之類的缺陷不必清除。多道定位焊縫的端部應(yīng)呈階梯狀，當(dāng)埋弧自動角焊的正式焊縫焊腳尺寸不大于10mm時，定位焊的根部熔深必須滿足設(shè)計要求，否則在焊接之前清除或減小其尺寸。不允許熔入正式焊縫的定位焊縫必須在焊前予以清除，靜載荷結(jié)構(gòu)的定位焊縫一般不必去除。定位焊縫必須由具有焊接合格證的電焊工人操作；定位焊的操作方法應(yīng)采用回焊引弧、落弧填滿弧坑；焊縫的長度，如設(shè)計未作要求，一般應(yīng)按受力焊縫（設(shè)計焊縫）焊腳尺寸的7倍計算焊縫長度；定位焊縫的焊腳尺寸不宜超過設(shè)計焊縫焊腳尺寸的2/3。定位焊的位置必須避免選擇在產(chǎn)品的棱角、端部等強(qiáng)度和工藝上容易出現(xiàn)問題的部位。另外當(dāng)為T形接頭時，最好從兩面對稱焊接，同時，應(yīng)盡量避免在坡口進(jìn)行定位焊接。10.焊接區(qū)域清理組裝構(gòu)件前，對于所有構(gòu)件焊接坡口切割面與切割面兩側(cè)50mm左右的范圍內(nèi)，以及待焊接的母材表面處等的氧化皮、鐵銹、油污、水份等妨礙焊接的物質(zhì)，均應(yīng)清理干凈，要求露出金屬光澤。構(gòu)件組裝后，對已清理的區(qū)域應(yīng)注意保護(hù)，若在施焊前又出現(xiàn)有重新銹蝕的現(xiàn)象，或存在水份、灰塵等有害雜質(zhì)時，應(yīng)重新清理。五、焊接準(zhǔn)備置1.鋼材準(zhǔn)備鋼材進(jìn)廠后，應(yīng)按規(guī)定要求進(jìn)行驗(yàn)收。對于重要結(jié)構(gòu)，為提高裝配精度，減少焊接變形，鋼板在加工前應(yīng)進(jìn)行矯平和預(yù)處理。2.鋼材的切割鋼材的切割有各種方法，一般用于鋼結(jié)構(gòu)的鋼材切割主要采用熱切割，最常用的方法是氧-燃?xì)饣鹧媲懈詈偷入x子弧切割，從氣割機(jī)的使用性能上又分為手工切割和自動切割。氧-燃?xì)饣鹧媲懈钪?，為了要得到良好的切割斷面，主要?yīng)注意如下各點(diǎn)：（1）根據(jù)板厚選擇適當(dāng)?shù)母钭炜讖?、氧氣和燃?xì)鈿怏w的壓力、切割速度等切割規(guī)范；（2）認(rèn)真清理切割氧氣小孔和預(yù)熱焰孔，使切割氣體均勻流暢。（3）保持正確的割嘴高度和角度； （4）使用純度高的氣體；（5）徹底清除母材表面的氧化皮和鐵銹等。切割斷面的質(zhì)量因素主要有平面度、切割斷面的光潔度、上口熔化狀況和熔渣的剝離性等。在氧-燃?xì)饣鹧孀詣忧懈钪?，切割?guī)范對切割斷面的質(zhì)量影響。六、焊接工藝評定試驗(yàn)1.一般要求焊接工藝評定試驗(yàn)是確定焊接方法、焊接材料和制定合理焊接工藝的基礎(chǔ)。焊接工藝評定試驗(yàn)所確定的工藝參數(shù)，在焊接施工中應(yīng)作為指導(dǎo)生產(chǎn)的依據(jù)。進(jìn)行焊接工藝評定試驗(yàn)前，首先應(yīng)由制造廠編制書面審查文件，提交業(yè)主或有關(guān)部門審查。在工程中使用新的焊接母材或焊接材料時，必須重新進(jìn)行焊接工藝評定試驗(yàn)。2.焊接工藝評定試驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行焊接工藝評定試驗(yàn)前，制造廠應(yīng)根據(jù)設(shè)計指定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，制定試驗(yàn)計劃書。試驗(yàn)計劃書應(yīng)包括下列內(nèi)容：a.試驗(yàn)的種類確定的焊接方法、接頭形式、焊接位置。b.試驗(yàn)細(xì)則焊接設(shè)備的名稱、型號；母材的牌號、板厚；焊接材料的牌號和規(guī)格，例如焊條、焊絲、焊劑以及保護(hù)氣體的種類和流量。c.試驗(yàn)條件試樣的尺寸、形狀、坡口形式，襯墊材料的形狀和尺寸，引弧板的形狀和尺寸，母材和焊接材料的預(yù)熱溫度。d.試樣的截取方法(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求)。e.焊接的場地及其環(huán)境條件。焊接工藝評定試驗(yàn)的場地和環(huán)境條件，應(yīng)盡可能接近焊接施工的實(shí)際情況。3.焊接工藝評定試驗(yàn)項(xiàng)目焊接工藝評定的試驗(yàn)項(xiàng)目根據(jù)不同焊接方法和不同工程需要而有所不同，但一般應(yīng)包括下列的內(nèi)容：

a．外觀檢查試驗(yàn)；

b．抗拉試驗(yàn)；

c．彎曲試驗(yàn)：

d．沖擊試驗(yàn)；

e．宏觀和硬度試驗(yàn)：

f．焊縫內(nèi)部的檢查(包括超聲波探傷和x射線檢查)。上列各項(xiàng)試驗(yàn)評定項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)按照設(shè)計部門指定的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范來評定焊縫的合格與否。七、對焊接技術(shù)人員及焊工的要求1.對焊接技術(shù)人員的要求建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的全過程，均應(yīng)在焊接責(zé)任工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行，焊接責(zé)任工程師必須具備工程師以上的技術(shù)職稱，并應(yīng)由現(xiàn)職工程師擔(dān)任。焊接責(zé)任工程師和其他焊接技術(shù)人員，應(yīng)具有承擔(dān)焊接工程的總體規(guī)劃、管理和技術(shù)指導(dǎo)的能力。焊接責(zé)任工程師和其他焊接技術(shù)人員應(yīng)具有鋼結(jié)構(gòu)、焊接冶金、焊接施：[等方面的知識和經(jīng)驗(yàn)，并具有焊接施工的計劃管理和施工指導(dǎo)的能力。2.對焊工的規(guī)定從事建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的焊工，包括手工電弧焊焊工、定位焊焊工、半自動氣體保護(hù)焊焊工、埋弧自動焊焊工或半自動埋弧焊焊工、自保護(hù)焊焊工、熔化嘴或非熔化嘴電渣焊焊工。以及螺栓焊焊工，均應(yīng)為由設(shè)計部門指定的焊工考核規(guī)則進(jìn)行考試合格的焊工?？己撕腹r應(yīng)按不同的焊接方法和焊接位置進(jìn)行分類考核。在施焊過程中如需焊工在其未經(jīng)考試合格的位置上進(jìn)行焊接時，應(yīng)對焊工重新考試合格后方可進(jìn)行焊接。焊工應(yīng)每二年考核一次(指從不間斷參加焊接的焊工)。焊工停焊時間超過半年以上者，應(yīng)重新參加考核。八、預(yù)熱及道間（層間）溫度在建筑結(jié)構(gòu)的焊接施工中，必須根據(jù)鋼種、板厚、接頭的約束度和焊縫金屬中含氫量等因素，來決定預(yù)熱溫度和方法。為減慢焊接的冷卻速度，減少焊接區(qū)和母材的溫差，降低結(jié)構(gòu)的拘束度，以及有利于焊縫金屬中擴(kuò)散氫的逸出，避免出現(xiàn)淬硬組織，降低焊接應(yīng)力，對某些高強(qiáng)材料須采取預(yù)熱措施。1.預(yù)熱預(yù)熱溫度的高低，取決于鋼的化學(xué)成分（特別是含碳量）、板厚、工件拘束度、焊縫金屬中擴(kuò)散氫的含量以及周圍的環(huán)境濕度。實(shí)際工程結(jié)構(gòu)施焊時的預(yù)熱溫度，應(yīng)滿足下列規(guī)定：（1）根據(jù)焊接接頭的坡口形式和實(shí)際尺寸、板厚及構(gòu)件拘束條件確定預(yù)熱溫度。焊接坡口角度及間隙增大時，應(yīng)相應(yīng)提高預(yù)熱溫度。（2）根據(jù)熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量確定預(yù)熱溫度。擴(kuò)散氫含量高時應(yīng)適當(dāng)提高預(yù)熱溫度。當(dāng)其它條件不變時，使用超低氫型焊條打底預(yù)熱溫度可降低25～50℃。（3）根據(jù)焊接時熱輸入的大小確定預(yù)熱溫度。當(dāng)其它條件不變時，熱輸入增大5KJ/cm，預(yù)熱溫度可降低25～50℃。電渣焊和氣電立焊在環(huán)境溫度為0℃以上施焊時可不進(jìn)行預(yù)熱。（4）根據(jù)接頭熱傳導(dǎo)條件選擇預(yù)熱溫度。在其它條件不變時，T形接頭應(yīng)比對接接頭的預(yù)熱溫度高25～50℃。但T形接頭兩側(cè)角焊縫同時施焊時應(yīng)按對接接頭確定預(yù)熱溫度。（5）根據(jù)施焊環(huán)境溫度確定預(yù)熱溫度。操作地點(diǎn)環(huán)境溫度低于常溫時（高于0℃），應(yīng)提高預(yù)熱溫度15～25℃。標(biāo)準(zhǔn)鋼種類別/牌號焊接方法厚度(mm)備注≤2020～4040～6060～80＞80JGJ81Q235—60℃80℃100℃條件:室溫;一般厚度;低氫焊接Q295,Q345—60℃80℃100℃140℃AWSD1.1AA709G36A5160℃①65℃110℃150℃①當(dāng)母材溫度低于0℃時，必須預(yù)熱到20℃BA572G42,50,55A709G36,50A913G500℃①10℃65℃110℃≤2020～4040～6060～80＞80≤2020～4040～6060～80＞80CA572G60,65A913G60,6510℃65℃110℃150℃鐵骨工事技術(shù)指針工場制作編SS400SM400SN400SMAW(低氫)—①50℃①50℃②80℃②①低氫焊條,在板厚40mm以下可不預(yù)熱,否則在板厚25mm即需加熱50℃②僅適用SM400③如為TMCP鋼,預(yù)熱溫度可以降低GMAW⑤,SAW———②50℃②SM490SM490YSM520SMAW(低氫)—50℃③80℃③100℃③GMAW⑤,SAW——50℃③80℃③SM570SMAW(低氫)50℃80℃100℃120℃④板厚25mm以上須預(yù)熱50℃⑤使用FCAW時,預(yù)熱溫度可以降低GMAW⑤,SAW—④50℃80℃100℃常用材料最低預(yù)熱溫度(℃)對不同最低預(yù)熱溫度要求的兩種鋼材構(gòu)成的接頭，其焊接最低預(yù)熱溫度應(yīng)取兩者最大值。按估算方法獲得的最低預(yù)熱溫度低于上表中的規(guī)定值時，應(yīng)經(jīng)焊接工藝評定加以驗(yàn)證，當(dāng)高于上表規(guī)定值時，為減少裂紋危險性的增加，建議施工中選用較高的預(yù)熱溫度。2.道間溫度（層間溫度）除焊接工藝規(guī)程另有要求外，最低道間溫度應(yīng)與預(yù)熱溫度相等。道間溫度必須在每一焊道即將引弧施焊前測定，當(dāng)溫度低于最低預(yù)熱溫度規(guī)定值時，應(yīng)對焊接區(qū)域重新加熱。道間溫度一般在預(yù)熱溫度以上，對有些材料（如調(diào)質(zhì)鋼、不銹鋼等）則要控制最高道間溫度。焊接靜載結(jié)構(gòu)時，最大道間溫度不宜超過250℃，焊接調(diào)質(zhì)鋼和周期性荷載結(jié)構(gòu)時，最大道間溫度不得超過230℃。預(yù)熱溫度及層間溫度控制方法應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）焊前預(yù)熱及層間溫度的保持宜采用電加熱器、火焰加熱器等加熱，并采用專用的測溫儀測量。對于鋼材的屈服極限強(qiáng)度＞460Mpa的焊接區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱時，宜選用電加熱方法，原則上禁用火焰加熱。（2）預(yù)熱的加熱區(qū)域應(yīng)在焊接坡口兩側(cè)，寬度應(yīng)各為焊件施焊處厚度的1.5倍以上，且不小于100mm，預(yù)熱時應(yīng)盡可能使加熱均勻一致。預(yù)熱溫度宜在焊件反而測量，測溫點(diǎn)應(yīng)在離電弧經(jīng)過前的焊接點(diǎn)各方向不小于75mm處；當(dāng)用火焰加熱器預(yù)熱時正面測溫應(yīng)在加熱停止后進(jìn)行。（3）道間溫度的測量位置在焊縫坡口旁10mm。九、焊接缺陷分類及預(yù)防措施1.缺陷分類《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說明》（GB/T6417）國家標(biāo)準(zhǔn)將金屬熔焊焊縫缺陷分為6大類，并按缺陷形態(tài)和在接頭中分布的位置分為若干小類：第1類：裂紋。包括縱向裂紋、橫向裂紋、放射狀裂紋、弧坑裂紋、間斷裂紋、技狀裂紋；第2類：空穴（孔穴）。包括各種氣孔及縮孔；第3類：固體夾雜。主要有夾渣、氧化物夾雜和金屬夾雜組成；第4類：未熔合和未焊透。其中未熔合按形成部位可分為側(cè)壁未熔合、層間未熔合、焊縫根部未熔合，未焊透主要形成于接頭根部；第5類：焊縫形狀缺陷。主要形式有咬邊、余高或凸度過大、下塌、焊縫型面不良、焊瘤、錯邊、燒穿、未焊滿、焊腳不對稱等；第6類：其他缺陷。包括電弧擦傷、飛濺、表面撕裂、磨痕、鑿痕、打磨過量、定位焊縫缺陷等。2.各類焊接缺陷形成機(jī)理與預(yù)防措施a．焊縫成形不良如圖3.6-16所示，不良的焊縫成形表現(xiàn)在焊喉不足、增高過大、焊腳尺寸不足或過大等，其產(chǎn)生原因是：（1）操作不熟練；（2）焊接電流過大或過??；（3）焊件坡口不正確等。修補(bǔ)措施如下：（1）可以用車削、打磨、鏟或碳弧氣刨等方法清除多余的焊縫金屬或部分母材，清除后所存留的焊縫金屬或母材不應(yīng)有割痕或咬邊。清除焊縫不合格部分時，不得過分損傷母材。（2）修補(bǔ)焊接前，應(yīng)先將待焊接區(qū)域清理干凈；（3）修補(bǔ)焊接時所用的焊條直徑要略小，一般不宜大于直徑4mm；（4）選擇合適的焊接規(guī)范。不合格角焊縫的剖面形狀

不合格對接焊縫的剖面形狀

咬邊缺陷b．咬邊產(chǎn)生咬邊的原因：（1）電流太大；（2）電弧過長或運(yùn)條角度不當(dāng)；（3）焊接位置不當(dāng)。咬邊處會造成應(yīng)力集中，降低結(jié)構(gòu)承受動荷的能力和降低疲勞強(qiáng)度。為避免產(chǎn)生咬邊缺陷，在施焊時應(yīng)正確選擇焊接電流和焊接速度，掌握正確的運(yùn)條方法，采用合適的焊條角度和電弧長度。c．焊瘤焊瘤是指在焊接過程中，熔化金屬流淌到焊縫以外未熔化的母材上所形成的金屬瘤。焊瘤處常伴隨產(chǎn)生未焊透或縮孔等缺陷。焊瘤缺陷如圖所示，產(chǎn)生焊瘤的原因有：（1）焊條質(zhì)量不好；（2）運(yùn)條角度不當(dāng)；（3）焊接位置及焊接規(guī)范不當(dāng)。焊瘤不但影響成型美觀，而且容易引起應(yīng)力集中，焊瘤處易夾渣、未熔合，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。防止的辦法是盡可能使焊口處于平焊位置進(jìn)行焊接，正確選擇焊接規(guī)范，正確掌握運(yùn)條方法。對于焊瘤的修補(bǔ)一般是用打磨的方法將其打磨光順。焊瘤缺陷d.夾渣夾渣是指殘存在焊縫中的熔渣或其他非金屬夾雜物。產(chǎn)生原因：（1）焊接材料質(zhì)量不好，熔渣太稠；（2）焊件上或坡口內(nèi)有銹蝕或其他雜質(zhì)未清理干凈；（3）各層熔渣在焊接過程中未徹底清除；（4）電流太小，焊速太快；（5）運(yùn)條不當(dāng)。為防止夾渣，在焊前應(yīng)選擇合理的焊接規(guī)范及坡口尺寸，掌握正確操作工藝及使用工藝性能良好的焊條，坡口兩側(cè)要清理干凈，多道多層焊時要注意徹底清除每道和每層的熔渣，特別是堿性焊條，清渣時應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)。修補(bǔ)時夾渣缺陷一般應(yīng)用碳弧氣刨將其有缺陷的焊縫金屬除去，重新補(bǔ)焊。e.未焊透未焊透是指焊縫與母材金屬之間或焊縫層間的局部未熔合，如圖所示。按其在焊縫中的位置，可分為：根部未焊透、坡口邊緣未焊透和焊縫層間未焊透。產(chǎn)生未焊透的原因：（1）焊接電流太小，焊接速度太快；（2）坡口角度太小，焊條角度不當(dāng)；（3）焊條有偏心；（4）焊件上有銹蝕等未清理干凈的雜質(zhì)。未焊透缺陷降低焊縫強(qiáng)度，易引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋和結(jié)構(gòu)的破壞。防止措施是選擇合理的焊接規(guī)范，正確選用坡口形式、尺寸、角度和間隙，采用適當(dāng)?shù)墓に嚭驼_的操作方法。圖3.6-20氣孔缺陷超過標(biāo)準(zhǔn)的未焊透缺陷應(yīng)消除，消除方法一般采用碳弧氣刨刨去有缺陷的焊縫，用手工焊進(jìn)行補(bǔ)焊。未焊透缺陷氣孔缺陷f．氣孔焊縫表面和內(nèi)部存在近似圓球形或洞形的空穴。產(chǎn)生氣孔的原因：（1）堿性焊條受潮；（2）酸性焊條的烘焙溫度太高；（3）焊件不清潔（4）電流過大，使焊條發(fā)紅；（5）電弧太長，電弧保護(hù)失效；（6）極性不對；（7）氣保護(hù)焊時，保護(hù)氣體不純；（8）焊絲有銹蝕。焊縫上產(chǎn)生氣孔將減小焊縫有效工作截面，降低焊縫機(jī)械性能，破壞焊縫的致密性。連續(xù)氣孔會導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的破壞。防止措施是：焊前必須對焊縫坡口表面徹底清除水、油、銹等雜質(zhì)；合理選擇焊接規(guī)范和運(yùn)條方法；焊接材料必須按工藝規(guī)定的要求烘焙；在風(fēng)速大的環(huán)境中施焊應(yīng)使用防風(fēng)措施。超過規(guī)定的氣孔必須刨去后，重新補(bǔ)焊。g.裂紋右圖所示為焊接接頭各部位容易發(fā)生的裂紋種類。根據(jù)裂紋性質(zhì)可以分成：熱裂紋和冷裂紋兩大類。對于根部裂紋的防止措施：（1）選用低氫或超低氫焊條或其他焊接材料；（2）對焊條或焊劑等進(jìn)行必要的烘焙，使用時注意保管；（3）焊前，應(yīng)將焊接坡口及其附近的水分、油污、鐵銹等雜質(zhì)清理干凈；（4）選擇正確的焊接順序和焊接方向，一般長構(gòu)件焊接時最好采用由中間向兩端對稱施焊的方法。（5）進(jìn)行焊前預(yù)熱及后熱控制冷卻速度，以防止熱影響區(qū)硬化。（1）冷裂紋根部裂紋是冷裂紋常見的一種形態(tài)，其產(chǎn)生原因如下：1）主要是由于焊接金屬含氫量較高所至，氫的來源有多種途徑，如焊條中的有機(jī)物，結(jié)晶水，焊接坡口和它的附近粘有水分、油污及來自空氣中的水分等。2）焊接接頭的約束力較大，例如厚板焊接時接頭固定不牢、焊接順序不當(dāng)?shù)染锌赡墚a(chǎn)生較大的約束應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋的發(fā)生。3）當(dāng)母材碳當(dāng)量較高，冷卻速度較快，熱影響區(qū)的硬化從而導(dǎo)致裂紋的發(fā)生。（2）熱裂紋焊道下梨狀裂紋是常見的熱裂紋的一種，主要發(fā)生在埋弧焊或二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊中，手工電弧焊則很少發(fā)生。焊道下梨狀裂紋的產(chǎn)生原因主要是焊接條件不當(dāng)，如電壓過低，電流過高，在焊縫冷卻收縮時使焊道的斷面形狀呈現(xiàn)梨狀形。防止措施：選擇適當(dāng)?shù)暮附与妷?、焊接電流；焊道的成形一般控制在寬度與高度之比為1:1.4較適宜?；】恿鸭y也是熱裂紋的一種，其產(chǎn)生原因主要是弧坑處的冷卻速度邊快，弧坑處的凹形未充分填滿所致。防止措施是安裝必要的引弧板和引出板，在焊接因故中斷或在焊縫終端應(yīng)注意填滿弧坑。焊接裂紋的修補(bǔ)措施如下：（1）通過超聲波或磁粉探傷檢查出裂紋的部位和界限；（2）沿焊接裂紋界限各向焊縫兩端延長50mm，將焊縫金屬或部分母材用碳弧氣刨等刨去。（3）選擇正確的焊接規(guī)范、焊接材料，以及采取預(yù)熱、控制層間溫度和后熱等工藝措施進(jìn)行補(bǔ)焊。十、焊接接頭性能及其影響因素1.焊接接頭的組成及基本屬性焊接結(jié)構(gòu)中通過焊接方法將其中各零件連接起來的接頭，稱為焊接接頭。一般的焊接接頭包括三部分：母材、焊縫、及熱影響區(qū)。焊接接頭的組成鋼材焊接熱影響區(qū)的韌性分布2.影響焊接接頭性能的因素結(jié)構(gòu)件中的焊接接頭，由于種種原因，其斷裂強(qiáng)度、塑性等性能未必和母材相同。其主要原因是由于焊接區(qū)受到了熱循環(huán)，大體分為下述力學(xué)和材質(zhì)上的原因。影響焊接接頭性能的力學(xué)因素有焊接缺陷、焊接裂紋、未焊透、接頭形狀的不連續(xù)性、焊縫余高過大、接頭錯邊、焊接殘余應(yīng)力以及焊接殘余變形等。焊接裂紋、熔合不良、咬邊、夾渣、氣孔等焊接缺陷特別象焊接裂紋那樣的平面缺陷，常常成為焊接接頭破壞的起點(diǎn)。影響焊接接頭性能的材質(zhì)因素有：因焊接熱影響導(dǎo)致的組織變化、熱過程和應(yīng)變過程的影響、焊后熱處理及矯正變形等熱加工造成的脆化。由于焊接熱影響的作用，接頭各部分的力學(xué)性能也就與母材不同。另外，為了消除焊接殘余應(yīng)力和焊接變形的而進(jìn)行的焊后熱處理和線狀加熱等的矯正變形，也會使焊接接頭各部分的材質(zhì)惡化。3.焊接接頭的力學(xué)性能a.多層焊接的焊縫機(jī)械性能通常比單層焊時要好。單層焊縫金屬的凝固組織b.較低熱輸入的單道焊縫金屬，由于急冷而導(dǎo)致硬化，并使強(qiáng)度上升。例如，采用低碳鋼涂料焊條電弧焊時用小焊腳尺寸的單道角接焊縫其抗拉強(qiáng)度就可達(dá)到540~590MPa。c.焊縫金屬的屈服強(qiáng)度(0.2%彈性極限)一般都比母材高得多，但延伸率卻比母材差。d.增加焊接熱輸入，提高層間預(yù)熱溫度，則會由于冷卻速度的降低，致使高強(qiáng)鋼焊縫金屬強(qiáng)度和韌性下降。但從防止焊接裂紋考慮，又必須提高層間溫度。對于這兩個相互矛盾的要求，需要在實(shí)際焊接過程中很好地認(rèn)真調(diào)整。熱影響區(qū)的韌性：焊接區(qū)附近的韌性(卻貝沖擊值)取決于該區(qū)域受到的熱循環(huán)。有兩個區(qū)域的韌性非常低，一個是最高加熱溫度1200℃以上的粗晶粒區(qū)至熔合區(qū)，另一個是稍離焊接區(qū)的所謂脆化區(qū)。其中熔合區(qū)的韌性下降對焊接接頭使用性能的影響更大。受熱影響的粗晶粒區(qū)內(nèi)，晶粒粗大程度取決于鋼在加熱到A1相變點(diǎn)以上的保溫時間和800℃~500℃的冷卻時間。一般說來，焊接熱輸入越大，這些時間也越長，因而晶粒變得越粗，也就越容易使韌性惡化。4.焊接應(yīng)力與變形

焊接時，焊接區(qū)附近因溫度升高產(chǎn)生膨脹，繼而因冷卻產(chǎn)生收縮。這種溫度變化通常只是發(fā)生在焊接區(qū)附近的局部區(qū)域。因此，在焊接所引起的溫度變化過程中，由于接頭附近復(fù)雜的拘束而發(fā)生應(yīng)力變化，冷卻后部分應(yīng)力被保留下來，并產(chǎn)生收縮和彎曲變形。焊接冷卻后被保留下來的應(yīng)力叫焊接殘余應(yīng)力，加熱冷卻過程中產(chǎn)生的應(yīng)力叫焊接瞬時應(yīng)力。這兩種應(yīng)力統(tǒng)稱為焊接應(yīng)力，把焊接時產(chǎn)生的收縮和構(gòu)件的扭曲變形統(tǒng)稱為焊接變形。在框架結(jié)構(gòu)和板結(jié)構(gòu)中，由于每個構(gòu)件焊接產(chǎn)生的收縮變形會受到周圍構(gòu)件的拘束作用，從而產(chǎn)生應(yīng)力。這種應(yīng)力稱作拘束應(yīng)力。5.焊接殘余應(yīng)力分布及其對結(jié)構(gòu)的影響結(jié)構(gòu)中有殘余應(yīng)力時，如果與外界載荷的應(yīng)力方向一致，并疊加起來，但該部分喪失了進(jìn)一步承載載荷的能力，造成結(jié)構(gòu)的有效截面積減小，從而增加了結(jié)構(gòu)的變形，也即降低了結(jié)構(gòu)的剛度，這對于尺寸精度要求較高的場合或?qū)τ谑軌簶?gòu)件中的穩(wěn)定性方面，應(yīng)引起足夠的重視。典型焊接接頭殘余應(yīng)力分布

箱形結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布平板對接焊應(yīng)力圖(a)縱向應(yīng)力(b)橫向應(yīng)力縱橫向應(yīng)力分布狀態(tài)(a)縱向應(yīng)力沿焊縫長度分(b)橫向應(yīng)力沿板寬分布由板的縱向收縮引起的橫向應(yīng)力分布(a)變形趨勢(b)應(yīng)力分布兩塊板對接焊接時的應(yīng)力分布兩塊平板組成的T形梁的應(yīng)力分布結(jié)構(gòu)中有殘余應(yīng)力時，如果與外界載荷的應(yīng)力方向一致，并疊加起來，但該部分喪失了進(jìn)一步承載載荷的能力，造成結(jié)構(gòu)的有效截面積減小，從而增加了結(jié)構(gòu)的變形，也即降低了結(jié)構(gòu)的剛度，這對于尺寸精度要求較高的場合或?qū)τ谑軌簶?gòu)件中的穩(wěn)定性方面，應(yīng)引起足夠的重視。7.焊接變形的估算1）對接焊縫的縱向收縮量式中—縱向收縮量(mm)；L—焊縫長度(mm)；S—板厚(mm)。對接焊縫的縱向收縮量比橫向收縮量小得多，最粗略的估計，每米最多收縮1mm。

6.焊接變形的基本形式、種類和影響因素焊接變形的基本形式①垂直于焊縫的橫向收縮；②平行于焊縫的縱向收縮；③厚度方向的非均勻熱分布造成繞焊縫旋轉(zhuǎn)的角變形。焊接變形的種類從對結(jié)構(gòu)的影響來說，焊接變形可分為總體變形和局部變形。總體變形即整個焊件的尺寸或形狀發(fā)生了變化，通常以縱向、橫向收縮、彎曲變形和扭曲變形的形式出現(xiàn)。3）角焊縫的橫向收縮或式中：—橫向收縮量(mm)；—翼板厚度(mm)；—焊腳高度(mm)；—系數(shù)，單面焊時，=0.075，雙面焊時，=0.083；—系數(shù)，取=0.04~1.022）對接焊縫的橫向收縮量量（單層焊）式中：—橫向收縮量(mm)；—焊縫截面積(mm2)；—板厚(mm)；—間隙(mm)；當(dāng)板厚小于25mm時，系數(shù)0.2改為0.18（板吸收不了這么多的熱量）。8.設(shè)計方面的幾個原則：a.選擇合理的焊縫形式和尺寸在保證結(jié)構(gòu)有足夠承載能力的前提下，應(yīng)盡量采用較小的焊縫尺寸。對于那些僅起聯(lián)系作用且受力不大和按強(qiáng)度計算尺寸較小的角焊縫，應(yīng)按板厚選擇工藝上可能的最小尺寸。特別是角焊縫的角變形，因?yàn)榕c焊腳尺寸的1.3次方成正比，更需注意盡量減少焊腳尺寸。b.盡可能減少焊縫的數(shù)量焊接結(jié)構(gòu)中的筋板常用以提高結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，如設(shè)計時適當(dāng)增大壁板厚度，可減少筋板數(shù)量，從而減少焊縫數(shù)量。對于自重要求不嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)，這樣設(shè)計即使重量增加了，還是比較經(jīng)濟(jì)的。合理地選擇筋板的形狀和布置，可減少焊縫并能提高筋板的加固效果。盡量采用大尺寸的板材，用型材或壓筋板來代替焊接的梁，力求減少焊接接頭的數(shù)量。c.合理安排焊縫位置焊縫對稱于構(gòu)件截面的中性軸，或使焊縫接近中性軸，都可減少彎曲變形。避免焊縫密集或布置在應(yīng)力集中處,也不要布置在線型曲率較大的部位。使用剛性小的接頭形式，使焊縫有收縮的可能。焊接接頭應(yīng)處于同一截面或整條直線上，以免由于收縮不均勻而造成變形。選取合理的焊接方法、接頭形式和坡口形式，使焊接接頭熔敷金屬量盡量少。為此盡量采用埋弧焊、氣體保護(hù)焊，減少手工焊接。9.工藝方面應(yīng)考慮的幾個原則和控制變形的幾個措施：(1)板材的原始狀態(tài)應(yīng)平整（薄板尤甚），以免強(qiáng)行組合，增大應(yīng)力和失穩(wěn)，導(dǎo)致變形。(2)采用分部件裝焊，使結(jié)構(gòu)變形分散于各零件中，在總裝時用余量來補(bǔ)償，力求最終的變形最小.易變形的零部件，先行組裝，并予以矯正，然后總裝。(3)裝配焊接時使被焊構(gòu)件能自由收縮。(4)降低局部剛性，以減少焊接應(yīng)力。(5)用剛性固定法,使構(gòu)件在夾固狀態(tài)下焊接。(6)反變形翼板預(yù)彎數(shù)值采用反變形方法來抵償結(jié)構(gòu)中的焊后變形。如T型接頭翼板預(yù)彎數(shù)值可按下式選取。當(dāng)構(gòu)件剛度過大(如大型箱形梁等)，采用上述強(qiáng)制反變形有困難時，可先將梁的腹板在下料拼板時制成上撓的，然后再進(jìn)行裝配焊接(如橋式起重機(jī)箱形大梁)。式中：C—翼板預(yù)彎數(shù)值(mm)；K—焊腳高度(mm)；B—翼板寬度(mm)；t—翼板厚度(mm)；(7)采用合適的坡口形式、減少坡口間隙、采用窄間隙焊，可以減少熔敷金屬量，降低熱輸入量，減少焊接變形。(8)采用預(yù)熱法，減少焊接溫差，以減少焊接應(yīng)力。(9)錘擊焊縫法可使焊縫金屬展開抵制焊縫冷卻時的收縮，可減少1/2~1/4的焊接應(yīng)力。10.焊接殘余應(yīng)力與變形的處理

構(gòu)件焊接雖然采取了一定的控制措施，但最后還是會產(chǎn)生一定的焊接應(yīng)力和變形，有時甚至還很嚴(yán)重，超過規(guī)范的允許值。對于一些重要的、焊縫密集的厚板結(jié)構(gòu)焊接后，必要時應(yīng)進(jìn)行消除焊接應(yīng)力的熱處理。通過熱處理來消除焊接殘余應(yīng)力，其效果一般能減少50%~80%。由于鋼結(jié)構(gòu)工程中的構(gòu)件一般比較大，進(jìn)爐加熱處理甚為困難，費(fèi)用也比較高，目前較為現(xiàn)實(shí)且采用較多的方法是用振動時效法來降低焊接應(yīng)力，其效果一般可減少20%~50%。在消除焊接變形方面主要采用機(jī)械矯正和火焰校正以及兩者相結(jié)合的矯正方法。機(jī)械矯正法是利用機(jī)械力將部件縮短的部分通過壓延使之伸長，從而補(bǔ)償焊接時產(chǎn)生的縮短，達(dá)到消除變形的目的。火焰矯正法是利用火焰為熱源，對較長部分的金屬進(jìn)行局部加熱，使之產(chǎn)生壓縮塑性變形，冷卻時該金屬縮短，從而達(dá)到校正變形的目的。工程廣為應(yīng)用的消除焊接變的方法是火焰矯正法。此法不需專門的設(shè)備，僅使用一般的氣焰炬，機(jī)動靈活，不受構(gòu)件尺寸限制。消除焊接殘余應(yīng)力的熱處理曲線t—保溫時間（時）T—加熱溫度（oC）十一、檢驗(yàn)1.對檢驗(yàn)人員的要求從事建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接檢驗(yàn)人員必須經(jīng)過專門技術(shù)培訓(xùn)，有一定的焊接實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，并具有檢驗(yàn)人員上崗資格證。若規(guī)定由業(yè)主委派人員進(jìn)行檢驗(yàn)，應(yīng)在合同文件中聲明。無損探傷人員必須由專業(yè)考核機(jī)構(gòu)考核合格，其資格證書應(yīng)在有效期內(nèi)，并按考核合格項(xiàng)目及權(quán)限從事無損檢測和審核工作。2.焊接檢驗(yàn)的分類

3.破壞性檢驗(yàn)折斷面檢查焊縫的折斷面檢查具有簡單、迅速、易行和不需要特殊儀器和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，因此，在生產(chǎn)中和安裝現(xiàn)場也有采用如圖所示裝置。檢查時，為了保證焊縫在剖面處斷開，可預(yù)先在焊縫表面沿焊縫方向鑿一條溝槽，槽深約為厚度的1／3，然后用錘子將試樣折斷。在折斷面上能發(fā)現(xiàn)各種內(nèi)部肉眼可見的焊接缺陷，如氣孔、夾渣、未焊透和裂縫等，還可判斷斷口是韌性破壞還是脆性破壞。鉆孔檢查對焊縫進(jìn)行局部鉆孔檢查，是在沒有條件進(jìn)行非破壞性檢驗(yàn)條件下才采用，一般可檢查焊縫內(nèi)部的氣孔、夾渣、未焊透和裂紋等缺陷。焊接接頭和焊縫金屬的機(jī)械性能試驗(yàn)焊接接頭和焊縫金屬的機(jī)械性能試驗(yàn)包括：焊縫金屬的抗拉和抗剪試驗(yàn)，焊縫金屬和基本金屬焊接熱影響區(qū)沖擊試驗(yàn)，疲勞試驗(yàn)，焊接接頭的抗拉、沖擊、硬度、彎曲和壓扁試驗(yàn)，冷作時效敏感性的測定，等等。焊縫和接頭的金相組織檢查金相檢查的目的是利用焊縫截面的金相組織特點(diǎn)，來確定焊縫內(nèi)部缺陷的數(shù)量和分布、晶粒的大小，以及熱影響區(qū)的組織狀況。焊縫的化學(xué)分析試驗(yàn)試驗(yàn)方法，通常用直徑為6mm的鉆頭，從焊縫中鉆取試樣。常規(guī)分析需試樣50～60g。碳鋼焊縫分析的元素有：碳、錳、硅、硫和磷；合金鋼或不銹鋼焊縫，有時需分析鉻、鉬、釩、鐵、鎳、鋁、銅等；必要時，還要分析焊縫中氫、氧或氮的含量。4.外觀檢查和致密性檢查

所有焊縫應(yīng)冷卻到環(huán)境溫度后進(jìn)行外觀檢查，Ⅱ、Ⅲ類鋼材的焊縫應(yīng)以焊接完成24h后檢查結(jié)果作為驗(yàn)收依據(jù)，Ⅳ類鋼應(yīng)以焊接完成48h后檢查結(jié)果作為驗(yàn)收依據(jù)。外觀檢查一般用目測，檢查裂紋時應(yīng)輔以5倍放大鏡并在合適的光照條件下進(jìn)行，必要時可采用磁粉探傷或滲透探傷，尺寸的測量應(yīng)用量具、卡規(guī)。焊縫外觀質(zhì)量應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)一級焊縫不得存在未焊滿、根部收縮、咬邊和接頭不良等缺陷，一級焊縫和二級焊縫不得存在表面氣孔、夾渣、裂紋和電弧擦傷等缺欠；(2)二級焊縫的外觀質(zhì)量除應(yīng)符合本條第一款的要求外，尚應(yīng)滿足下表的規(guī)定；(3)三級焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合下表的規(guī)定。焊縫外觀質(zhì)量允許偏差二級三級未焊滿≤0.2+0.02t且≤1mm，每100mm長度焊縫內(nèi)未焊滿累積長度≤25mm≤0.2+0.04t且≤2mm，每100mm