焊工培訓資料

1、目錄 一、 . 焊接概述 1 1.1 焊接的定義 . 2 1.2 焊接方法的分類 . 2 1.3 常用焊接方法基本特點與應(yīng)用 . 2 1.4 焊縫符號 . 3 二、 . 焊接設(shè)計 7 2.1 材料選用 . 7 2.2 焊接方法的選用 . 10 2.3 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 12 三、 . 焊接制造 27 3.1 常見焊接方法工藝要求 . 27 3.2 焊接工藝評定 . 28 3.3 焊接殘余應(yīng)力與變形的控制 . 28 、焊接概述 1.1 焊接的定義 被焊工件的材質(zhì)（同種或異種），通過加熱或加壓或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件的 材質(zhì)達到原子（分子）間的結(jié)合而形成永久性連接的工藝過程稱為焊接

2、（ Welding ）。 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要和科學技術(shù)的蓬勃發(fā)展， 焊接技術(shù)進步很快，到現(xiàn)在焊接方法已發(fā)展到數(shù) 十種之多。為了能正確選擇和使用各種焊接方法， 必須了解焊接的物理本質(zhì)、它們的分類、 基本特點和 使用范圍。 1.2 焊接方法的分類 金屬的焊接，按其工藝過程的特點分有熔焊、壓焊和釬焊三大類，見表 1 3 1。 熔焊在連接部位需加熱至熔化狀態(tài)，一般不加壓；壓焊必須施加壓力，加熱是為了加速實現(xiàn)焊接； 釬焊時母材不熔化，只熔化起連接作用的填充材料（釬料） 。 表1 3 1焊接方法分類 焊 接 熔焊 電弧焊 熔化極 焊條電弧焊 埋弧焊 氬弧焊（MIG） CO2氣體保護焊 藥芯焊絲電弧焊

3、非熔化極 鎢極氬弧焊（TIG） 原子氫焊 等離子弧焊 氣焊 氧-氫焊接 氧-乙炔焊 空氣-乙炔焊 電子束焊 電渣焊 激光焊 鋁熱焊 壓焊 鍛焊 摩擦焊 擴散焊 冷壓焊 電阻焊 超聲波焊 高頻焊 爆炸焊 釬焊 火焰釬焊 烙鐵釬焊 r感應(yīng)釬焊 電阻釬焊 鹽浴釬焊 爐中釬焊 （注：常見的栓釘焊屬于熔焊加壓焊。 ） 1.3 常用焊接方法基本特點與應(yīng)用 表1-4-1簡要地介紹了本單位常用金屬焊接方法的原理、特點及使用范圍。 表1-4-1常用焊接方法基本特點與應(yīng)用 焊接方法 原理 特點 使用范圍 熔 焊 電 弧 焊 焊條電 弧焊 利用焊條與焊件間的 電弧熱熔化焊條和焊件 進行手工焊接 機動、靈活、適應(yīng)性強

4、， 可全位置焊接，設(shè)備簡單 耐用，維護費低，勞動強度 大，焊接質(zhì)量受工人技術(shù) 水平影響，不穩(wěn)定 在單件、小批生產(chǎn)和 修理中最適用，可焊3mm 以上的碳鋼、低合金鋼、 不銹鋼和銅、鋁等有色 金屬，以及鑄鐵的焊補 埋弧焊 利用焊絲與焊件間的 電弧熱熔化焊絲和焊件 進行機械化焊接，電弧被 焊劑覆蓋而與外界隔離 焊絲的送進與移動依據(jù) 機械進行，生產(chǎn)率咼，焊接 質(zhì)量好且穩(wěn)定，不能仰焊 和立焊，勞動條件好 適用于大批量生產(chǎn)中 長直或環(huán)行焊縫焊接 ， 可焊碳鋼、合金鋼，某種 銅合金等中厚板結(jié)構(gòu) ， 只能平焊、橫焊和水平 角焊 焊接方法 原理 特點 使用范圍 熔 焊 電 弧 焊 氣 體 保 護 C02 氣 體

5、 保 護 焊 用二氧化碳保護，用焊 絲做電極的弧焊 熱量較集中，熱影響區(qū) 小，變形小，成本低，生產(chǎn) 率高，易于操作飛濺較 大，焊縫成形不夠美觀，余 高大，設(shè)備較復雜，須避風 適用于1.6mm以上由 低碳鋼、低合金鋼制造 的各種金屬結(jié)構(gòu) 等 離 子 弧 焊 利用氣體（多為Ar）和 特殊裝置壓縮電弧獲得 高能量密度的等離子弧 進行焊接，電極有鎢極和 熔化極兩種 具有Ar弧焊的一些特 點，但等離子弧溫度很高， 穿透能力強，可正面一次 焊透雙面成形電弧挺度 好可壓縮成束狀焊微型件 一次焊透厚度在 0.0256.4mm，低碳鋼 8mm以內(nèi)，也適用于焊接 微小精密構(gòu)件 氣 體 保 護 C02 氣 體 保

6、護 焊 用二氧化碳保護，用焊 絲做電極的弧焊 熱量較集中，熱影響區(qū) 小，變形小，成本低，生產(chǎn) 率高，易于操作飛濺較 大，焊縫成形不夠美觀，余 高大，設(shè)備較復雜，須避風 適用于1.6mm以上由 低碳鋼、低合金鋼制造 的各種金屬結(jié)構(gòu) 等 離 子 弧 焊 利用氣體（多為Ar）和 特殊裝置壓縮電弧獲得 高能量密度的等離子弧 進行焊接，電極有鎢極和 熔化極兩種 具有Ar弧焊的一些特 點，但等離子弧溫度很高， 穿透能力強，可正面一次 焊透雙面成形電弧挺度 好可壓縮成束狀焊微型件 一次焊透厚度在 0.0256.4mm，低碳鋼 8mm以內(nèi)，也適用于焊接 微小精密構(gòu)件 電渣焊 利用電流通過熔渣產(chǎn) 生的電阻熱熔化

7、金屬進 行焊接，可熔化的金屬電 極有絲狀和板狀兩種 直縫須立焊，任何厚度 不開坡口一次焊成，生產(chǎn) 率咼，但熱影響區(qū)寬、晶粒 粗大，易生成過熱組織，焊 后須正火處理改善接頭組 織和性能 適用于厚度25mm以上 的重大型機件的焊接 ， 直焊碳素鋼、合金鋼 熔 化 加 壓 焊 栓釘焊（也叫 螺柱焊） 引弧與焊條電弧焊相 似，先將栓釘?shù)募舛伺c鋼 結(jié)構(gòu)接觸，通過強大焊接 電流，短路，瞬間達到高 溫，焊槍中磁力提升栓 釘、引弧、產(chǎn)生熔池；之 后，立即釋放磁力，利用 彈簧使栓釘壓入熔池，斷 電后冷卻形成接頭栓釘 提升高度在焊槍中提前 調(diào)定 加熱過程是穩(wěn)定的電弧 燃燒過程，為了防止空氣 侵入溶池，惡化接頭質(zhì)量

8、， 要采用陶瓷環(huán)保護 焊接 質(zhì)量可靠，效率咼，無煙霧 弧光，勞動條件好 在鋼-混凝土結(jié)構(gòu)，為 了提高鋼構(gòu)件與混凝土 間的結(jié)合力，多采用此 焊接方法.也可焊接固 定小器具的受柄、支腳 用螺柱等.可焊材料有 碳鋼、高碳鋼、低合金 高強度鋼、不銹鋼和鋁 合金 1.4 焊縫符號 1.4.1 基本符號 焊縫的基本符號見表 1-5-1 表1-5-1焊縫的基本符號 1 II 2 V 3 /I 4 Y 5 r 6 0 7 PI 8 9 10 11 O 12 13 序號 符號 不完全熔化的焊縫用I形焊縫表示，并加注焊縫有效厚度。 142輔助符號 焊縫的輔助符號是表示焊縫表面形狀特征的符號，見表 1-5-2。 表

9、1-5-2焊縫的輔助符號 名稱 示意圖 I形焊縫 V形焊縫 單邊V形焊縫 帶鈍邊V形焊縫 帶鈍邊U形焊縫 帶鈍邊J形焊縫 封底焊縫 角焊縫 塞焊縫或槽焊縫 點焊縫 縫焊縫 卷邊焊縫 （卷邊完全熔化） 帶鈍邊單邊V形焊 縫 wan =4:沁 序號 名稱 示意圖 符號 說明 1 平面符號 cm 焊縫表面齊平 （一般通過加工） 2 凹面符號 4 焊縫表面凹陷 3 凸面符號 焊縫表面凸起 不需要確切地說明焊縫的表面形狀時，可以不用輔助符號。焊縫的輔助符號的應(yīng)用見表 1-5-3。 表1-5-3焊縫的輔助符號的應(yīng)用 名稱 示意圖 符號 平面V形對接焊縫 凸面X形對接焊縫 x 凹面角焊縫 平面封底V形焊縫

10、143補充符號 焊縫的補充符號是為了補充說明焊縫的某些特征而采用的符號，見表 1-5-4。 表1-5-4焊縫的補充符號 序號 名稱 示意圖 符號 說明 1 帶墊板符號 表示焊縫底部有墊板 2 三面焊縫符號 L 匚 表示三面有焊縫 3 周圍焊縫符號 n O 表示環(huán)繞工件周圍焊縫 4 現(xiàn)場符號 B 表示在現(xiàn)場或工地上進行焊接 5 尾部符號 可以參照GB5185標注焊接工藝方 法等內(nèi)容 ISO2553標準中未做規(guī)定。 144焊縫尺寸符號 基本符號必要時可附帶有尺寸符號及數(shù)據(jù)，這些尺寸符號見表 1-5-5。 表1-5-5焊縫尺寸符號 符號 名稱 示意圖 符號 名稱 示意圖 工件厚度 11訂 e 焊縫間

11、距 .d * 仁 i a 坡口角度 rOS K 焊角尺寸 b 根部間隙 占d 熔核直徑 P 鈍邊 S 焊縫有效厚度 L c 焊縫寬度 1 N 相同焊縫數(shù)量 J R 根部半徑 H 坡口深度 l 焊縫長度 | I L 1 h 余高 n 焊縫段數(shù) 3 坡口面角度 1 1 對焊縫尺寸符號，ISO2553標準未做規(guī)定 145指引線及說明（見表 1-5-6 ） 表1-5-6指引線及說明 /基椎線實踐） Z - X - 怎部 / 基準線【盡馥 箭頭錢 基準線 有一條頭線和一條虛線 ，均應(yīng)與圖樣底邊平仃，特殊情況允許與底邊垂直 .虛線 可畫在實線上側(cè)或下側(cè) .如焊縫在接頭的箭頭側(cè) ，則將基本符號標在實線側(cè) ；

12、反 之標在虛線側(cè)；對稱、雙面焊縫時可不加虛線 . 箭頭線 一般沒有特殊要求；但是在標注單邊 V形、帶鈍邊單邊V形和帶鈍邊J形焊縫時， 前頭線應(yīng)指向帶坡口一側(cè)的工件 ；必要時，允許前頭線彎折一次. 尾部 一般剩去，只有對焊縫有附加要求或說明時才加上尾部部分 146焊縫符號標注的原則和方法（見表 1-5-7） 表1-5-7焊縫符號標注的原則和方法 基本 符號 焊縫在接頭的箭頭側(cè)，則將基本符號標在實線側(cè)；反之標在虛線側(cè)；對稱、雙面焊 縫時可不加虛線.基本符號標在基準線兩側(cè) 焊縫 形狀 尺寸 焊縫截面尺寸標在基本符號左側(cè) ；焊縫長度尺寸標在基本符號右側(cè) ；坡口角度，根 部間隙等標在基本符號的上側(cè)或下側(cè)

13、 . 苴 丿、 他 相冋焊縫符號、焊接方法代號、檢驗方式符號、其他要求和說明等標在尾部右側(cè) 1.47常見金屬焊接方法代號（見表 1-5-8 ） 表1-5-8常見金屬焊接方法代號 代號 焊接方法 代號 焊接方法 1 電弧焊 12 埋弧焊 11 無氣體保護電弧焊 135 MIG焊（包括CO2氣體保護焊） 111 手弧焊 72 電渣焊 114 藥芯焊絲電弧焊 78 栓釘焊（又叫螺柱焊） 摘自GB/T5185-85金屬焊接及釬焊方法在圖樣上的表示代號 1.4.8 焊縫符號標注示例（見表 1-5-9 ） 表1-5-9焊縫符號標注示例 二、焊接設(shè)計 2.1材料選用 2.1.1母材材料選用 2.1.1.1

14、鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求5 鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼必須符合下列要求： 較高的抗拉強度fu和屈服點fy fy是衡量結(jié)構(gòu)承載能力的指標， fy高則可減輕結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約鋼材和降低造價。 fu是衡量鋼材經(jīng) 過較大變形后的抗拉能力，它直接反映鋼材內(nèi)部組織的優(yōu)劣，同時 fu高可以增加結(jié)構(gòu)的安全保障。 較高的塑性和韌性 塑性和韌性好，結(jié)構(gòu)在靜載和動載作用下有足夠的應(yīng)變能力， 既可減輕結(jié)構(gòu)脆性破壞的傾向， 又能 通過較大的塑性變形調(diào)整局部應(yīng)力，同時又具有較好的抵抗交變荷載作用的能力。 良好的工藝性能 良好的工藝性能不但能保證通過冷加工、 熱加工和焊接加工成各種形式結(jié)構(gòu)， 而且不致因加工而對 結(jié)構(gòu)的強度、塑性、韌性等造成較大

15、的不良影響。 此外，根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體工作條件，有時還要求鋼材具有適應(yīng)低溫、高溫和腐蝕性環(huán)境能力。 按以上要求，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范具體規(guī)定：承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有抗拉強度、伸長率、屈服點和碳、 硫、磷含量的合格保證； 焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有冷彎試驗的合格保證； 對某些承受動力荷載的結(jié)構(gòu)以及重要 的受拉或受彎的焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有常溫或負溫沖擊韌性的合格保證。 2.1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)用鋼的分類5 在鋼結(jié)構(gòu)中采用的鋼材主要有兩種：碳素結(jié)構(gòu)鋼（或稱普通碳素鋼）和低合金結(jié)構(gòu)鋼。 碳素結(jié)構(gòu)鋼 根據(jù)國家標準碳素結(jié)構(gòu)鋼 （GB700-88）的規(guī)定，將碳素結(jié)構(gòu)鋼分為 Q195 Q215 Q235、Q255 和Q275等五種牌號，

16、鋼的牌號有屈服強度字母（ Q）、屈服強度值、質(zhì)量等級符號（ A、B C和D）、脫 氧方法符號等四部分順序組成。常見用鋼具體參數(shù)見表 2-1-1。 標注例子 含義 兩面對稱的焊角尺 寸K=5mm的角焊 縫，在工地上用焊 條電弧焊施焊 標注例子 含義 帶鈍邊V形焊縫， 先用C02氣保焊 打底，后用埋弧 焊蓋面 廠 V / 12/13& 低合金鋼 根據(jù)低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 （GB1591-94）的規(guī)定，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼分為 Q295 Q345 Q390 Q420和Q460等五種，其中 Q345 Q390為鋼結(jié)構(gòu)常用鋼種， Q420已在九江長江大橋中成功使用。具體 參數(shù)見表2-1-1。 2.1.1.2

17、 鋼結(jié)構(gòu)用鋼選用原則 5 6 鋼材的選用在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中是重要的一環(huán)， 選擇的目的是既要保證結(jié)構(gòu)的安全， 又要做到可靠和經(jīng) 濟合理。選擇鋼材時應(yīng)考慮以下幾點。 結(jié)構(gòu)的重要性 對重型工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)、大跨度鋼結(jié)構(gòu)、壓力容器、高層或超高層民用建筑或構(gòu)筑物等重要結(jié)構(gòu)， 應(yīng)考慮選用質(zhì)量好的鋼材；其他按工作性質(zhì)分別選用普通質(zhì)量的鋼材； 另外，安全等級不同， 要求的鋼 材質(zhì)量也應(yīng)不同。 載荷情況 一般承受靜載荷的結(jié)構(gòu)， 應(yīng)主要以滿足強度要求來選取。 直接承受交變載荷的結(jié)構(gòu)， 若屬于低周疲 勞，在保證一定強度要求下，著重考慮材料的塑性和韌性；若屬于高周疲勞，這時強度隊疲勞抗力起著 主導作用，應(yīng)選擇強度高的材料。

18、承受沖擊載荷的結(jié)構(gòu)， 所選材料應(yīng)具有足夠的延性和韌性。 按剛度條 件設(shè)計的結(jié)構(gòu)，其工作應(yīng)力一般比較小， 但其壁厚較厚，此時選材不應(yīng)是高強度的，而應(yīng)是塑性和韌性 好的一般強度的材料。在厚度方向受到拉伸載荷， 應(yīng)選擇層狀夾雜少， 厚度方向塑性好的材料， 以防止 產(chǎn)生層狀撕裂。 連接方法 焊接結(jié)構(gòu)對材質(zhì)的要求應(yīng)嚴格一些。例如，在化學成分方面必須嚴格控制碳、硫、磷的含量；非焊 接結(jié)構(gòu)對碳當量可放寬要求。 結(jié)構(gòu)所處的溫度和環(huán)境 在低溫條件下工作的結(jié)構(gòu)，尤其是焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用具有良好抗低溫脆斷性能的鎮(zhèn)靜鋼。 露天結(jié)構(gòu) 易產(chǎn)生時效，有害介質(zhì)作用的鋼材易腐蝕、疲勞和斷裂，應(yīng)區(qū)別地選擇不同的材質(zhì)，宜采用耐候鋼，

19、其 質(zhì)量要求應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準 GB/T4172焊接結(jié)構(gòu)有耐候鋼的規(guī)定。 鋼材厚度 厚鋼材輥軋次數(shù)少 ，軋制壓縮比相對薄板小。所以厚度大的鋼材不僅強度較小，而且塑性、沖擊 韌性和焊接性能也較差。因此，厚度大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用材質(zhì)好的鋼材。推薦采用 Z向鋼，其材質(zhì)應(yīng)符 合現(xiàn)行國家標準 GB/T5313厚度方向性能鋼材的規(guī)定。 6）對于需要演算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具用常溫沖擊韌性的合格保證。當結(jié)構(gòu)工作溫度不高 于0C但高于-20 C時，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具用0C沖擊韌性的合格保證；對 Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有 -20 C沖擊韌性的合格保證。當結(jié)構(gòu)工作溫度不高于 -20 C時，Q235鋼

20、和Q345鋼應(yīng)具用-20 C沖擊韌性 的合格保證；對 Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-40 C沖擊韌性的合格保證。 吊車起重量不小于 50t的中級工作制吊車梁，對鋼材沖擊韌性的要求應(yīng)與需要演算疲勞的構(gòu)件相 同。 表2-1-1常見結(jié)構(gòu)鋼力學性能及匹配焊接材料 鋼 材 手工電弧 焊焊條 CO2氣體保 護焊實心焊 絲 埋弧焊焊接材料 rF.rrt 牌 號 等 級 抗拉強度 Re/Mpa 屈服強度 沖擊吸收功 型號示例 型號示例 焊劑型號-焊絲牌 號 16mm S 50 100mm T/ C AKV/ J Q 2 3 A 一 一 E4303 ER49-1 B 20 27 E4303 、 F4A0-H08

21、A C 375460 235 205 0 27 E4328 、 5 D -20 27 E4315 、 E4316 ER50-6 F4A2-H08A Q 2 9 5 A 一 E4303 ER49-1 ER49-6 F5004-H08A 、 F5004-H08 MnA B 390570 295 235 20 34 E4328 、 E4315 、 E4316 ER50-3 、 ER50-6 F5014-H08A 、 F5014-H08 MnA A 一 E5003 ER49-1 F5004-H08A 、 F5004-H08MnA F5004-H10 Mn2 Q 3 4 5 B 20 34 E5003、

22、 E5015 、 E5016 、 E5018 ER50-3 F5014-H08A 、 F5014-H08 MnA、 F5014-H10 Mn2、 F5011-H08A 、 F5011-H08 C 470630 345 275 0 34 E5015 、 E5016 、 E5018 ER50-2 F5024-H08A 、 F5024-H08 MnA、 F5024-H10 Mn2、 F5021-H08A 、 F5021-H08 D -20 34 F5034-H08A 、 F5034-H08 MnA、 F5034-H10 Mn2、 F5031-H08A 、 F5031-H08 表2-1-1續(xù) 鋼材 手

23、工電弧 焊焊條 CO2氣體保 護焊實心焊 絲 埋弧焊焊接材料 rF.rrt 牌 號 等 級 抗拉強度 Re/Mpa 屈服強度 沖擊吸收功 型號示例 型號示例 焊劑型號-焊絲牌 號 S 50 100mm T/ C AKV/ J Q 3 A 490650 390 330 一 E5015 、 E5016 、 ER50-3 F5011-H08 MnA F5011-H10 Mn2、 B 20 34 9 0 E5515-D3 、 E5515-G、 E5516-D3 、E5516-G F5011-H08 MnMoA C 0 34 F5021-H08 MnA、 F5021-H10 Mn2、 F5021-H08

24、 D -20 34 ER50-2 F5031-H08 MnA、 F5031-H10 Mn2、 F5031-H08 E -40 27 F5041 Q 4 2 0 A 520680 420 360 一 E5515-D3 、 E5515-G、 E5516-D3 、E5516-G ER55-D2 F6011-H10 Mn2、 F6011-H08 MnMoA B 20 34 C 0 34 F6021-H10 Mn2、 F6021-H08 MnMoA D -20 34 F6031-H10 Mn2、 F6031-H08 MnMoA E -40 27 F6041 表中鋼材力學性能的單值均為最小值。 板厚S 6

25、0100mm寸的Re值。 用于一般結(jié)構(gòu)，其他用于重大結(jié)構(gòu)。 由供需雙方協(xié)議。 含Ar-CO2混合氣體保護焊。 薄板I形坡口對接。 中、厚板坡口對接。 7） 下列情況的承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用 Q235沸騰鋼： 焊接結(jié)構(gòu)。 直接承受動力載荷或振動載荷且需要演算疲勞的結(jié)構(gòu)。 工作溫度低于-20 C時的直接承受動力載荷或振動載荷但不需要演算疲勞的結(jié)構(gòu)以及承受靜力載荷 的受彎及受拉德重要承重結(jié)構(gòu)。 工作溫度等于或低于-30 C的所有承重結(jié)構(gòu)。 非焊接結(jié)構(gòu)。 工作溫度等于或低于-20 C時的直接承受動力載荷且需 要演算疲勞的結(jié)構(gòu)。 8） 承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格

26、保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚 應(yīng)具有碳含量的合格保證。對焊接結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有碳含量的合格證。 焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重 結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗的合格保證。 2.1.2焊接材料匹配 焊接不同類別鋼材時，焊接材料的匹配應(yīng)符合設(shè)計要求。常見結(jié)構(gòu)鋼材采用焊條電弧焊、 CO2氣體 保護焊和埋弧焊進行焊接，焊接材料可按表 2-1-1中的規(guī)定。 2.2焊接方法的選用 選擇焊接方法時必須符合以下要求： 能保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)良可靠； 生產(chǎn)率高，生產(chǎn)費用低，工 作條件好，能獲得較好的經(jīng)濟效益。 影響這兩方面的因素很多，概括如下： 產(chǎn)品特點： 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類型 本單位焊接的產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)特點大致可分為以下三大類。 1.

27、 結(jié)構(gòu)類 如橋梁鋼結(jié)構(gòu)、起重機械等的鋼結(jié)構(gòu)； 2. 機械零件類 如機械產(chǎn)品的零部件等； 3. 半成品類 如工字梁、管子等。 這些不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品由于焊縫的長短、 形狀、焊接位置等個不相同，因而適用的焊接方法也會不同。 結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品中規(guī)則的的長焊縫和環(huán)縫宜采用埋弧焊； 手弧焊用于打底焊和短焊縫焊接， 機械類產(chǎn)品 接頭一般較短，根據(jù)其準確度要求，選用氣體保護焊（一般厚度） 、電渣焊（重型構(gòu)件易于立焊的）；半 成品類的產(chǎn)品的焊接接頭往往是規(guī)則的，宜采用適于機械化的焊接方法，如埋弧焊和氣體保護焊。 表2-1-2焊接方法影響因素 焊 接 方 法 適用材料下焊接厚度（mm） 接頭形式 焊接位置 費用 自 動

28、化 程 度 對 接 T 接 搭 接 平 焊 立 焊 橫 焊 仰 焊 設(shè) 備 費 焊 接 費 手 工 電 弧 焊 碳鋼 單道26 多道6以上 A A A A B B C 少 少 差 低合金鋼 單道26 多道6以上 二氧化碳氣保焊 碳鋼 射流過渡：單道310;多道10以 上 短路過渡：單道0.56;多道6 20 A A A A A B C 中 少 好 低合金鋼 射流過渡：單道310;多道10以 上 短路過渡：單道0.56;多道6 20 埋 弧 焊 碳鋼 單道524 多道24以上 A A A A D B D 中 少 好 低合金鋼 單道524 多道24以上 栓 釘 焊 碳鋼 少 少 好 低合金鋼 電

29、渣 焊 碳鋼 24以上 A A B C A D D 大 少 好 低合金鋼 24以上 栓釘?shù)牟牧蠟?ML15和ML15AI。（GB/T6478-2001冷鐓和冷擠壓用鋼）；栓釘?shù)囊?guī)格有：M10 M13 M16 M19 M22 M25等（GB/T10433-2002 電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘 ） 工件厚度 工件的厚度可在一定程度上決定所適用的焊接方法。 每種焊接方法由于所用熱源不同， 都有一定的 適用的材料厚度范圍。對于熔焊而言，是以焊透而不燒穿為前提?？珊缸钚〉暮穸仁侵阜€(wěn)定狀態(tài)下單面 單道焊恰好焊透而不發(fā)生燒穿的厚度。顯然， 焊件越薄，越須注意燒穿問題；可焊最大厚度則決定于該 焊接方法在最大熱輸入

30、下單面單道焊的最大熔深。 焊件越厚，越須注意焊透問題。如果該結(jié)構(gòu)允許開坡 口又能采用雙面多層多道焊， 則可焊的最大厚度在技術(shù)上不再有困難， 此時焊接方法由生產(chǎn)率和經(jīng)濟因 素決定。在推薦的厚度范圍內(nèi)焊接時較易控制焊接質(zhì)量和保持合理的生產(chǎn)率。 接頭形式和焊接位置 焊接接頭形式通常由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式、使用要求和母材的厚度等因素決定。對接、搭接、 T形接和角 接是最基本的形式，這些接頭形式對大部分熔焊方法均適用。 焊接位置 在不能變位的情況下焊接焊件上所有的焊縫，就會因焊縫處于不同空間位置而須采用平焊、立焊、 橫焊、或仰焊等四種不同的位置的焊接。一種焊接方法能進行這四種位置的焊接稱可全位置焊的方法。 就熔

31、焊而言，埋弧焊只適用于平焊位置， 電渣焊適用于立焊。 其他如焊條電弧焊、 各種氣體保護電弧焊 均能全位置焊。各種焊接方法中以平焊最容易操作，生產(chǎn)率高，焊接質(zhì)量容易保證，而仰焊操作最難， 極易產(chǎn)生焊接缺陷。因此有條件的應(yīng)是焊件變位，讓焊縫都處于平焊位置施焊。 母材特性 母材的特性考慮的包括母材的物理性能、 力學性能和冶金性能。由于焊接結(jié)構(gòu)中最常用是普通碳鋼 和低合金鋼，幾乎所有焊接方法都能選用，但隨著含碳量或合金含量的增加，其焊接性能變差。 或碳當量高的合金結(jié)構(gòu)鋼宜采用冷卻速度慢的焊接方法，已減少熱影響區(qū)開裂傾向。 選擇好焊接方法的影響因素還包括技術(shù)水平、設(shè)備和焊接用消耗材料等。所有的因素須綜合

32、考慮, 選擇最經(jīng)濟最適用的方法。表 2-1-2提供了綜合各種因素而適用的焊接方法， 2.3焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.3.1焊接應(yīng)力 2.3.1.1 焊接應(yīng)力的特點和分類 特點 沒有外力作用的情況下，平衡于物體內(nèi)的應(yīng)力稱內(nèi)應(yīng)力。引起內(nèi)應(yīng)力的 原因很多，由焊接引起的內(nèi)應(yīng)力稱焊接應(yīng)力。 焊接應(yīng)力也和其他原因引起的內(nèi)應(yīng)力一樣，有一個基本特點，即在整個 焊件內(nèi)構(gòu)成一個平衡力系，其內(nèi)力與內(nèi)力矩的總和都為零： J axydF = 0 因此，在焊件橫截面上內(nèi)應(yīng)力的分布（圖 2-3-1 ），總是既有拉應(yīng)力，又 有壓應(yīng)力，是雙值同時出現(xiàn)的。 而且應(yīng)力分布圖上拉應(yīng)力的面積 （圖 焊接應(yīng)力 分類 說明 按應(yīng)力在焊 件內(nèi)的空間

33、 位置一維空間應(yīng)力 單向（或單軸）應(yīng)力。應(yīng)力沿焊件一個方向作用 二維空間應(yīng)力 雙向（或雙軸）應(yīng)力。應(yīng)力在一個平面內(nèi)不冋方向作用 咼碳鋼 以供參考。 圖 2-3-1長板對接焊后橫截面上 41 中用丁表示的影線面積）等于壓應(yīng)力得面積 （用寧表示的影線面積）。 分類（見表2-3-1 ） 表2-3-1焊接應(yīng)力分類分 三維空間應(yīng)力 三向（或三軸）應(yīng)力。應(yīng)力在空間所有方向作用 的縱向應(yīng)力禺；的分布 按應(yīng)力產(chǎn)生 的原因分 熱應(yīng)力 焊接過程中焊件內(nèi)部溫度有差異所引起的應(yīng)力， 故又稱溫差應(yīng)力， 它隨溫差消失而消失。熱應(yīng)力是引起熱裂紋的力學原因 相變應(yīng)力 焊接過程中局部金屬發(fā)生相變，其比容增加或減小而引起的應(yīng)力

34、塑變應(yīng)力 金屬局部發(fā)生拉伸或壓縮塑性變形后引起的內(nèi)應(yīng)力。焊接過程中 在近縫高溫區(qū)德金屬熱膨和冷縮受阻時產(chǎn)生這種塑性變形，從而 引起焊接的內(nèi)應(yīng)力 按應(yīng)力存在 的時間分 焊接瞬時應(yīng)力 在焊接過程中，某一瞬時的焊接應(yīng)力，隨時間而變化。它和焊接 熱應(yīng)力沒有本質(zhì)區(qū)別，當溫度也隨時間而變化時，熱應(yīng)力也是瞬 時應(yīng)力。統(tǒng)稱暫時應(yīng)力。 焊接殘余應(yīng)力 焊完冷卻后殘留在焊件內(nèi)的應(yīng)力。圖 2-3-1所示即為殘余應(yīng)力。 它對焊接結(jié)構(gòu)的強度、腐蝕和尺寸穩(wěn)定性等使用性能有影響。 2.3.1.2 焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的影響 熔化焊必然會帶來焊接殘余應(yīng)力， 焊接殘余應(yīng)力在鋼結(jié)構(gòu)中并非都是有害的。 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)在工程中 的受力情況、

35、使用的材料、不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計等，正確選擇焊接工藝，將不利的因素變?yōu)橛欣囊蛩?。?時要做到具體情況具體分析。 1 ）對靜載強度的影響 塑性良好的金屬材料， 焊接殘余應(yīng)力的存在并不影響焊接結(jié)構(gòu)的靜載強度。 在塑性差的焊件上，因 塑性變形困難， 當殘余應(yīng)力峰值達到材料的抗拉強度時， 由此可知，焊接殘余應(yīng)力的存在將明顯降低脆性材料鋼 結(jié)構(gòu)的靜載強度。 2 ）對構(gòu)件加工尺寸精度的影響 對尺寸精度要求高的焊接結(jié)構(gòu)，焊后一般都采用切 削加工來保證構(gòu)件的技術(shù)條件和裝配精度。通過切削加 工把一部分材料從構(gòu)件上去除，使截面積相應(yīng)減小，同 時也釋放了部分殘余應(yīng)力，使構(gòu)件中原有殘余應(yīng)力的平 衡得到破壞，引起構(gòu)件變形。

36、 3 ）對受壓桿件穩(wěn)定性的影響 焊接后工字梁（H形）中的殘余壓應(yīng)力和外載引起的壓應(yīng)力疊加之和達到材料的屈服點時，這部分 截面就喪失進一步承受外載的能力， 削弱了有效截面積。這種壓力的存在，會使工字梁的穩(wěn)定性明顯下 降，使局部或整體失穩(wěn)，產(chǎn)生變形。 焊接殘余應(yīng)力對桿件穩(wěn)定性的影響大小， 與內(nèi)應(yīng)力的分布有關(guān)，若能使有效截面遠離壓桿的中性軸， 如圖2-3-2所示的H形焊接桿件，可以改善其穩(wěn)定性。 恃 蓋板在邊緣進行焊接， 均使邊緣存在較大拉內(nèi)應(yīng)力。 這樣的結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)其失穩(wěn)臨界應(yīng)力比一般焊接 的H形截面咼。 4 ）對應(yīng)力腐蝕裂紋的影響 金屬材料在某些特定介質(zhì)和拉應(yīng)力的共同作用下發(fā)生的延遲開裂現(xiàn)象，

37、 稱為應(yīng)力腐蝕裂紋。應(yīng)力腐 蝕裂紋主要是由材質(zhì)、腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用的結(jié)果。 采用熔化焊焊接的構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力是不可避免的。焊件在特定的腐蝕介質(zhì)中，盡管拉應(yīng)力不一 定很高都會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。其中殘余拉應(yīng)力大小對腐蝕速度有很大的影響， 當焊接殘余應(yīng)力與外載 荷產(chǎn)生的拉應(yīng)力疊加后的拉應(yīng)力值越高， 產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的傾向就高，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的時間就越 短。所以，在腐蝕介質(zhì)中服役的焊件，首先要選擇抗介質(zhì)腐蝕性能好的材料，此外對鋼結(jié)構(gòu)的焊縫及其 周圍處進行錘擊，使焊縫延展開，消除焊接殘余應(yīng)力。對條件允許焊接加工的鋼結(jié)構(gòu)， 在使用前進行消 除應(yīng)力退火等。局部首先發(fā)生開裂，最后導致鋼結(jié)構(gòu)整體破壞。

38、 圖 2-3-2帶氣割 2.3.1.3從設(shè)計方面調(diào)節(jié)和控制焊接殘余應(yīng)力（工藝措施見下章） 焊接內(nèi)應(yīng)力是可以通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和焊接工藝措施等進行調(diào)節(jié)與控制。工藝措施將在下一章詳細介紹。 盡量減少結(jié)構(gòu)上焊縫的數(shù)量和焊縫尺寸。 多一條焊縫就多一處內(nèi)應(yīng)力源； 過大的焊縫尺寸，焊接時 受熱區(qū)加大。使引起殘余應(yīng)力與變形的壓縮塑變區(qū)或變形量增大。 避免焊縫過分集中， 焊縫間應(yīng)保持足夠的距離。 焊縫過分集中不僅使應(yīng)力分布更不均勻， 而且可能 出現(xiàn)雙向或三向復雜的應(yīng)力狀態(tài)。 采用剛性較小的接頭形式。 2.3.2焊接變形 2.3.2.1 焊接變形的特點和分類 特點 焊件由于焊接而產(chǎn)生的變形稱焊接變形。 焊接變形與焊件

39、形狀尺寸、 材料的熱物理性能及加熱條件 等因素有關(guān)。如果是簡單的金屬桿件在自由狀態(tài)下均勻的加熱或冷卻， 該桿件將按熱膨冷縮的基本規(guī)律 在長度上產(chǎn)生伸長或縮短的變形， 焊接時不均勻加熱過程， 熱源只集中在焊接部位， 且以一定速度向前 移動。局部受熱金屬的膨脹能引起整個焊件發(fā)生平面內(nèi)或平面外的各種形態(tài)的變形。 變形是從焊接時便 產(chǎn)生，并隨焊接熱源的移動和焊件上溫度分布的變化而變化。 一般情況下一條焊縫在施焊處受熱發(fā)生膨 脹變形，后面開始在凝固和冷卻處發(fā)生收縮。 膨脹和收縮在這條焊縫上不同部位分別產(chǎn)生， 直至焊接結(jié) 束并冷至室溫，變形才停止。 分類 焊接過程中隨時間而變的變形稱焊接瞬時變形， 它對焊

40、接施工過程發(fā)生影響。焊完冷后，焊件上殘 留下來的變形稱焊接殘余變形，它對結(jié)構(gòu)質(zhì)量和使用性能發(fā)生影響。 我們關(guān)心最多的是焊接殘余變形，因為它直接影響結(jié)構(gòu)的使用性能。所以在沒有特別說明情況下， 一般所說的焊接變形，多是指焊接殘余變形。按變形后的形態(tài)分，焊接殘余變形可歸納成表 2-3-2所示 的幾種類型。它們與焊件的形態(tài)、尺寸、焊縫在焊件上的位置、焊縫坡口的幾何形狀等因素有關(guān)。 表2-3-2焊接殘余變形分類 類型 示意圖 說明 在開坡口焊接時，焊接過程中坡口間時而張開時而閉合 的變形。在熱源前方完全沒有拘束的情況下，因連接焊 接坡口間隙常常張開，焊接熱輸入量越大，張開量越大 在板厚方向由于焊接而使溫

41、度分布不均勻時，沿板厚方 向橫向收縮不同，使板件在焊縫中心線處發(fā)生彎曲變 形。又叫角變形 收縮 垂直焊接方向的收縮 收縮 焊接方向的收縮 變形 板橫向 的變形） 變 縱 向 形彎曲 焊接方向偏心收縮引起的彎曲變形 變形 波浪 變形 在薄板焊接時，由于焊接產(chǎn)生的壓縮殘余應(yīng)力，使板件 出現(xiàn)因壓曲形成的波浪變形 扭曲 變形 細長構(gòu)件，縱向焊縫的橫向收縮不均勻或備料與組裝質(zhì) 量不良，使構(gòu)件繞自身軸線扭轉(zhuǎn) 2.322 焊接變形收縮余量計算 1 ）縱向收縮 從理論上精確計算變形量目前比較困難。 工程上對于鋼制細長焊件，如梁、柱等結(jié)構(gòu)單層焊的縱向 收縮量 L,可利用以下經(jīng)驗公式估算： L=k1AHL/ A

42、式中 L - 單層焊縱向收縮量，mm k1 系數(shù)見表2-3-3 ; AH 塑性變形區(qū)面積，mm2 L 焊件長度，mm A - 焊縫的截面積，mm2 表2-3-3 k1 與焊接方法的關(guān)系（材料為低碳鋼） 焊接方法 二氧化碳焊 埋弧焊 焊條電弧焊 系數(shù) 0.043 0.071 0.076 0.076 多層焊的縱向收縮量，將上式中的塑性變形區(qū)面積 AH改為一層焊縫金屬的截面積，并將所計算的 結(jié)果再與系數(shù)k2相乘。 k2=1+85 汕 二=b s / E 式中 n層數(shù)。 因雙面角焊縫焊接熱輸入量有一部分重疊， 所以，估算T形接頭縱向收縮量時可按單面焊再乘一個 系數(shù)進行，即 LT= （1.151.40

43、） L單（式中AH是指一條焊縫的截面積）。 2）橫向收縮 對接接頭的橫向收縮大小與焊接線能量、 坡口形式、焊縫截面積以及焊接工藝有關(guān)。對接接頭的橫 向收縮量厶B的估算可按下式進行： B=0.2A/ S + 0.05b 式中 B對接接頭的橫向變形量， mm A - 焊縫的截面積，mm2 S - 板厚，mm b - 對接間隙，mm 2.3.2.3從設(shè)計方面控制焊接殘余變形（工藝方面見下章） 1 ）合理選擇構(gòu)件截面提高構(gòu)件的抗變形能力 設(shè)計結(jié)構(gòu)時要盡量使構(gòu)件穩(wěn)定、 截面對稱，薄壁箱形構(gòu)建的內(nèi)板布置要合理， 特別是兩端的內(nèi)隔板 要盡量向端部布置； 構(gòu)件的懸出部分不易過長；構(gòu)件放置或吊起時，支承部位應(yīng)具

44、有足夠的剛度等。 較 容易變形或不易被矯正的結(jié)構(gòu)形式要避免采用。可采用各種型鋼、彎曲件和沖壓件 （如工字梁、槽鋼和 角鋼）代替焊接結(jié)構(gòu)，對焊接變形大的結(jié)構(gòu)盡量采用鉚接和螺栓連接。 對一些易變形的細長桿件或結(jié)構(gòu)可采用臨時工藝筋板、 沖壓加強筋、增加板厚等形式提高板件的剛 度。如從控制變形的角度考慮，鋼橋結(jié)構(gòu)的箱形薄壁結(jié)構(gòu)的板材不宜太薄，如起重 20t、跨度28m的箱 形雙梁式起重機，主體箱形梁長度達 45m斷面為寬800mm高1666mm內(nèi)側(cè)腹板厚度為 8mm夕卜側(cè)腹 板6mm焊成箱形后，無論整體變形還是局部變形都比較大，而且矯正困難。因此，箱形鋼結(jié)構(gòu)的強度 不但要考慮板厚、剛度和穩(wěn)定性，而且制

45、造和安裝過程中的變形也是很重要的。 2 ）合理選擇焊縫尺寸和布置焊縫的位置 焊縫尺寸過大不但增加了焊接工作量。對焊件輸入的熱量也多，而且也增加了焊接變形。所以， 在 滿足強度和工藝要求的前提下，盡可能的減少焊縫長度尺寸和焊縫數(shù)量， 對聯(lián)系焊縫在保證工件不相互 竄動的前提下，可采用局部點固焊縫；對無密封要求的焊縫， 盡可能采用斷續(xù)焊縫。但對易淬火鋼要防 止焊縫尺寸過小產(chǎn)生淬硬組織等。 設(shè)計焊縫時，盡量設(shè)計在構(gòu)件截面中心軸的附近和對稱于中性軸的位置， 使產(chǎn)生的焊接變形盡可能 的相互抵消。如工字梁其截面是對稱的，焊縫也對稱與工字梁截面的中性軸。 焊接時只要焊接順序選用 合理，焊接變形就可以得到有效的

46、控制，特別是撓曲變形可以得到有效的控制。 3 ）合理選擇焊縫的截面和坡口形式 要做到在保證焊縫承載能力的前提下， 設(shè)計時應(yīng)盡量采用焊縫截面尺寸小的焊縫。 但要防止因焊縫 尺寸過小，熱量輸入少，焊縫冷卻速度快易造成裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。因此，應(yīng)根據(jù)板厚、焊接方 法、焊接工藝等合理的選擇焊縫尺寸。 此外，要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸大小等選擇坡口形式。如平板對接焊縫，一般選用對稱的坡口， 對于直徑和板厚都較大的圓形對接筒體， 可采用非對稱坡口形式控制變形。 在選擇坡口形式時還應(yīng)考慮 坡口加工的難易、 焊接材料用量、焊接時工件是否能夠翻轉(zhuǎn)及焊工的操作方便等問題。 如直徑比較小的 筒體，由于在內(nèi)部操作困

47、難， 所以縱焊縫或環(huán)焊縫可開單面 V或U形坡口。具體坡口形狀和尺寸見下節(jié) 內(nèi)容。 4 ）盡量減少不必要的焊縫 焊縫數(shù)量與填充金屬量成正比， 所以，在保證強度的前提下， 鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡量減少焊縫數(shù)量， 避免 不必要的焊縫。為防止薄板產(chǎn)生波浪變形， 可適當采用筋板增加鋼結(jié)構(gòu)的剛度， 用型鋼和沖壓件代替焊 件。 2.3.3焊接接頭構(gòu)造的設(shè)計與選擇 （主要是熔焊接頭） 2.3.3.1焊接接頭的基本類型 焊接結(jié)構(gòu)上的接頭， 按被連接構(gòu)件之間的相對位置及其組成的幾何形狀， 可歸納為圖2-3-3所示的 五種類型：a為對接接頭；b為角接接頭；c為T形接頭；d為搭接接頭；e為卷邊接頭。 2.3.3.2 常用焊接接

48、頭的工作特性 12 6 1 ）對接接頭 將兩焊件的表面構(gòu)成 135180夾角的接頭均稱對接接 頭。優(yōu)點：傳力效率最高，應(yīng)力集中較低 ,并易保證焊透和排除工 藝缺陷，具有較好的綜合性能，使重要零件和結(jié)構(gòu)連接的首選接 頭。缺點：焊前準備工作量大，組裝費工時，而且焊接變形也較 大。 對接接頭應(yīng)力分布均勻，應(yīng)力集中產(chǎn)生在焊趾處。如果在焊趾F 圖 2-3-4不同板厚鋼板對接接頭設(shè)計 （L 35 - 5 1） 處加工成過渡圓弧半徑或削平焊縫余高 h，均能使應(yīng)力集中減小或消失，提高接頭的疲勞強度。當兩塊 被連接板的厚度相差較大時， 按GB/T985、GB/T986,須將厚板削薄至薄板厚度相同時再焊接見圖 2

49、-3-4 。 為了 防止因板厚不同引起作用力偏心傳遞， 兩塊板的中心線應(yīng)盡可能重合，見圖 力載荷且需要進行疲勞計算的結(jié)構(gòu)，斜角坡度不應(yīng)大于 2 ）搭接接頭 搭接接頭時兩平板部分地相互搭置，用角焊縫進 行連接的接頭。優(yōu)點：焊前準備工作量較小，裝配較 容易，對焊工技術(shù)水平要求較對接接頭低，且橫向收 縮量也較小，可用于工作環(huán)境良好， 不重要的結(jié)構(gòu)中。 缺點：母材和焊接材料消耗大，接頭動載強度低， 搭接面有間隙，若外漏易發(fā)生腐蝕，若封閉澤不能 在高溫工作。能采用對接接頭的盡量不采用搭接接 頭。 搭接接頭受軸向力時，以焊趾和焊根處的應(yīng)力集中最大， 增加根部熔深可降低。只有正面角焊縫的 搭接接頭，強度低，

50、應(yīng)在背面加焊一條焊縫。當背面無法焊時，可采用鋸齒狀焊縫。搭接接頭承受拉 力時，正向角焊縫與作用力偏心，接頭上產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，使應(yīng)力集中加劇。為了減少彎曲應(yīng)力，兩 條正面角焊縫之間的距離不應(yīng)小于其板厚的 4倍，但也不宜大于 40K（動載時）或60K（靜載時），否則 應(yīng)力集中大，K為側(cè)面角焊縫的焊腳尺寸。見圖 2-3-5。 T形接頭和十字接頭 T形接頭是將一件端面與另一件表面構(gòu)成直角或近似直角的接頭。三件相交組成“十”字形的接頭 叫十字接頭。優(yōu)點：能承受各種方向外力和力矩。缺點：接頭在外力作用下力線扭曲很大，造成極不均 勻的應(yīng)力分布。 在外力作用下，應(yīng)力集中點在根部和過渡處。立板開坡口并焊透的接

51、頭，應(yīng)力集中可大為降低。 對 重要構(gòu)件，尤其是在動載下工作的 T形和十字接頭應(yīng)開坡口并焊透。 該類型接頭應(yīng)盡量避免在其板厚方 向承受高拉應(yīng)力，因軋制的鋼板常有夾層缺陷， 尤其是厚板更易產(chǎn)生層狀撕裂， 所以應(yīng)將工作焊縫轉(zhuǎn)化 為聯(lián)系焊縫。如兩個方向都受力，則宜采用圓形、方形或特殊形狀的軋鋼、鍛鋼插入件。 4）角接接頭 兩焊件端部夾角在 30135。范圍內(nèi)的接頭。角接接頭獨立使用的承載能力很低，一般都用它組 成箱體結(jié)構(gòu)、容器結(jié)構(gòu)后期作用。 2.3.3.3設(shè)計與選擇焊接接頭須考慮的因素 12 焊接接頭有圖2-3-3所示的基本形式。須正確的設(shè)計和選擇。合理的接頭設(shè)計和選擇不盡能保證結(jié) 構(gòu)的局部和整體強度

52、，還可以簡化生產(chǎn)工藝，節(jié)省制造成本；反之，則可能影響結(jié)構(gòu)的安全使用，甚至 無法施焊。下列為設(shè)計和選擇焊接接頭形式時須考慮的幾個因素： 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材質(zhì)及技術(shù)要求； 焊接方法及接頭的基本特性； 接頭承受載荷的性質(zhì)、大小，如拉伸、壓縮、彎曲、交變載荷和沖擊等； 接頭的工作環(huán)境，如溫度、腐蝕介質(zhì)等； 焊接變形與控制，以及施焊的難易程度； 接頭焊前的準備和焊接所需費用。 2.3.3.4 坡口的設(shè)計與選擇 1 ）設(shè)計與選擇坡口的原則 對接、T形接和角接接頭中為了保證焊透常在焊前對待焊邊緣加工出各種形狀的坡口，如何設(shè)計和 選擇坡口，主要取決被焊件的厚度、焊接方法、焊接位置和焊接工藝程序。 （相關(guān)內(nèi)

53、容在下面的坡口焊 縫設(shè)計中說明）。此外，還應(yīng)盡量做到：2-3-4b。直接承受動 1 : 4,其它結(jié)構(gòu)坡度不能大于 1 : 2.5。 填充材料應(yīng)最少。 例如，同樣厚度平板對接， 雙面V形坡口比單面 V形坡口節(jié)省一半的填充金屬材 料； 具有號的可達性。例如，有些情況不便或不能兩面施焊時，宜選擇單面 V形或U形坡口； 坡口容易加工，且費用低。 要有利于控制焊接變形。雙面對稱坡口角變形小。 2 ）標準的坡口形狀和尺寸 國家標準GB/T985-88氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口基本形式與尺寸和 GB/T986-88 埋弧焊焊縫坡口基本形式與尺寸 （見附錄I和附錄H）。因此，除有特殊要求的焊縫坡口需

54、另行設(shè)計 外，一般焊接結(jié)構(gòu)的焊縫坡口陡可以直接從國家標準中選用。 2.3.3.5 焊縫設(shè)計 .焊縫質(zhì)量等級 焊縫應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、載荷特性、焊縫形式、 工作環(huán)境以及應(yīng)力狀態(tài)等情況，按下述原則分別 選用不同的質(zhì)量等級： 1. 在需要計算疲勞結(jié)構(gòu)中，凡對接焊縫均應(yīng)焊透。作用力垂直于焊縫長度方向的橫向?qū)雍缚p或 T 形對接與角接組合焊縫，受拉時應(yīng)為一級，受壓時應(yīng)為二級；縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級。 2. 在不需要計算疲勞的構(gòu)件中，凡要求與母材等強的對接焊縫， 受拉時不應(yīng)低于二級。受壓時宜為 二級。因一級或二級對接焊縫的抗拉強度正好與母材的相等，而三級焊縫只有母材強度的 85% 3. 重級工作制和Q 50

55、t的中級工作制吊車梁腹板與上翼緣之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間 的T形接頭焊縫處于構(gòu)件的彎曲受壓區(qū)， 主要承受剪應(yīng)力和輪壓產(chǎn)生的局部壓應(yīng)力， 沒有受到明確的拉 應(yīng)力作用，按理不會產(chǎn)生疲勞破壞， 但由于承擔軌道偏心等帶來的不利影響， 國內(nèi)外均發(fā)現(xiàn)連接及附近 經(jīng)常開裂。所以規(guī)定，應(yīng)予焊透，質(zhì)量等級不低于二級。焊縫形式一般為對接與角接的組合焊縫。 4. 不要求焊透T形接頭采用的角焊縫以及不焊透的對接與角接組合焊縫， 以及搭接連接采用的角焊 縫，由于內(nèi)部探傷困難，不能要求其質(zhì)量等級為一級或二級。 因此對直接承受動力載荷且需要驗算疲勞 的結(jié)構(gòu)和吊車起重量等于或大于 50t的中級工作制吊車梁，焊縫只能

56、規(guī)定其外觀質(zhì)量標準應(yīng)符合二級； 其他結(jié)構(gòu)，焊縫的外觀質(zhì)量標準可為三級。 （二）.焊縫設(shè)計要點 角焊縫 角焊縫斷面形式 實際應(yīng)用的角焊縫大致有圖 2-3-6所示的幾種斷面形式。 圖中K為焊腳尺寸，a為計算厚度，強度 a） h J c 1 ） ） 圖2-3-6常用角焊縫斷面形狀及其計算斷面 a ）標準角焊縫 b）外凸焊縫 c ）內(nèi)凹焊縫d ）不等腰角焊縫 e ）深熔焊縫 尺寸要求 焊縫的焊腳尺寸 K（mn）不得小于1.5 , t （mm為較厚焊件厚度（當采用低氫型堿性焊條施焊時， t可采用較薄焊件的厚度）。但對埋弧自動焊，最小焊腳尺寸可減小 1mm對T形連接的單面焊縫， 應(yīng)增 加1mm當焊件厚度等

57、于或小于 4mm寸，則最小焊腳尺寸與焊件厚度相同。 角焊縫的焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的 1.2倍（鋼管結(jié)構(gòu)除外）但板件（厚度為 t ）邊緣的角 焊縫最大焊腳尺寸，尚應(yīng)符合：當 t 6mml時，K SmirtEJL 第款的要求； 與較厚焊件接觸的焊腳邊應(yīng)符合的要求。 不等焊腳角焊縫不宜在靜載 下采用，因為增加焊腳長度并不能提高靜載強度，反而增加填充金屬量。 側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計算長度不得小于 8K和40mm不宜大于60K,當大于時，其超過部分 在計算中不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長分布時，其計算長度不受此限。 在直接承受動力載荷的結(jié)構(gòu)中， 角焊縫表面應(yīng)做成直線形或凹形。 焊腳尺寸的比

58、例： 對正面角焊縫 宜為 1：1.5 （長邊順內(nèi)力方向） ；對側(cè)面角焊縫可為 1：1。 在次要構(gòu)件或次要焊縫連接中，可采用斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)角焊縫焊段的長度不得小于 10K或50mm 其靜距不應(yīng)大于 15t （受壓構(gòu)件）或 30t （受拉構(gòu)件）， t 為較薄焊件的厚度。 當板件的端部僅有兩側(cè)面角焊縫連接時，每條側(cè)面角焊縫長度不宜小于兩側(cè)面角焊縫之間的距離； 同時兩側(cè)面角焊縫之間的距離不宜大于 16t （當t 12mm或190mm（當t 135 （焊縫表面較難成型， 受力 狀況不良） 或a V 60（焊縫施焊條件差，根部將留有空隙和焊渣）的斜角角焊縫，不宜用作受力焊縫 （鋼管結(jié)構(gòu)除外） 。 2坡口

59、焊縫 采用坡口焊縫的主要目的是為了保證接頭能焊透而不出現(xiàn)工藝缺陷。 在設(shè)計或選擇坡口焊縫時, 必 須注意施焊可達性,其中主要考慮坡口角度、根部間隙、鈍邊和根部半徑等參數(shù)。下列是注意事項： 焊條電弧焊時, 為了保證焊條能夠接近接頭根部, 并能在多層焊時側(cè)邊熔合良好, 當減小坡口角 時,根部間隙必須增大。注意,前者減小,可用較少的填充金屬量。而后者增大,卻增加填充金屬量。 研究發(fā)現(xiàn)，板厚S V 20mm時，用大坡口角度而用小根部間隙， S 20mmi時用小坡口角度大根部間隙的 坡口形式才算經(jīng)濟的。 根部間隙過小,根部難以熔透,并須采用較小規(guī)定的焊條,從而減慢焊接過程 ; 若根部間隙過大, 雖然應(yīng)用

60、襯墊可保證焊接質(zhì)量,但需較多的填充金屬,從而提高焊接成本,并增加焊接變形。 熔化氣體保護焊由于焊絲細, 且使用特殊導電嘴, 可以實現(xiàn)厚板 （ 200mm） L 形坡口的窄間隙 （V 10mm的對接焊。 開坡口的接頭, 不留鈍邊的坡口稱銳坡口, 背面無襯墊情況下焊接第一層焊道時極易燒穿, 而且 需用較多的填充金屬，故一般都留鈍邊。鈍邊的高度以既保證熔透又不至燒穿為度。焊條電弧焊 V或U 形坡口的鈍邊一般取 03mm雙面V或U形坡口取02mm埋弧焊的熔深比焊條電弧焊大，故鈍邊可 適當加大以減小填充金屬。 留鈍邊的接頭, 根部間隙的大小主要決定于焊接工藝與焊接位置。 在保證焊 透的前提下,間隙盡可能