鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝（第4版）課件：鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝

鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝

課題1

焊接工藝一般要求

1.焊接材料的種類(lèi)和作用

焊接材料包括以下幾種:

(1)焊絲焊絲的作用主要是供給填充金屬及焊縫所需要的合金元素。在電弧焊中.焊絲還是傳導(dǎo)電弧電流的一個(gè)電極。

(2)焊條及其藥皮在手工電弧焊中，并不直接使用裸狀焊絲，而是使用涂有藥皮的焊條。焊條的選用應(yīng)與焊件的鋼材強(qiáng)度和性能相適應(yīng)。用符號(hào)Exxxx來(lái)表示。焊條符號(hào)E××××抗拉強(qiáng)度焊接電流、藥皮類(lèi)型焊接位置“0”和“1”表示適合于全位置焊接“2”表示適合于平焊及水平角焊，“4”表示適合于向下立焊焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。Q390、Q420鋼選擇E55型焊條(E5500--5518)Q345鋼選擇E50型焊條(E5000--5048)Q235鋼選擇E43型焊條（E4300--E4328)焊條的選擇不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。焊條所涂敷的藥皮在焊接中所起的作用如下:1)提高電弧的穩(wěn)定性。藥皮中的穩(wěn)弧劑起提高電弧穩(wěn)定性的作用。2)防止空氣進(jìn)人熔池，造成對(duì)熔化金屬的危害。3)形成比焊縫金屬熔點(diǎn)低的熔渣。這些熔渣可以改善焊縫金屬熔化中的冶金過(guò)程，提高焊接質(zhì)量。4)帶入焊縫金屬所需要的合金元素。(3)焊劑除氣體保護(hù)焊外，都采用相應(yīng)的焊劑。焊劑是一種能在焊接過(guò)程中形成熔渣或氣體，對(duì)熔化金屬進(jìn)行保護(hù)和冶金處理的一種顆粒狀的物質(zhì)。1）手工電弧焊

是以焊條和焊件作為兩個(gè)電極，被焊金屬稱(chēng)為焊件或母材。焊接時(shí)因電弧的高溫和吹力作用使焊件局部熔化。在被焊金屬上形成一個(gè)橢圓形充滿液體金屬的凹坑，這個(gè)凹坑稱(chēng)為熔池。隨著焊條的移動(dòng)熔池冷卻凝固后形成焊縫。手工焊就是利用電弧產(chǎn)生的高溫熔化焊條和焊件，使兩塊分離的金屬熔合在一起，從而獲得牢固的接頭

。

焊機(jī)導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護(hù)氣體焊件電弧

課題2鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法及應(yīng)用范圍優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。

2）埋弧焊

原理：電弧在焊劑層下燃燒。利用焊絲和焊件之間燃燒的電弧產(chǎn)生的熱量，熔化焊絲、焊劑和母材（焊件）而形成焊縫。應(yīng)用：A、凡是焊縫可以保持在水平位置或傾斜角不大的焊件，均可用埋弧焊。B、板厚需大于5毫米（防燒穿）。缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。氣體保護(hù)焊課題3焊接缺陷、焊接應(yīng)力和焊接變形一、焊接缺陷1、外部缺陷（位于焊縫外表面，用目測(cè)或低倍放大鏡可以看到的缺陷）2、內(nèi)部缺陷（位于焊縫內(nèi)部缺陷，用破壞性試驗(yàn)或無(wú)損探傷的方法可以發(fā)現(xiàn)。

）（1）咬邊

焊縫與母材熔合不好，出現(xiàn)溝槽，深度大于0.5㎜1、外部缺陷（2）燒穿

熔化金屬?gòu)钠驴诒趁媪鞒觯纬纱┛椎娜毕荩?）錯(cuò)邊

焊件沒(méi)有對(duì)正，存在平行偏差

（4）焊瘤

熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤。

（5）弧坑

焊縫尾部產(chǎn)生的凹坑：（6）裂紋2、內(nèi)部缺陷著色探傷顯示產(chǎn)生的裂紋1.裂紋

（2）氣孔

焊縫中存在遺留氣體：?jiǎn)蝹€(gè)氣孔密集氣孔

（3）夾渣

焊后焊縫中殘留焊渣

（4）未焊透

接頭根部沒(méi)有完全熔透未焊透

（5）未熔合

焊道之間、焊道與母材之間沒(méi)有完全熔化

焊縫與母材

焊縫之間2、焊接殘余應(yīng)力及焊接殘余變形

焊接應(yīng)力是產(chǎn)生焊接裂紋的重要原因之一。當(dāng)結(jié)構(gòu)承載時(shí)殘余拉應(yīng)力與工作應(yīng)力疊加，使總的應(yīng)力水平提高。

對(duì)于塑性材料，當(dāng)應(yīng)力峰值達(dá)到屈服點(diǎn)后，該區(qū)應(yīng)力不再增加而產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)材料的塑性耗盡時(shí)，就會(huì)造成塑性破壞。

對(duì)于脆性材料，由于缺少足夠的塑性，不能很好地進(jìn)行塑性變形，隨著工作應(yīng)力的增加，最后導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的脆性破壞。焊接縱向和橫向收縮變形撓曲變形:

撓曲可以由縱向收縮、橫向收縮、角變形引起

角變形

表現(xiàn)為焊后構(gòu)件的平面圍繞焊縫產(chǎn)生角位移

波浪變形及錯(cuò)邊變形

螺旋形變形及扭曲變形減小焊接殘余應(yīng)力的措施

1.設(shè)計(jì)措施:設(shè)計(jì)上減小焊接應(yīng)力的核心：正確布置焊縫，以避免應(yīng)力疊加。

1）盡量減少結(jié)構(gòu)上焊縫的數(shù)量和焊縫尺寸。

2）避免焊縫過(guò)分集中，焊縫間應(yīng)保持足夠的距離。

3）采用剛性較小的接頭形式。

容器接管焊接減小接頭的剛性措施帶蓋板的雙工字梁結(jié)構(gòu)焊接順序2.工藝措施1）采用合理的裝配焊接順序和方向。①在一個(gè)平面上的焊縫，焊接時(shí)，應(yīng)保證焊縫的縱向和橫向收縮均能比較自由。拼接焊縫合理的裝配焊接順序②收縮量最大的焊縫應(yīng)先焊。③工作時(shí)受力最大的焊縫應(yīng)先焊。對(duì)接工字梁的焊接順序④平面交叉焊縫焊接時(shí)，在焊縫的交叉點(diǎn)易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。平面交叉焊縫的焊接順序⑤對(duì)接焊縫與角焊縫交叉的結(jié)構(gòu)。2）預(yù)熱法。3）冷焊法。4）降低焊縫的拘束度。降低局部剛度減少內(nèi)應(yīng)力

5）加熱“減應(yīng)區(qū)”法。加熱“減應(yīng)區(qū)”法示意圖讓每條焊縫都能自由收縮先焊收縮大的焊縫對(duì)接焊縫的收縮量>角焊縫的收縮涼平面交叉焊縫焊接時(shí)，應(yīng)先焊橫向焊縫課題4焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)1、一級(jí)焊縫要求對(duì)‘每條焊縫長(zhǎng)度的100%’進(jìn)行超聲