2022年钢结构工程焊接技术难点及控制措施.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 钢结构工程焊接技术重点、难点及掌握措施本文针对钢结构工程焊接技术的重点和难点,按多年来的工程实践体会主要阐述十种有用焊 接变形的掌握措施和方法；焊接残余应力的掌握措施；焊接裂纹的防治措施；焊接工艺评定的范 围；焊缝质量检查；框架结构制作与安装焊接；安装焊接工艺；钢结构变形的预防等；1、 概述 钢结构焊接时,焊接热源对结构不匀称加热引起的结构外形和尺寸的变化,称为焊接变形；在变 形的同时,结构内部仍产生应力、应变,由于这时结构并未承担外载时,就存在这些应力,所以 这些应力居于内应力范畴,称为焊接残余力；属于不匀称分布的自平稳内应力；焊接变形及应力在焊接过程中往往是难以防止的；它们将影响到焊接结构尺寸精度和焊接接头的 强度,轻者需耗费不少人力、物力去矫正、修理,严峻的会使构件报废；此外,焊接变形和应力 对焊接结构以后使用是的承载才能也产生不行低估的影响；焊接残余应力和焊接变形是能量存在 同一构件的不同形式,听从于能量存在同一构件的不同形式,听从于能量守恒定律；它们相辅相 成,并相互转化；削减一方必需增大一方：设：焊缝的总能量为E总,E总=E有+E损+残+ =1 （1）残-焊接残余应力； -焊接（1）式中, E有 冶金反应时的有用能；E损-无用能,损耗能；变形,当焊接完成后,构件中只存在两种能量形式；E残+ =c<1 （2）c-常量 于是（ 2）式有了工程应用的价值,这就是我们在工程实际中掌握焊接残余应力和焊接变形的基 本观点；我们从事钢结构设计、制作安装的技术人员必需明白和把握焊接变形及应力产生的缘由 及其基本规律、影响因素,以便在制作安装过程中能够掌握焊接变形和应力；2、 焊接应变与变形的掌握 2.1 焊接变形的掌握（1）尽量削减焊缝的截面积,施焊量以满意连接需要即可,俗语说：“ 不过焊” ,（对一般 的角焊缝）是依据有效焊角尺寸来打算其焊缝强度的,所以对于凸出很高的焊缝,多出的焊缝金 属,按规范作用并不能提高其许可强度,反而增大了应力集中系数,消弱了坡口的综合性能；对 厚板,对接焊缝,可采纳 U 型刨边形成 U 型坡口,可进一步削减焊缝金属量；焊缝的数量愈少愈好,每条焊缝尽量采纳多层多道焊,厚板焊接特殊要留意；（2）（3）焊缝尽可能称、布置要靠近中和轴施焊（由于收缩力引起钢板变形力臂小）,因此削减 变形；名师归纳总结 （4）围绕中和轴的焊缝要平稳：应用对称施焊的原就,时一个收缩力对另一个收缩力相互平第 1 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 衡的方法,也同样可以在设计和焊接工序中,有效的掌握变形；（5）采纳逆向回焊法施焊 此法：当焊接总进程从左到右时,就每一焊的施焊却应从右到左,也就是分段侧焊法；由于每道 施焊后,沿焊缝板内侧的热量将导致该处膨胀,而使两块板临时向外分开；但当热量在板内侧向 外扩散后沿板外缘的膨胀又会使板合拢；（6）将收缩力引至有用的方法,即采纳反变形法 施焊前采纳焊件有意偏置的方法有可能较好地利用收缩力,如某些组合在焊接前先装偏一些,使 其预偏量恰好可使收缩后的半间回到所需求对准位置上来；将焊接前的部件进行弯曲或预拱,就 是用机械方法产生反向力来抵消收缩力的简洁例子；（7）用反向力来平稳收缩力 其反向力可以是： 其他的收缩力； 夹具等产生的约束力 各构件装配成组合件时的约束力 构件重力拱度向下所产生的反力；平稳收缩力的一种通常做法,是将同等焊接件背靠背的紧夹在一起,然后将这两个组合件焊好,待其冷却后再将夹具松开；预弯法也可以和这种方法结合起来,即在夹紧前,在两个构件合适的 地方打入契块；对小型组合或零部件,掌握变形量最常用的方法多半采纳夹具和卡具等装置将部件固定在肯定位 置上,直到全部焊好为之；如前所述,夹具引起的约束力将使焊件内应力加大,直到焊缝金属达到屈服为止；对低碳钢板典型焊缝来说,其屈服点很可能接近311N/2. 通常以为当焊好的部件从夹具上取下后,内应力会引起显著的变形,但实际上并不会显现这种情形,由于该应力引起的 应变 （单位收缩量）；与无约束力焊接所产生的变形,相比是稍微的；这是由于应力大于等于 屈服点时,会产生微小变形从而释放应力所致；（8）施焊次序的合理支配 一个支配的很好的施焊次序往往有助于收缩力的相互平稳；也就是有意支配对结构不同部位进行 施焊,使某一处的收缩力和已焊的收缩力相抵消；如对焊缝中的中和轴对两侧交叉施工焊、就是 其中的一个简洁实例；（9）焊接时或焊接后的收缩力排除 锤击法是一种排除收缩力的方法,只是这种方法现在仍有争议,这一种在焊缝上施加外力的机械 另工法,它使焊缝变薄,从而变长并排除残余应力；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在进行点垂击时,常用“ 三点垂,三点不垂” 的原就；即在肯定的层面温度中锤击；在肯定频率下捶击；在肯定力道下锤击；焊道根部不锤；等材不锤；焊道表面不锤,会状锤击应当严格掌握；2.2 焊接残余应力的掌握措施（1）削减焊缝尺寸；（2）减小焊缝拘谨度；（3）采纳合理的焊接次序；（4）降低焊件的刚度,制造自由收缩的条件；2.3 焊接裂纹的防治措施（1）合理挑选焊接材料掌握焊缝的化学成份,降低母材及焊接材料中形成低熔点共晶物即易于偏析的元素,如 S、P 含量；目的是防止热裂纹的产生；（2）掌握焊接工艺参数,电流和焊缝速度,使得焊道截面上不的宽度和深度比值符合工艺要求；（称为焊缝成型系数 B/H）以达到掌握热量输入的目的；（3）合理的焊前预热和焊后缓冷,能改善焊接接头的组织,掌握 t 8/5, 从而改善焊缝及 HAZ 的综合性能；防止冷裂纹的产生；2.4 焊接工艺评定焊接工艺评定的范畴（1）国内首次生产的钢材、焊材或进口钢材应用于重大、特殊钢结构工程时；（2）设计规定的钢材类别、焊接材料和工艺、现场的焊接措施等综合条件,是该工程安装施工企业首次采纳；2.5 焊缝质量检查外观检查（1）表面外形：包括焊缝截面的不规章、弧坑处理情形、焊缝的连接点、焊脚不规章的外形等；（2）焊缝尺寸；包括对接焊缝的余高、宽度、角焊缝的焊脚尺寸等；（3）焊缝表面缺陷：包括咬边、裂纹、焊瘤和弧坑气孔等；我国建筑钢结构焊接技术规程对焊缝外观质量要求为：不得有裂纹未熔合、焊瘤等缺陷,焊接区应无焊接飞溅物；见表焊 缝 质 量1 焊缝外观检查质量标准（答应偏差）表 1 焊缝外观检查质量标准（答应偏差）等级一级二级三级缺陷类别名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 为满焊不答应0.2+0.02 ,且 1mm,每 0.2+0.04 ,且 2mm,每 100mm100mm焊缝内缺陷总长25mm 焊缝内缺陷总长25mm 根部收缩不答应0.2+0.02 ,且 1mm,长度0.2+0.04 ,且 1mm,长度不不限限0.05 ,且 0.5mm,连续长咬边不答应度 100mm.且焊缝两侧咬边总0.1 ,且 1mm,长度不限长 10%焊缝全长电弧擦伤不答应不答应个别电弧擦伤答应存在接头不良缺口深度 0.05 ,且 0.5mm缺口深度 0.1 ,且 1mm每 1m每 1m焊缝不得超过1 处焊缝不得超过1 处表面气孔不答应每 50m长度焊缝内答应直径0.4 且 3mm气孔 2 个孔径 6 倍孔径表面夹渣不答应深 0.2 ,长 5 ,且 20mm 弧坑裂纹不答应答应个别存在,长0.5mm 注：（ 1）咬边如经磨削修平并平滑过渡,就只按焊缝最小答应厚度值评定；（2）表内为连接板处较薄的板厚；3、削减焊接应力集中设计的基本观点（1）设计时应防止不连续,不匀顺,有缺口显现；应防止焊缝的密集和交叉；焊缝间最小举例 应为 100mm以上；（2）不等厚板的对称焊接头,无论是否中心线对齐,均应将的厚板削成坡度,然后对齐；JGJ812002 既定坡度 1：2.5 AWS规定坡度 1：4 TBJZ-85 规定受拉或拉压坡度1：8 对于受压接头坡度1.4 （3）焊缝应布置在工作最有效的地方,用最少量的焊接得到正确成效；（4）焊缝位置应便于焊接及检查；（5）在焊缝的连接板根部应当有较和缓的过渡；（6）加强筋端部的锐角应切去,板的端部应包角；（7）焊缝布置应尽可能对称并靠近中心轴；（8）受弯曲作用的焊缝未焊侧不要位于受拉力处；（9）防止将焊缝布置在应力集中处,处于动载结构特殊要留意；（10）防止将焊缝布置在载应力最大处；在工程中,我们经常会观察一些错误的设计,为了更进一步明白设计在削减应力架中的详细做名师归纳总结 法,我们将焊接头的正、误作了一个简洁的对比表,见表2. 第 4 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 接头设计原就不合理设计改进设计焊缝应布置在工作最有交往的地方,用最少量的焊接达到正确FF成效焊缝的位置应便于焊接及检查在焊缝的连接板根部FF应有较缓和的过渡加强肋等端部锐角应 切去,板的端部应包30角100mm焊缝不宜密集防止焊缝交叉名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 焊缝布置应尽可能对称,并靠近中性轴受弯曲作用的焊缝未焊侧不要位于受拉处防止将焊缝布置在应力集中处,对于动载尤为重要防止将焊缝布置载应力最大处4、安装焊接工艺一般依据结构平面图形的特点,以对称轴为界或以下通体形结构为界区,协作吊装次序进行安装焊接；其原就为：（1）在吊装、校正和栓焊混合节点的高强螺栓终拧完成如干节间以后开头焊接,以利于形成稳固框架；（2）焊接时,应依据结构体形特点,挑选如干基准柱或基准节间,开头焊接主梁与柱之间的焊缝,然后向四周扩展施焊,以防止焊缝的收缩变形向一个方向积存；（3）一节柱中每层柱梁接点拼装完成,依照先上后下色次序焊接接头,保证框架稳固；（4）栓焊混合接点中,应先栓后焊（如腹板的连接）,防止焊接收缩引起的孔间位移；（5）柱梁接点两侧对称的两根梁,应同时与柱相焊,削减焊接拘谨度,防止焊接裂纹产生,有可防止柱脚的偏斜；（6）柱柱节点的焊接自然是由下层网上层次序焊接；由于焊缝的横向收缩和重力引起的沉降,可能使标高误差积存,在安装焊接如干节柱后,应视实际偏差情形,即时要求构件制造厂调整柱长,以保证高度方向的安装精度；名师归纳总结 （7）各种接点的焊接次序第 6 页,共 8 页柱柱拼接点焊接次序,主要考虑防止柱截面对称侧焊缝的收缩不均衡而使柱发生偏- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 斜,掌握结构的外形尺寸,但同时尽量削减焊缝拘谨度,防止产生焊接裂纹；H型柱的焊接次序见图1 柱 柱连接板 B+D DDAABAABCCBA+CB图1 H 型柱的焊接次序示意图 有方案分析和方案论证图2 箱型柱的焊接次序示意图方案 1：A、B 焊至 1/3 板厚A、B 焊至 1/3 板厚 A、BA、B 焊完,适用于翼板厚度小于腹板厚度时；方案 2：A、 B 焊完,适用于翼板厚度小于腹板厚度时； 箱型柱的焊接次序见图 2. A、C焊至 1/3 板厚 B、D焊至 1/3 板厚 A、 C、B、D或 AC、BD； 十字形柱的焊接次序见图 3；十字形柱的截面实际是有两个 H型截面组合而成；A、B 焊至 1/3 板厚 A、B 焊至 1/3 板厚 C、D 焊至 1/3 板厚 C、D 焊至 1/3 板厚A、B 焊完 A、B 焊完 C、D；圆管柱的焊接次序见图4 5 斜立圆管柱的焊接次序见图AACDB12312CD3213B 图3 十字柱的焊接次序示意图图4 圆管柱的焊接次序示意图名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 部位3（上面）熔焊部位4立焊立焊部位2仰焊部位3（下面）图5 斜立圆管柱的拼接接头焊接次序示意图在钢结构安装施工现场的实践中,要谨慎考虑各种因素,如预热温度、破口温度、安装误差 等共同作用,采纳相应措施；以免矫正或矫正不够,达到掌握变形结果；5、钢结构变形的预防（1）对称零件尺寸或孔径尺寸同一,以便加工,并有利拼装时互换性；（2）合理的布置焊缝,防止焊缝之间的距离的靠太近,当材料的尺寸与零件长度尺寸时,尽量削减或不做拼接焊缝；焊缝布置应对称于构件的重心或轴线对称两侧,以削减焊接应力 的集中和焊接变形；（3）零件和构件连接时应防止以下不等截面和厚度相接；相接时应按缓坡形式转变截面的 外形和厚度,使对接连接处截面或厚度相等,达到传力平顺匀称受力,可防止焊后产生过大 应力及增加变形；（4）钢结构各节点各杆件端头边缘之间距离不宜考的太近,一般错开距离不得小于 20mm,以保证焊接质量,防止焊接时热量集中增加,引起变形幅度的增加；（5）电焊机的选用应保证焊接电流、电压稳固及负荷用量；沟通焊机适用于焊接一般的钢结构 直流焊接适用于焊接要求高的钢结构 埋弧焊自动焊适用于钢结构中的梁柱较长的对角或角焊缝 CO2气体爱护焊适用于要求较高的厚薄钢板结构焊缝焊接；（6）钢结构制作平台、放样平台,组装平台应有标准的水平面,一般用拉线法或外表测量名师归纳总结 平台支撑刚度,保证构件在自重作用下不失稳、不下沉,局部不平掌握在2mm以内；第 8 页,共 8 页- - - - - - -