钢结构连接对接焊缝

1、第第1717章章 钢结构的连接钢结构的连接 必须符合安全可靠、传力明确、构造简单、制必须符合安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。造方便和节约钢材的原则。 连接方法：连接方法：焊缝连接焊缝连接、铆钉连接、铆钉连接、螺栓连接螺栓连接焊接连接焊接连接优点优点: : 对钢材对钢材任何部位都可直接连接任何部位都可直接连接, ,不削弱构件截面。不削弱构件截面。 节约钢材。节约钢材。 结构刚度大，密闭性好。结构刚度大，密闭性好。 易于自动化生产。易于自动化生产。缺点缺点: : 焊接附近热影响区材质，易低温脆断，局部裂纹易扩焊接附近热影响区材质，易低温脆断，局部裂纹易扩展。展。 焊接残余应

2、力、残余变形存在对结构不利。焊接残余应力、残余变形存在对结构不利。 焊接部位焊接部位塑性、韧性较差塑性、韧性较差。 施焊产生的缺陷使疲劳强度降低。施焊产生的缺陷使疲劳强度降低。一、焊接方法（一、焊接方法（电弧焊电弧焊、电阻焊、气焊、栓焊等）、电阻焊、气焊、栓焊等） P37P37焊接准备工作、焊接顺序：焊接准备工作、焊接顺序：1.1.手工电弧焊手工电弧焊 电焊条药皮电焊条药皮作用作用：形成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止：形成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止空气中的氧、氮等气体与熔化的液体金属接触，避免形空气中的氧、氮等气体与熔化的液体金属接触，避免形成脆性易裂的化合物。成脆性易裂的化合物。 适于适于任

3、意空间位置任意空间位置的焊接，特别适于焊接的焊接，特别适于焊接短焊缝短焊缝 a)电路； b)施焊过程； 1-电焊机；2-导线；3-焊件；4-电弧；5-药皮；6-起保护作用的气体；7-熔焊；8-焊缝金属；9-主体金属；10-焊丝；11-熔池图3.2 手工电弧焊直流手工电弧焊直流手工电弧焊- -氩弧焊氩弧焊多功能焊机多功能焊机 2.2.埋弧焊埋弧焊( (自动或半自动自动或半自动) ) 适于适于厚板的焊接厚板的焊接，较长直线焊缝，较长直线焊缝3.3.气体保护焊气体保护焊 气体保护层，防止有害气体的侵入。气体保护层，防止有害气体的侵入。 全位置焊接全位置焊接，用于，用于厚钢板或特厚钢板厚钢板或特厚钢板

4、1-焊丝转盘；2-转动焊丝的电动机；3-焊剂漏斗；4-电源；5-熔化的焊剂；6-焊缝金属；7-焊件；8-焊剂；9-移动方向图3.3 埋弧自动电弧焊门式全自动埋弧焊机门式全自动埋弧焊机二、焊缝连接的形式二、焊缝连接的形式1.1.按两焊件的相对位置：按两焊件的相对位置：平接、搭接、平接、搭接、T T形连接、角部连接。见形连接、角部连接。见P116P116图图17-517-5盖板拼接的对接连接盖板拼接的对接连接2.按焊缝的性质：按焊缝的性质：对接焊缝，对接焊缝，角焊缝角焊缝角焊缝角焊缝被连接板件被连接板件2 2对接焊缝对接焊缝对接焊缝对接焊缝被连接板件被连接板件1 13.按施焊时焊缝在焊件之间的位置

5、分类： 平焊、立焊、横焊、仰焊a)焊条焊条平焊平焊d)仰焊仰焊b)立焊立焊c)横焊横焊焊接材料的应用焊接材料的应用（P40）一、焊条一、焊条1 1. .焊条的种类焊条的种类 焊条型号焊条型号，E E表示焊条，前两位数字为熔敷金属的最小表示焊条，前两位数字为熔敷金属的最小抗拉强度抗拉强度( (单位为单位为kgf/mm2)kgf/mm2)，第三、四位数字表示使用，第三、四位数字表示使用焊接位置、电流以及药皮类型等。焊接位置、电流以及药皮类型等。碳钢焊条碳钢焊条E43E43系列系列（E4300E4300E4316E4316）、 E50系列系列（E5001E5004）低合金钢焊条低合金钢焊条E50E5

6、0系列系列（E5000-X5027-X）、）、 E55系列系列（E5500-X5518-X）X表示熔敷金属化学成分分类代号表示熔敷金属化学成分分类代号 不同的钢材相焊接，采用与不同的钢材相焊接，采用与低强度钢材相适应低强度钢材相适应的焊条。的焊条。2.2.焊条的选用焊条的选用焊条化学成分焊条化学成分焊接材料的力学性能及化学成分焊接材料的力学性能及化学成分焊件的结构特点和受力状态焊件的结构特点和受力状态焊件的工作性能和环境条件焊件的工作性能和环境条件（冲击荷载、腐蚀介质环境）（冲击荷载、腐蚀介质环境）操作工艺性能操作工艺性能施焊条件施焊条件（直流、交流）（直流、交流）3.焊条的使用焊条的使用保管

7、与存放保管与存放：分类、牌号、避免混放：分类、牌号、避免混放 通风良好、干燥，离墙体和地面通风良好、干燥，离墙体和地面300300以上以上使用：使用：出厂合格证出厂合格证 焊芯锈蚀，试验合格后使用，严重受潮，报废焊芯锈蚀，试验合格后使用，严重受潮，报废 用前按说明书要求用前按说明书要求烘焙烘焙保保温温桶桶二、焊丝二、焊丝1.1.牌号：碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢牌号：碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢“H”表示焊接用焊丝，后面的数字表示碳的质量分数，表示焊接用焊丝，后面的数字表示碳的质量分数，化学元素符号及其质量分数。尾部化学元素符号及其质量分数。尾部A优质品，优质品，E高级优质高级优质品品2.

8、表面质量表面质量三、焊剂三、焊剂“HJ”HJ”1.1.作用：保护、冶金、改善焊接工艺性作用：保护、冶金、改善焊接工艺性2.2.烘焙，放入保温箱烘焙，放入保温箱3.3.焊剂与焊丝匹配焊剂与焊丝匹配四、焊接用气体四、焊接用气体保护气体：主要保护气体：主要二氧化碳二氧化碳和氩气和氩气焊接质量控制焊接质量控制一、电弧焊的焊接参数及工艺措施一、电弧焊的焊接参数及工艺措施1.1.焊条电弧焊焊接参数焊条电弧焊焊接参数焊条直径、焊接电流、焊接电压、焊条角度、焊接速度、焊条直径、焊接电流、焊接电压、焊条角度、焊接速度、焊接层数焊接层数2.常用焊接工艺措施常用焊接工艺措施预热预热（范围、温度）、（范围、温度）、后

9、热、焊后热处理后热、焊后热处理（消除残余应力）（消除残余应力）、清根、清根焊条的烘焙焊条的烘焙3.3.焊条电弧焊的基本操作技术焊条电弧焊的基本操作技术引弧、运条、焊缝的起头、收弧引弧、运条、焊缝的起头、收弧二、二、COCO2 2气体保护焊气体保护焊1. 1. 焊接参数焊接参数焊丝直径、焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊丝伸出长焊丝直径、焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊丝伸出长度、度、 COCO2 2气体流量、极性气体流量、极性（直流反接）（直流反接）2. 操作技术操作技术引弧、焊接、收弧引弧、焊接、收弧三、埋弧焊工艺质量控制三、埋弧焊工艺质量控制1.1.焊接材料与母材匹配焊接材料与母材匹配2.2

10、.焊前准备：焊前准备：坡口加工、装配和定位焊、焊接材料的使用、坡口加工、装配和定位焊、焊接材料的使用、焊机的保养与检查焊机的保养与检查3.3.焊接工艺焊接工艺焊接作业条件焊接作业条件1.1.焊接时，作业区，环境温度焊接时，作业区，环境温度不应低于不应低于10100 0C C；相对湿度不；相对湿度不应大于应大于90%90%；手工电弧焊和自保护药芯焊丝电弧焊，最大；手工电弧焊和自保护药芯焊丝电弧焊，最大风速不应超过风速不应超过8m/s8m/s，气体保护电弧焊最大风速不应超过，气体保护电弧焊最大风速不应超过2m/s2m/s。 当超出且必须进行焊接时，应编制专项方案。当超出且必须进行焊接时，应编制专项

11、方案。 2.2.现场高空焊接作业应搭设稳固的操作平台和防护棚现场高空焊接作业应搭设稳固的操作平台和防护棚3.3.焊接前，应采用钢丝刷、砂轮等工具清除待焊处表面的焊接前，应采用钢丝刷、砂轮等工具清除待焊处表面的氧化皮、铁锈、油污等杂物。氧化皮、铁锈、油污等杂物。4.4.当焊接作业环境温度当焊接作业环境温度低于低于00但不低于但不低于1010时，应采时，应采取加热或防护措施，取加热或防护措施，应将焊接接头和焊接表面各方向大于应将焊接接头和焊接表面各方向大于或等于或等于2 2倍钢板厚度且不小于倍钢板厚度且不小于100mm100mm范围内的母材，加热到范围内的母材，加热到规定的最低预热温度且不低于规定

12、的最低预热温度且不低于2020后再施焊。后再施焊。 1 1、焊缝连接的缺陷、焊缝连接的缺陷P28P28图图2-162-16常见的缺陷形式：裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、常见的缺陷形式：裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未融合、未焊透夹渣、咬边、未融合、未焊透2 2、焊缝质量检验、焊缝质量检验 按检验方法：按检验方法：外观检查外观检查（焊前检验、焊中检验、成品检验）（焊前检验、焊中检验、成品检验）超声波探伤检验、超声波探伤检验、X X射线检验。射线检验。 3 3、焊缝质量等级、焊缝质量等级一级焊缝：对全部焊缝作外观及无损探伤检查一级焊缝：对全部焊缝作外观及无损探伤检查 直接承受动力荷载和

13、疲劳性能有较高要求直接承受动力荷载和疲劳性能有较高要求二级：对全部焊缝作外观检查，对部分焊缝作超声波等无二级：对全部焊缝作外观检查，对部分焊缝作超声波等无损探伤检查。损探伤检查。三级：对全部焊缝作外观检查。三级：对全部焊缝作外观检查。 一般满足要求，一般满足要求，不需标注不需标注焊缝缺陷返修焊缝缺陷返修： 1)焊瘤、凸起或余高过大用砂轮或碳弧气刨清除过量焊缝金属； 2)凹陷、弧坑、咬边或焊缝尺寸不足等缺陷应进行补焊； 3)未熔合、焊缝气孔或夹渣等在完全清除缺陷后进行补焊； 4)焊缝或母材上裂纹采用磁粉、渗透或其他无损检测确定裂纹的范围及深度，用砂轮打磨或碳弧气刨清除裂纹及其两端各50mm长的完

14、好焊缝或母材，并用渗透或磁粉探伤方法确定裂纹完全清除后，再重新进行补焊。对于拘束度较大的焊接接头上裂纹的返修，碳弧气刨清除裂纹前，宜在裂纹两端钻止裂孔后再清除裂纹缺陷。5)5)焊缝焊缝缺陷返修的预热温度缺陷返修的预热温度应高于相同条件下正常焊接的应高于相同条件下正常焊接的预热温度预热温度30503050，并采用低氢焊接方法和焊接材料进行，并采用低氢焊接方法和焊接材料进行焊接；焊接； 6)6)焊缝返修部位应焊缝返修部位应连续焊成连续焊成，中断焊接时应采取后热、保，中断焊接时应采取后热、保温措施；温措施； 7)7)焊缝焊缝同一部位的缺陷返修次数同一部位的缺陷返修次数不宜超过二次。当超过两不宜超过二

15、次。当超过两次时，返修前应先对焊接工艺进行工艺评定，评定合格后次时，返修前应先对焊接工艺进行工艺评定，评定合格后再进行后续的返修焊接。返修后的焊接接头区域应增再进行后续的返修焊接。返修后的焊接接头区域应增加磁加磁粉或着色检查粉或着色检查。对接焊缝对接焊缝连接的构造和计算连接的构造和计算一、构造一、构造1.1.对接焊缝的形式和构造对接焊缝的形式和构造按受力的方向：正对接、斜对接按受力的方向：正对接、斜对接坡口形式：坡口形式：I I形、形、V V形、形、J J形、形、U U形、形、K K形、形、X X形等形等P27P27图图2-142-142.2.构造处理构造处理起落弧处易有焊接缺陷，用引弧板。起

16、落弧处易有焊接缺陷，用引弧板。除承受动力荷载外，一般不用。除承受动力荷载外，一般不用。如未加引弧板，计算时将焊缝长度如未加引弧板，计算时将焊缝长度两端两端各各减去减去t(tt(t为较薄焊件的厚度为较薄焊件的厚度) )。带引弧板带引弧板V形坡口对接焊形坡口对接焊引弧板引弧板b引弧板、引出板和衬垫板引弧板、引出板和衬垫板为钢材时，应选用屈服强度为钢材时，应选用屈服强度不大于被焊钢材标称强度的钢材，且焊接性相近。不大于被焊钢材标称强度的钢材，且焊接性相近。焊条电弧焊和气体保护电弧焊焊缝焊条电弧焊和气体保护电弧焊焊缝引出长度引出长度应大于应大于25mm25mm，埋弧焊缝引出长度应大于，埋弧焊缝引出长度

17、应大于80mm80mm。焊接完成并完。焊接完成并完全冷却后，可采用火焰切割、碳弧气刨或机械等方法全冷却后，可采用火焰切割、碳弧气刨或机械等方法除去引弧板、引出板，并修磨平整，除去引弧板、引出板，并修磨平整，严禁用锤击落严禁用锤击落。钢衬垫应与接头母材密贴连接，其间隙不应大于钢衬垫应与接头母材密贴连接，其间隙不应大于1.5mm1.5mm，并与焊缝充分熔合。手工电弧焊和气体保护电弧焊时，并与焊缝充分熔合。手工电弧焊和气体保护电弧焊时，钢衬垫板厚度钢衬垫板厚度不应小于不应小于4mm4mm；埋弧焊接时，厚度不应小；埋弧焊接时，厚度不应小于于6mm6mm；电渣焊时，厚度不应小于；电渣焊时，厚度不应小于2

18、5mm25mm。 3.3.变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于成坡度不大于1 1：4 4的斜面，避免应力集中。的斜面，避免应力集中。二、对接焊缝连接的计算二、对接焊缝连接的计算NNNNlwt矩形截面矩形截面引弧板引弧板b（1 1）正焊缝）正焊缝验算截面矩形，只有正应力。验算截面矩形，只有正应力。wtwftlNwcf或或(3-1)l lw w焊缝计算长度（有引弧扳时为焊件宽度焊缝计算长度（有引弧扳时为焊件宽度b b，无引弧扳，无引弧扳时为时为b-2tb-2t对接连接正焊缝若对接连接正焊缝若加引弧板加引弧板施焊，且质量达到施焊，且质量达到

19、一、二级，则一、二级，则无需无需焊缝焊缝抗拉强度验算抗拉强度验算。需对正焊缝进行抗拉强度验算：需对正焊缝进行抗拉强度验算： a.a.未使用引弧板施焊；未使用引弧板施焊； b.IIIb.III级焊缝质量。级焊缝质量。（2 2）斜焊缝）斜焊缝验算截面矩形，有验算截面矩形，有 、 。wtwftlNsinwcf或或 wvwftlNcos “规范规范”规定规定 时，不检算焊缝强度。时，不检算焊缝强度。 b0.67b1.2b5 . 1tg5 .167.0bbNNlwNNt NNcosNsin N【例【例1 1】 试验算如图所示钢板的对接焊缝的强度。图中试验算如图所示钢板的对接焊缝的强度。图中b=540mmb=540mm，t=22mmt=22mm，轴心力的设计值为，轴心力的设计值为N=2150kNN=2150kN。钢材。钢材为为Q235Q235B B，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43E43型，三级检验标准的焊型，三级检验标准的焊缝，施焊时加引弧板。缝，施焊时加引弧板。 2.2.承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝进行最大正应力、最大剪应力和进行最大正应力、最大剪应力和折算应力折算应力（对于工字型截面（对于工字型截