钢结构制作与安装（第4版）课件：钢结构焊接工艺

钢结构焊接工艺

课题1

焊接工艺一般要求

1.焊接材料的种类和作用

焊接材料包括以下几种:

(1)焊丝焊丝的作用主要是供给填充金属及焊缝所需要的合金元素。在电弧焊中.焊丝还是传导电弧电流的一个电极。

(2)焊条及其药皮在手工电弧焊中，并不直接使用裸状焊丝，而是使用涂有药皮的焊条。焊条的选用应与焊件的钢材强度和性能相适应。用符号Exxxx来表示。焊条符号E××××抗拉强度焊接电流、药皮类型焊接位置“0”和“1”表示适合于全位置焊接“2”表示适合于平焊及水平角焊，“4”表示适合于向下立焊焊条应与焊件钢材相适应。Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518)Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048)Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328)焊条的选择不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。焊条所涂敷的药皮在焊接中所起的作用如下:1)提高电弧的稳定性。药皮中的稳弧剂起提高电弧稳定性的作用。2)防止空气进人熔池，造成对熔化金属的危害。3)形成比焊缝金属熔点低的熔渣。这些熔渣可以改善焊缝金属熔化中的冶金过程，提高焊接质量。4)带入焊缝金属所需要的合金元素。(3)焊剂除气体保护焊外，都采用相应的焊剂。焊剂是一种能在焊接过程中形成熔渣或气体，对熔化金属进行保护和冶金处理的一种颗粒状的物质。1）手工电弧焊

是以焊条和焊件作为两个电极，被焊金属称为焊件或母材。焊接时因电弧的高温和吹力作用使焊件局部熔化。在被焊金属上形成一个椭圆形充满液体金属的凹坑，这个凹坑称为熔池。随着焊条的移动熔池冷却凝固后形成焊缝。手工焊就是利用电弧产生的高温熔化焊条和焊件，使两块分离的金属熔合在一起，从而获得牢固的接头

。

焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧

课题2钢结构常用焊接方法及应用范围优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。

2）埋弧焊

原理：电弧在焊剂层下燃烧。利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生的热量，熔化焊丝、焊剂和母材（焊件）而形成焊缝。应用：A、凡是焊缝可以保持在水平位置或倾斜角不大的焊件，均可用埋弧焊。B、板厚需大于5毫米（防烧穿）。缺点：设备投资大，施工位置受限等。气体保护焊课题3焊接缺陷、焊接应力和焊接变形一、焊接缺陷1、外部缺陷（位于焊缝外表面，用目测或低倍放大镜可以看到的缺陷）2、内部缺陷（位于焊缝内部缺陷，用破坏性试验或无损探伤的方法可以发现。

）（1）咬边

焊缝与母材熔合不好，出现沟槽，深度大于0.5㎜1、外部缺陷（2）烧穿

熔化金属从坡口背面流出，形成穿孔的缺陷（3）错边

焊件没有对正，存在平行偏差

（4）焊瘤

熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。

（5）弧坑

焊缝尾部产生的凹坑：（6）裂纹2、内部缺陷着色探伤显示产生的裂纹1.裂纹

（2）气孔

焊缝中存在遗留气体：单个气孔密集气孔

（3）夹渣

焊后焊缝中残留焊渣

（4）未焊透

接头根部没有完全熔透未焊透

（5）未熔合

焊道之间、焊道与母材之间没有完全熔化

焊缝与母材

焊缝之间2、焊接残余应力及焊接残余变形

焊接应力是产生焊接裂纹的重要原因之一。当结构承载时残余拉应力与工作应力叠加，使总的应力水平提高。

对于塑性材料，当应力峰值达到屈服点后，该区应力不再增加而产生塑性变形。当材料的塑性耗尽时，就会造成塑性破坏。

对于脆性材料，由于缺少足够的塑性，不能很好地进行塑性变形，随着工作应力的增加，最后导致整体结构的脆性破坏。焊接纵向和横向收缩变形挠曲变形:

挠曲可以由纵向收缩、横向收缩、角变形引起

角变形

表现为焊后构件的平面围绕焊缝产生角位移

波浪变形及错边变形

螺旋形变形及扭曲变形减小焊接残余应力的措施

1.设计措施:设计上减小焊接应力的核心：正确布置焊缝，以避免应力叠加。

1）尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸。

2）避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够的距离。

3）采用刚性较小的接头形式。

容器接管焊接减小接头的刚性措施带盖板的双工字梁结构焊接顺序2.工艺措施1）采用合理的装配焊接顺序和方向。①在一个平面上的焊缝，焊接时，应保证焊缝的纵向和横向收缩均能比较自由。拼接焊缝合理的装配焊接顺序②收缩量最大的焊缝应先焊。③工作时受力最大的焊缝应先焊。对接工字梁的焊接顺序④平面交叉焊缝焊接时，在焊缝的交叉点易产生较大的焊接应力。平面交叉焊缝的焊接顺序⑤对接焊缝与角焊缝交叉的结构。2）预热法。3）冷焊法。4）降低焊缝的拘束度。降低局部刚度减少内应力

5）加热“减应区”法。加热“减应区”法示意图让每条焊缝都能自由收缩先焊收缩大的焊缝对接焊缝的收缩量>角焊缝的收缩凉平面交叉焊缝焊接时，应先焊横向焊缝课题4焊缝质量检验1、一级焊缝要求对‘每条焊缝长度的100%’进行超声