1、WORD 格式整理版鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)及控制措施本文針對鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，按多年來的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)主要實(shí)用焊接變形的控制措施和方法；焊接殘余應(yīng)力的控制措施；焊接裂紋的防治措施；焊接工藝評定的范圍；焊縫質(zhì)量檢查；框架結(jié)構(gòu)制作與安裝焊接；安裝焊接工藝；鋼結(jié)構(gòu)變形的預(yù)防等。1、 概述鋼結(jié)構(gòu)焊接時，焊接熱源對結(jié)構(gòu)不均勻加熱引起的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的變化，稱為焊接變形。在變形的同時，結(jié)構(gòu)內(nèi)部還產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變，因?yàn)檫@時結(jié)構(gòu)并未承受外載時，就存在這些應(yīng)力，所以這些應(yīng)力居于內(nèi)應(yīng)力范疇，稱為焊接殘余力。屬于不均勻分布的自平衡內(nèi)應(yīng)力。焊接變形及應(yīng)力在焊接過程中往往是難以避免的。它們將影響到焊接結(jié)

2、構(gòu)尺寸精度和焊接接頭的強(qiáng)度，輕者需耗費(fèi)不少人力、物力去矯正、修理，嚴(yán)重的會使構(gòu)件報廢。此外，焊接變形和應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)以后使用是的承載能力也產(chǎn)生不可低估的影響。焊接殘余應(yīng)力和焊接變形是能量存在同一構(gòu)件的不同形式，服從于能量存在同一構(gòu)件的不同形式，服從于能量守恒定律；它們相輔相成，并互相轉(zhuǎn)化。減少一方必須增大一方：設(shè)：焊縫的總能量為E 總， E 總 =E 有 +E 損 + 殘+ =1（ 1）（ 1）式中， E 有冶金反應(yīng)時的有用能；E 損 - 無用能，損耗能；殘-焊接殘余應(yīng)力； - 焊接變形，當(dāng)焊接完成后，構(gòu)件中只存在兩種能量形式；E 殘 + =c<1（ 2）c-常量于是（ 2）式有了工程應(yīng)

3、用的價值，這就是我們在工程實(shí)際中控制焊接殘余應(yīng)力和焊接變形的基本觀點(diǎn)。我們從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作安裝的技術(shù)人員必須了解和掌握焊接變形及應(yīng)力產(chǎn)生的原因及其基本規(guī)律、影響因素，以便在制作安裝過程中能夠控制焊接變形和應(yīng)力。2、焊接應(yīng)變與變形的控制2.1焊接變形的控制（ 1）盡量減少焊縫的截面積，施焊量以滿足連接需要即可，俗話說：“不過焊”，（對一般的角焊縫） 是按照有效焊角尺寸來決定其焊縫強(qiáng)度的，所以對于凸出很高的焊縫，多出的焊縫金屬，按規(guī)范作用并不能提高其許可強(qiáng)度，反而增大了應(yīng)力集中系數(shù)，消弱了坡口的綜合性能。對厚板，對接焊縫，可采用U 型刨邊形成U 型坡口，可進(jìn)一步減少焊縫金屬量。（ 2）焊縫的數(shù)

4、量愈少愈好，每條焊縫盡量采用多層多道焊，厚板焊接特別要注意。（ 3）焊縫盡可能稱、 布置要靠近中和軸施焊（由于收縮力引起鋼板變形力臂小），因此減優(yōu)質(zhì) .參考 .資料WORD 格式整理版少變形。（ 4） 環(huán)繞中和軸的焊縫要平衡：應(yīng)用對稱施焊的原則，時一個收縮力對另一個收縮力相互平衡的辦法，也同樣可以在設(shè)計和焊接工序中，有效的控制變形；（ 5）采用逆向回焊法施焊此法：當(dāng)焊接總進(jìn)程從左到右時，則每一焊的施焊卻應(yīng)從右到左，也就是分段側(cè)焊法。因?yàn)槊康朗┖负螅睾缚p板內(nèi)側(cè)的熱量將導(dǎo)致該處膨脹，而使兩塊板暫時向外分開；但當(dāng)熱量在板內(nèi)側(cè)向外擴(kuò)散后沿板外緣的膨脹又會使板合攏。（ 6）將收縮力引至有用的方法，即采

5、用反變形法施焊前采用焊件有意偏置的辦法有可能較好地利用收縮力， 如某些組合在焊接前先裝偏一些，使其預(yù)偏量恰好可使收縮后的半間回到所需求對準(zhǔn)位置上來。將焊接前的部件進(jìn)行彎曲或預(yù)拱，就是用機(jī)械方法產(chǎn)生反向力來抵消收縮力的簡單例子。（ 7）用反向力來平衡收縮力其反向力可以是：其他的收縮力；夾具等產(chǎn)生的約束力各構(gòu)件裝配成組合件時的約束力構(gòu)件重力拱度向下所產(chǎn)生的反力。平衡收縮力的一種通常做法，是將同等焊接件背靠背的緊夾在一起，然后將這兩個組合件焊好，待其冷卻后再將夾具松開。預(yù)彎法也可以和這種方法結(jié)合起來，即在夾緊前，在兩個構(gòu)件合適的地方打入契塊。對小型組合或零部件，控制變形量最常用的方法多半采用夾具和卡

6、具等裝置將部件固定在一定位置上，直到全部焊好為之。如前所述，夾具引起的約束力將使焊件內(nèi)應(yīng)力加大，直到焊縫金屬達(dá)到屈服為止。對低碳鋼板典型焊縫來說，其屈服點(diǎn)很可能接近311N/ 2. 通常以為當(dāng)焊好的部件從夾具上取下后，內(nèi)應(yīng)力會引起顯著的變形，但實(shí)際上并不會出現(xiàn)這種情況，因?yàn)樵搼?yīng)力引起的應(yīng)變（單位收縮量） 。與無約束力焊接所產(chǎn)生的變形，相比是輕微的。這是因?yàn)閼?yīng)力大于等于屈服點(diǎn)時，會產(chǎn)生微小變形從而釋放應(yīng)力所致。（ 8）施焊順序的合理安排一個安排的很好的施焊順序往往有助于收縮力的相互平衡。也就是有意安排對結(jié)構(gòu)不同部位進(jìn)行施焊，使某一處的收縮力和已焊的收縮力相抵消。如對焊縫中的中和軸對兩側(cè)交錯施工焊

7、、就是其中的一個簡單實(shí)例。（ 9）焊接時或焊接后的收縮力消除優(yōu)質(zhì) .參考 .資料WORD 格式整理版錘擊法是一種消除收縮力的方法，只是這種方法現(xiàn)在還有爭議，這一種在焊縫上施加外力的機(jī)械另工法，它使焊縫變薄，從而變長并消除殘余應(yīng)力。在進(jìn)行點(diǎn)垂擊時，常用“三點(diǎn)垂，三點(diǎn)不垂”的原則；即在一定的層面溫度中錘擊；在一定頻率下捶擊；在一定力道下錘擊；焊道根部不錘；等材不錘；焊道表面不錘，會狀錘擊應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格掌握。2.2焊接殘余應(yīng)力的控制措施（ 1）減少焊縫尺寸；（ 2）減小焊縫拘束度；（ 3）采用合理的焊接順序；（ 4）降低焊件的剛度，創(chuàng)造自由收縮的條件。2.3焊接裂紋的防治措施（ 1）合理選擇焊接材料控制焊

8、縫的化學(xué)成份，降低母材及焊接材料中形成低熔點(diǎn)共晶物即易于偏析的元素，如S、P 含量；目的是防止熱裂紋的產(chǎn)生。（ 2）控制焊接工藝參數(shù)，電流和焊縫速度，使得焊道截面上不的寬度和深度比值符合工藝要求。（稱為焊縫成型系數(shù)B/H）以達(dá)到控制熱量輸入的目的。（ 3）合理的焊前預(yù)熱和焊后緩冷，能改善焊接接頭的組織，控制 t 8/5 , 從而改善焊縫及HAZ的綜合性能。防止冷裂紋的產(chǎn)生。2.4焊接工藝評定焊接工藝評定的范圍（ 1）國內(nèi)首次生產(chǎn)的鋼材、焊材或進(jìn)口鋼材應(yīng)用于重大、特殊鋼結(jié)構(gòu)工程時；（ 2）設(shè)計規(guī)定的鋼材類別、焊接材料和工藝、現(xiàn)場的焊接措施等綜合條件，是該工程安裝施工企業(yè)首次采用。2.5焊縫質(zhì)量檢

9、查外觀檢查（ 1）表面形狀：包括焊縫截面的不規(guī)則、弧坑處理情況、焊縫的連接點(diǎn)、焊腳不規(guī)則的形狀等；（ 2）焊縫尺寸 ; 包括對接焊縫的余高、寬度、角焊縫的焊腳尺寸等；（ 3）焊縫表面缺陷：包括咬邊、裂紋、焊瘤和弧坑氣孔等。我國建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程對焊縫外觀質(zhì)量要求為：不得有裂紋未熔合、焊瘤等缺陷，焊接區(qū)應(yīng)無焊接飛濺物。見表1 焊縫外觀檢查質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（允許偏差）表 1 焊縫外觀檢查質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（允許偏差）優(yōu)質(zhì) .參考 .資料WORD 格式整理版焊縫質(zhì)量等級一級二級三級缺 陷 類別為滿焊不允 0.2+0.02 ，且 1mm， 0.2+0.04 ，且 2mm，每許每 100mm焊縫內(nèi)缺陷總長 25mm1

10、00mm焊縫內(nèi)缺陷總長 25mm根部收不允 0.2+0.02 ，且 1mm， 0.2+0.04 ， 且 1mm，長度縮許長度不限不限不允 0.05 ，且 0.5mm,連續(xù)咬邊長度 100mm.且焊縫兩側(cè)咬邊總 0.1 ，且 1mm，長度不限許長 10%焊縫全長電弧擦不允許個別電弧擦傷允許存在傷接頭不不允缺口深度 0.05 ，且缺口深度 0.1 ，且 1mm每良許0.5mm每 1m焊縫不得超過1 處1m焊縫不得超過 1 處表面氣每 50m長度焊縫內(nèi)允許直徑不允許0.4 且 3mm氣孔 2 個孔徑 6 倍孔孔徑表面夾不允許深 0.2 ，長 5，且 20mm渣弧坑裂不允許允許個別存在，長 0.5mm

11、紋注：（ 1）咬邊如經(jīng)磨削修平并平滑過渡，則只按焊縫最小允許厚度值評定；（ 2）表內(nèi)為連接板處較薄的板厚。3、減少焊接應(yīng)力集中設(shè)計的基本觀點(diǎn)（ 1）設(shè)計時應(yīng)避免不連續(xù)，不勻順，有缺口出現(xiàn)；應(yīng)避免焊縫的密集和交叉。焊縫間最小舉例應(yīng)為 100mm以上。（ 2）不等厚板的對稱焊接頭，無論是否中心線對齊，均應(yīng)將的厚板削成坡度，然后對齊。JGJ81 2002 既定坡度 1： 2.5AWS規(guī)定坡度 1： 4TBJZ-85 規(guī)定受拉或拉壓坡度1： 8對于受壓接頭坡度1.4（ 3）焊縫應(yīng)布置在工作最有效的地方，用最少量的焊接得到最佳效果。（ 4）焊縫位置應(yīng)便于焊接及檢查。（ 5）在焊縫的連接板根部應(yīng)當(dāng)有較和緩

12、的過渡。（ 6）加強(qiáng)筋端部的銳角應(yīng)切去，板的端部應(yīng)包角。（ 7）焊縫布置應(yīng)盡可能對稱并靠近中心軸。優(yōu)質(zhì) .參考 .資料WORD 格式整理版（ 8）受彎曲作用的焊縫未焊側(cè)不要位于受拉力處。（ 9）避免將焊縫布置在應(yīng)力集中處，處于動載結(jié)構(gòu)尤其要注意。（ 10）避免將焊縫布置在載應(yīng)力最大處。在工程中，我們常常會看見一些錯誤的設(shè)計，為了更進(jìn)一步了解設(shè)計在減少應(yīng)力架中的具體做法，我們將焊接頭的正、誤作了一個簡單的對比表，見表2.接頭設(shè)計原則焊縫應(yīng)布置在工作最有交往的地方，用最少量的焊接達(dá)到最佳效果焊縫的位置應(yīng)便于焊接及檢查在焊縫的連接板根部應(yīng)有較緩和的過渡不合理設(shè)計改進(jìn)設(shè)計FFFF避免焊縫交叉焊縫布置應(yīng)

13、盡可能對稱，并靠近中性軸優(yōu)質(zhì) .參考 .資料WORD 格式整理版受彎曲作用的焊縫未焊側(cè)不要位于受拉處避免將焊縫布置在應(yīng)力集中處，對于動載尤為重要避免將焊縫布置載應(yīng)力最大處4、安裝焊接工藝一般根據(jù)結(jié)構(gòu)平面圖形的特點(diǎn)，以對稱軸為界或以下通體形結(jié)構(gòu)為界區(qū)，配合吊裝順序進(jìn)行安裝焊接。其原則為：（ 1）在吊裝、 校正和栓焊混合節(jié)點(diǎn)的高強(qiáng)螺栓終擰完成若干節(jié)間以后開始焊接，以利于形成穩(wěn)定框架；（ 2）焊接時， 應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)體形特點(diǎn)，選擇若干基準(zhǔn)柱或基準(zhǔn)節(jié)間，開始焊接主梁與柱之間的焊縫，然后向四周擴(kuò)展施焊，以避免焊縫的收縮變形向一個方向積累；（ 3） 一節(jié)柱中每層柱梁接點(diǎn)拼裝完成，依照先上后下色順序焊接接頭，保

14、證框架穩(wěn)固；（ 4） 栓焊混合接點(diǎn)中，應(yīng)先栓后焊（如腹板的連接），避免焊接收縮引起的孔間位移；（ 5） 柱梁接點(diǎn)兩側(cè)對稱的兩根梁， 應(yīng)同時與柱相焊， 減少焊接拘束度， 避免焊接裂紋產(chǎn)生，有可防止柱腳的偏斜；（ 6） 柱柱節(jié)點(diǎn)的焊接自然是由下層網(wǎng)上層順序焊接。 由于焊縫的橫向收縮和重力引起的沉降，可能使標(biāo)高誤差積累，在安裝焊接若干節(jié)柱后，應(yīng)視實(shí)際偏差情況，即時要求構(gòu)件制造廠調(diào)整柱長，以保證高度方向的安裝精度。（ 7） 各種接點(diǎn)的焊接順序 柱柱拼接點(diǎn)焊接順序， 主要考慮避免柱截面對稱側(cè)焊縫的收縮不均衡而使柱發(fā)生偏斜，控制結(jié)構(gòu)的外形尺寸，但同時盡量減少焊縫拘束度，防止產(chǎn)生焊接裂紋。H型柱的焊接順序見

15、圖1有方案分析和方案論證優(yōu)質(zhì) .參考 .資料WORD 格式整理版方案 1： A、 B 焊至 1/3 板厚A、 B 焊至 1/3 板厚 A、 BA、 B 焊完，適用于翼板厚度小于腹板厚度時；方案 2： A、 B 焊完，適用于翼板厚度小于腹板厚度時；箱型柱的焊接順序見圖2.A、 C焊至 1/3 板厚B、 D 焊至 1/3 板厚A、 C、B、 D 或 A C、 BD；十字形柱的焊接順序見圖3。十字形柱的截面實(shí)際是有兩個H 型截面組合而成。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;圓管柱的焊接順序見

16、圖4斜立圓管柱的焊接順序見圖5在鋼結(jié)構(gòu)安裝施工現(xiàn)場的實(shí)踐中，要謹(jǐn)慎考慮各種因素，如預(yù)熱溫度、破口溫度、安裝誤差等共同作用，采用相應(yīng)措施。以免矯正或矯正不夠，達(dá)到控制變形結(jié)果。5、鋼結(jié)構(gòu)變形的預(yù)防（ 1）對稱零件尺寸或孔徑尺寸同一，以便加工，并有利拼裝時互換性。（ 2）合理的布置焊縫， 避免焊縫之間的距離的靠太近， 當(dāng)材料的尺寸與零件長度尺寸時， 盡量減少或不做拼接焊縫；焊縫布置應(yīng)對稱于構(gòu)件的重心或軸線對稱兩側(cè)，以減少焊接應(yīng)力的集中和焊接變形。（ 3）零件和構(gòu)件連接時應(yīng)避免以下不等截面和厚度相接； 相接時應(yīng)按緩坡形式改變截面的形狀和厚度，使對接連接處截面或厚度相等，達(dá)到傳力平順均勻受力，可防止焊后產(chǎn)生過大應(yīng)力及增加變形。（ 4）鋼結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)各桿件端頭邊緣之間距離不宜考的太近，一般錯開距離不得小于20mm