1、（職業技能鑒定規范）（職業技能鑒定規范）高級焊工技能培訓高級焊工技能培訓1張明錄張明錄（中篇）提提 綱綱梁的結構、梁的焊接柱的結構、柱的焊接梁、柱焊接變形梁、柱焊接缺陷產生原因及防止措施2了解梁和柱的結構、梁與梁的連接，掌握梁的組裝和焊接順序。 第一節 梁的焊接梁的結構在工作狀態承受彎曲的桿件叫做梁。梁及柱的焊接梁及柱的焊接梁的外形根據梁的斷面形狀的不同，主要有工字梁根據梁的斷面形狀的不同，主要有工字梁和箱形梁兩大類和箱形梁兩大類。常用的工字梁斷面形狀見圖9-1，最簡單的工字梁由三塊板組成，見圖9-1a)，焊接四條角焊縫，結構簡單，焊接工作量小，應用最廣泛；圖9-1b)是為了增加翼緣厚度而采用

2、雙層翼緣板的工字梁 圖9-1c)是為了提高承載能力，增加型鋼梁的腹板高度，并且使焊縫避開受力復雜的位置，將腹板接寬的工字梁；當梁的上部有較大的載荷，并需要縱向加勁提高上部的穩定性時，可采用圖9-1d)所示的工字梁；在電站鍋爐鋼結構中，有些大板梁的高度很高，為了便于制造和吊裝，將兩個工形梁疊放并栓接在一起，稱為疊形梁，如圖9-1 e) 所示。 圖9-1 焊接工字梁斷面形狀 箱形梁的斷面形狀為封閉形，整體結構剛箱形梁的斷面形狀為封閉形，整體結構剛性大，可以承受較大外力性大，可以承受較大外力，常用的箱形梁的斷面形狀見圖9-2。圖9-2 a)和圖9-2 b)是由型鋼和鋼板組合焊接成的箱形梁，它結構簡單

3、，焊接量小，受型鋼軋制的限制，它們截面尺寸較??；如果設計大截面尺寸的箱形梁就需要采用鋼板組合焊接， 如圖9-2 c) 是口字形箱形梁；圖9-2 d) 是井字形箱形梁；為了提高箱形梁的整體剛度，需要在蓋板和腹板上焊接縱向加勁肋，如圖9-2 e)所示；在公路橋鋼砼結合梁上，一般采用開口箱形梁，如圖9-2 f)所示，箱形梁與混凝土橋面間采用剪力釘連接；目前在公路橋鋼箱梁設計上，一般采用正交異性板箱形結構，在箱形梁頂板、底板、腹板和隔板上設置U形加勁肋、板式加勁肋或球扁鋼進行補強加勁，如圖9-2 g)所示。 圖9-2 焊接箱形梁斷面形狀 根據梁的截面形狀是否有變化，又可分為根據梁的截面形狀是否有變化，

4、又可分為等截面梁和變截面梁兩大類等截面梁和變截面梁兩大類。等截面梁結構簡單，制造方便，如圖9-3 a)所示。變截變截面梁主要是根據梁長度方向上的受力大小面梁主要是根據梁長度方向上的受力大小不同，通過改變蓋板的厚度、腹板的寬度不同，通過改變蓋板的厚度、腹板的寬度或腹板的外形來達到梁截面尺寸的變化或腹板的外形來達到梁截面尺寸的變化，圖9-3 b)是雙層翼板梁，圖9-3 c)是不等厚翼板對接梁，圖9-3 d)是魚腹形梁，圖9-3 e)是等高空腹梁，圖9-3 f)是不等高空腹梁。圖9-3 焊接梁的外形梁與梁的對接梁與梁的對接包括上、下蓋板的對接和梁腹板的對接，一般蓋板對接坡口沖上，平位施焊；腹板對接焊

5、縫立位施焊，腹板厚度較薄時，開單面坡口，如果腹板厚度較厚，開雙面坡口。隨著陶質襯墊的開發和推廣使用，通常采用陶質襯墊單面焊雙面成形工藝，避免對接焊縫背面氣刨清根，見圖9-5。因為在焊接下蓋板對接焊縫時，受到腹板的遮擋，正對腹板處焊接操作和焊縫清理受到障礙，為了保證下蓋板對接焊縫與腹板正對段的焊接質量，腹板端部應開適當的過焊孔，如圖9-5詳圖A所示。圖9-5 梁對接焊縫坡口 梁與梁對接焊縫，一般位于梁受彎矩較小處，避免對接焊縫分布在梁跨度中間區域。另外，在同一對接口處，蓋板對接焊縫與腹板對接焊縫可以錯開布置，避免對接焊縫位于同一截面上，見圖9-6，當蓋板、腹板對接焊縫焊接完成后，再焊接主角焊縫。

6、圖9-6 梁對接焊縫的布置 在梁與梁對接的蓋板、腹板焊接順序上，在梁與梁對接的蓋板、腹板焊接順序上，應首先焊接下蓋板、腹板、上蓋板對接焊應首先焊接下蓋板、腹板、上蓋板對接焊縫的根部焊道縫的根部焊道23道，然后交替焊接三條道，然后交替焊接三條對接焊縫的填充焊道，避免蓋板、腹板對對接焊縫的填充焊道，避免蓋板、腹板對接焊縫一一單獨施焊，否則會產生很大的接焊縫一一單獨施焊，否則會產生很大的應力集中和焊接變形。應力集中和焊接變形。在焊接蓋板與腹板較近處焊縫時，由于焊接操作和焊縫清理空間受到障礙，應當做到操作細心，采用專用小型磨光機認真清理，以保證焊接質量。梁與梁的T形連接工形梁與工形梁的T形連接包括橫梁

7、蓋板與主梁蓋板的對接，以及橫梁腹板與主梁腹板的角接，如圖9-7 a)所示；箱形梁的T形連接包括橫梁蓋板、腹板與主梁蓋板間角焊縫，如圖9-7 b)所示。工形梁與工形梁的T形連接，一般在主梁的兩側都有連接，如果只在主梁的一側連接，則需要在主梁的另一側增加加勁板結構，以增加梁的剛度；箱形梁與箱形梁的T形連接，在正對橫梁處主梁內側設置橫向加勁隔板。圖9-7 梁與梁的T形連接 梁的組裝 工形梁的組裝 工形梁的組裝方法分為臥式組裝和立式組裝。 三. 梁的焊接圖9-8 工形梁臥式組裝示意圖圖9-9 工形梁立式組裝示意圖組裝T形組裝工形箱形梁的組裝箱形梁的組裝方法如圖9-10所示，首先將一側蓋板置于平臺上，然

8、后組對隔板，接著組裝兩側腹板形成槽形，焊接隔板三面角焊縫，最后在槽形上組裝另一蓋板，形成箱形。扣蓋成箱形組裝腹板成槽形組裝隔板梁的焊接工形梁的焊接工形梁首先焊接四條主角焊縫，一般采用埋弧自動焊，船位焊接，為了保證梁上拱為了保證梁上拱度，首先焊接下蓋板側角焊縫，然后焊接度，首先焊接下蓋板側角焊縫，然后焊接上蓋板側角焊縫上蓋板側角焊縫。對工形蓋板焊接變形修整后，組裝腹板上加勁肋，采用CO2氣體保護焊焊接加勁肋角焊縫，應從梁長度方向的中間向兩端對稱焊接，有頂緊要求的加勁板應從頂緊端向另一端焊接。箱形梁的焊接箱形桿件組成槽形后，采用CO2氣體保護焊焊接隔板三面角焊縫，應對稱焊接，扣蓋組成箱形后，焊接箱

9、形四條主角焊縫。主角焊縫一般采用埋弧自動焊，為了防止箱形桿件扭曲變形，四條主角焊縫應同向焊接，同一腹板側兩條主角焊縫對稱焊接。如果坡口較深，焊接量大，應首先焊接四條主角焊縫的坡口根部焊道，增加箱形的整體剛度，然后再對稱焊接填充焊道. 柱的結構 在工作狀態承受壓力的桿件叫做柱。 1.柱的分類 根據斷面形狀的不同，柱分為工字柱、梅花形柱、箱形柱、圓形柱等，斷面形狀 第二節 柱的焊接圖9-12 柱的斷面形狀箱 形 柱梅 花 形 柱工 形 柱圓 形 柱 根據結構不同，柱分為實腹柱和格構柱。實腹柱見圖9-13，采用型鋼或鋼板組成，型鋼實腹柱焊接量小，加工簡單，但受到型鋼尺寸的限制。鋼板實腹柱適應性強，可

10、根據要求制作各種大小尺寸的柱，但焊接量大，制造比較復雜。格構柱見圖9-14，一般采用型鋼拼焊而成，格構柱構造簡單，質量輕，省材料，風的阻力小，但焊縫短，不利于自動化焊接。圖9-13 實腹柱型鋼實腹柱隔板隔板隔板鋼板實腹柱圖9-14 格構柱柱頭柱頭主要與被支撐梁相連接，或焊接端部封頭板，見圖9-18。圖9-18 柱頭結構柱腳柱腳主要承受外力和整個柱的質量。柱腳需要具有較大的剛度，一般在柱腳處采用加勁板補強，柱腳結構見圖9-19，柱腳與基礎通過螺栓或焊接與基礎相連。圖9-19 柱腳結構 實腹柱的焊接 工形實腹柱和箱形實腹柱的焊接要求與工形梁和箱形梁的焊接要求相近，一般主角焊縫采用埋弧自動焊，加勁板

11、或隔板采用CO2氣體保護焊。對于要求隔板四面全焊的箱形柱，最后采用電渣焊焊接隔板與蓋板間角焊縫。二.柱的焊接格構柱的焊接格構柱的焊接一般較簡單，焊縫長度較短，組裝定位后，主要采用焊條電弧焊或CO2氣體保護焊方法焊接，盡可能對稱施焊。 第三節 梁、柱焊接缺陷產生原因及防止措施 （一） 梁、柱焊接變形產生原因 梁、柱焊接變形主要有彎曲變形和扭曲變形。產生梁、柱彎曲變形的原因是，當焊縫分布不在構當焊縫分布不在構件截面的中性軸上或不對稱，由于焊縫焊接后會件截面的中性軸上或不對稱，由于焊縫焊接后會產生縱向收縮或橫向收縮，會產生彎曲變形，圖產生縱向收縮或橫向收縮，會產生彎曲變形，圖13-1是箱形桿件的焊接

12、彎曲變形，當焊縫距離構是箱形桿件的焊接彎曲變形，當焊縫距離構件截面的中性軸越遠，或不對稱分布越嚴重，造件截面的中性軸越遠，或不對稱分布越嚴重，造成的梁、柱焊接彎曲變形量越大成的梁、柱焊接彎曲變形量越大。造成梁、柱扭曲變形的原因是，由于梁、柱的焊接順序和焊接方向不當，由于在桿件截面各部位上的焊縫沿桿件長度方向產生的收縮變形不一致，就會產生扭曲變形，圖13-2是工形桿件的焊接扭曲變形。一、梁、柱焊接變形圖13-1 箱形桿件的焊接彎曲變形圖13-2 工形桿件的焊接扭曲變形 （二） 梁、柱焊接變形防止措施 1.設計措施 1）確定合理的焊縫尺寸和坡口形式確定合理的焊縫尺寸和坡口形式 焊縫尺寸直接關系到焊

13、接工作量和焊接變形量的大小，焊縫尺寸大，不但焊接量增加，而且焊接變形也大。如果設計者對焊縫不夠了解，對焊縫信心不足，片面地認為只有增大焊縫尺寸才能夠保證構件安全，不合理地增大焊縫尺寸，增大了構件的焊接變形。因此在保證結構承載能力的條件下，應盡可能減小焊縫尺寸。 2）盡可能減少不必要的焊縫盡可能減少不必要的焊縫 在焊接結構中，應力求焊縫數量少，避免不必要的焊縫。在設計焊接結構時，常常采用加勁肋板來提高結構的穩定性和剛度，比如有的結構件，為了減輕鋼板的重量，采用厚度較薄的鋼板，而通過增加加勁板的數量來提高結構剛度，這樣加勁板增加太多，并且很密集，會造成很大的焊接變形，增加組裝和修整的工作量，反而不

14、如適當增加鋼板厚度，減少加勁肋板更經濟。 3）合理安排焊縫位置合理安排焊縫位置 在進行結構設計時，焊縫盡可能對稱于截面中性軸，這樣，有可能使焊縫產生的焊接變形相互抵消，對減小梁、柱的焊接變形有利。另外焊縫盡量靠近中性軸分布，焊縫距離中性軸越近，產生的焊接變形越小。 2.工藝措施 1）采用正確的組裝和焊接順序采用正確的組裝和焊接順序 采用合理的組裝和焊接順序對減小焊接變形具有重要意義，同一個焊接構件，如果采用不同的組裝和焊接順序，焊后產生的焊接變形不一樣。如圖13-3所示的焊接梁，是由兩根槽鋼、蓋板和若干隔板組成，槽鋼與蓋板間焊接角焊縫1，隔板與蓋板間焊接角焊縫2，隔板與槽鋼間焊接角焊縫3，這個

15、構件可采用三種不同的組裝焊接 圖13-3 帶蓋板的雙槽鋼箱形梁蓋 板槽 鋼隔 板焊 縫 1焊 縫 2焊 縫 3 先把隔板與槽鋼裝配在一起，然后焊接角焊縫3，再將蓋板與槽鋼加隔板裝配起來，焊接焊縫1，最后焊接焊縫2 焊接變形焊縫3、2、1均在中性軸以下，造成桿件上拱 焊 縫 1焊 縫 2焊 縫 3 先把槽鋼與蓋板裝配在一起，焊接焊縫1，再裝配隔板，焊接焊縫2，最后焊接焊縫3 焊縫1、2均在中性軸以下，造成上拱焊接變形，而焊縫3絕大部分在中性軸以上，造成下彎焊接變形 焊縫1焊縫3焊縫2 先將隔板與蓋板組裝起來，焊接焊縫2，然后裝配兩側槽鋼，焊接焊縫1和焊縫3 由于焊縫2距離中性軸很近，產生的焊接變

16、形很小 焊縫2焊縫1焊縫3 對于工形梁的焊接，為了保證梁上拱，應首先焊接下蓋板側角焊縫，然后焊接上蓋板側角焊縫，見圖13-4 a），如果梁的焊腳尺寸較大，需要多道施焊，應首先焊接四條主角焊縫的根部第一焊道，然后再逆序焊接其余焊道，見圖13-4 b）。圖13-4 b） 工形梁主角焊縫焊接順序 如果焊接T形梁，角焊縫焊后會產生很大的彎曲變形，如圖13-5 a)為了減小梁的彎曲變形，可以將兩個T形梁連接成工形，如圖13-5 b)所示，然后進行工形角焊縫的焊接，待工形桿件焊接完成后，再將工形拆成兩個T形梁。圖13-5 T形梁的焊接方案定位焊（主焊縫焊后拆開） 2）采用正確的焊接方向 對于梁、柱主角焊縫

17、，應同向施焊，箱形桿件同一腹板側兩條主角焊縫應對稱焊接。箱形隔板、工形桿件上加勁肋應從梁的中間向兩端對稱焊接，有頂緊要求的加勁肋應從頂緊端向另一端焊接。 3）選擇焊接變形小的焊接方法選用線能將較小的焊接方法，可以有效地防止焊接變形。例如，對于薄板多加勁板的梁和柱結構件，采用CO2氣體保護半自動焊代焊條電弧焊，是減小焊接變形的有效焊接方法，另外還提高了焊接效率，降低焊接成本。 1. 梁、柱焊接其它缺陷產生原因 1）縱向收縮變形 對于長細梁和柱，縱向焊縫引起桿件的縱向收縮，一般工形桿件的角焊縫尺寸越大或箱形桿件棱角焊縫的坡口越大，產生的縱向收縮變形越大；焊接線能量越大產生的縱向收縮變形越大；焊縫長

18、度越長，產生的縱向收縮變形越大。 二. 梁、柱焊接其它缺陷 2）蓋板角變形 在焊接工形桿件時，往往會發生蓋板角變形，如圖13-6所示，產生角變形的根本原因是焊接產生的橫向收縮變形在鋼板厚度方向上的不均勻分布所致，焊縫面鋼板產生的收縮量大，焊縫背面鋼板產生的收縮量小。焊接熱輸入越大，產生的蓋板角變形越大。如果腹板開坡口或要求熔透焊接，則產生的蓋板角變形更大。圖13-6 工形梁蓋板角變形 1）縱向收縮變形的防止措施 對于梁、柱焊接產生的縱向收縮變形，一方面從設計上，盡量減小焊縫尺寸或坡口深度，減小焊接量。另一方面，焊接時應注意焊接順序，防止因焊接變形太大造成火焰修整時引起收縮變形量大。在鋼板下料時，梁的長度方向應預留足夠的焊接收縮量，避免因收縮量太大造成桿件長度不能滿足技術要求。 2）蓋板角變形的防止措施 對于工形桿件蓋板角變形，一方面從設計上，盡量減小焊縫尺寸或坡口深度，減小焊接量。另一方面，焊接時可以在焊縫背面配合火焰修整，在焊接過程中