T形接頭組合焊縫及角焊縫焊腳K的選取

1、T形接頭組合焊縫及角焊縫焊腳K的選取陳奎昌 高景榮摘 要 T形接頭是鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接接頭形式，焊腳尺寸的大小直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)件的機械性能和使用性能，本文從理論和實踐上對焊腳尺寸的選取進行了論述。關(guān)鍵詞 T形接頭角焊縫組合焊縫焊腳尺寸根據(jù)國標GB/T3375 “焊接術(shù)語”規(guī)定，T形接頭的焊縫型式有兩種：一種是不開坡口 的叫角焊縫（見圖1）； 一種是開單邊V形或K形坡口的沒有焊腳的焊縫叫對接焊縫（見 圖2）考慮到應力傳遞和應力集中的問題，一般都要有一個焊腳，如圖3所示，這種焊縫是由對接焊縫加角焊縫組成的，所以也叫組合焊縫。有關(guān)角焊縫的外形尺寸名稱見圖4 （ a為凸形角焊縫，b為凹形角焊縫）。焊縫厚

2、度焊縫計算厚度焊喉（0.7K）(b)圖2所示的對接焊縫是很少采用的，因為這種接頭斷面變化太大，在拐角處將引起很 大的應力集中，易導致接頭的脆性破壞和疲勞破壞。圖1所示的角焊縫的受力比較簡單，就是通過兩側(cè)角焊縫的焊縫計算厚度（即焊喉）來傳遞應力一一通過該斷面的抗剪應力傳遞接頭的剪應力和拉、壓應力，它的焊腳K是這樣確定的：凸度 焊腳亠焊腳尺寸K一'焊腳接頭焊縫傳遞拉、壓應力 按等強度計算：(T X t=2X 0.7K T 式中：t垂直板板厚mm(T 鋼材抗拉、壓許用應力MPat 鋼材抗剪切許用應力MPaK焊腳 mm T =0.7 (T 將式代入式得：(T X t=2X 0.7K X o.7

3、c 貝U: t=0.98K一般按K=t選取。(2) 接頭焊縫傳遞剪應力按等強度計算：t X t=2X 0.7K t 則：t=1.4K即:K=0.714t一般按K=0.7t選取。(3) 梁柱系腹板受壓區(qū)的加勁板的T形接頭角焊縫這種接頭主要是為防止梁柱腹板受壓區(qū)失穩(wěn)而設(shè)置的，它的焊縫一般不作受力計算， 通常按加勁板板厚的0.50.6倍選取，一般不小于6mm。角焊縫的設(shè)置不外乎以上三種形式，但我們發(fā)現(xiàn)不少設(shè)計圖紙選取的焊腳尺寸普遍偏4大，象水工閘門主梁、底梁、邊梁的勁板，板厚14m m,角焊縫焊腳取到K=12°，如果按上限控制，K可以焊到16mm，這不僅加大了熱影響區(qū)尺寸、加大了焊接應力和

4、變形，還 浪費了材料和工時，并且對強度沒有任何好處。把應該是8mm焊腳焊成16mm，所浪費的 材料和工時，不是成12倍而是成4倍的增加。焊接材料和焊接工藝發(fā)展到今天，已經(jīng) 可以按等強度考慮。一些同志總是用老觀念對待焊縫，認為焊縫是結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，不 放心，所以要求越大越好。甚至一些標準、規(guī)范也是如此。如我們見到有些標準就有這樣3445規(guī)定：手工焊KV 120 K> 120，自動焊 KV 12。K> 12o。按照該規(guī)定，假如設(shè)計要求 K=6mm的角焊縫，焊到9mm也是可以的，但焊縫尺寸增加了 50%，焊縫金屬為原來的2.25倍。我認為這是一種無謂的浪費，既然所有設(shè)計都有安全系數(shù)，而

5、且我們?nèi)〉陌踩禂?shù) 都比國外大，那么角焊縫焊腳為什么沒有負公差 ？還有，自動焊由于其電流密度大，在角焊縫 直角端形成的熔深比手工焊大許多，而其焊腳公差反而比手工焊的大，這也不合適。由于 角焊縫的受力斷面是0.7K的焊喉，自動焊既然有較大的熔深那么受力斷面也相應增大，K的負公差最少可以按-1mm控制，而正公差不應超過2mm,致少不應大于手工焊縫的正公2 +2差。鐵道部TB10212 “鐵路鋼橋制造規(guī)范”規(guī)定主要角焊縫尺寸公差是 K。，一般焊縫K-1,+3并且附加說明中還規(guī)定手工焊焊縫全長的 10%允許K-1。水利部SL36 “水工金屬結(jié)構(gòu)焊接+1+1.5+2通用技術(shù)條件”中規(guī)定：K < 6

6、o K > 612-1 K > 12-1，我們認為這兩個標準對角焊縫 尺寸公差的規(guī)定較為合理。GB50205 “鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范”第4.7.20條的表4.7.20 中角焊縫正公差沒有規(guī)定，但角焊縫計算厚度不足允許w0.3+0.05t且w 2mm，每100mm長度內(nèi)不大于25mm。我們認為這種規(guī)定也是合理的，如果正公差再有所限制就全面了。2開坡口的對接焊縫和組合焊縫翼緣側(cè)的焊腳 K的選取圖2、圖3所示的對接焊縫和組合焊縫，假如這種焊縫不要求焊透，那么它仍然靠焊縫的 計算厚度斷面的抗剪應力傳遞接頭的拉、壓、剪應力，所以開多深坡口、取多大焊角，都 要通過計算來確定，計算方法可參照

7、前面提到的角焊縫計算方法進行。這種焊縫與角焊縫 相比，在相同計算斷面的情況下，焊腳尺寸可以大大的減少，傳力效果也有所改善。圖2、圖3所示的對接焊縫如果要求焊透，那么焊縫的傳力性質(zhì)就變了。它是一種等強度 焊縫，只要焊條是按等強度選用的，這種接頭無需計算，只是為了改善力流傳遞，要求在 翼緣板側(cè)加一焊腳K，這就構(gòu)成了組合焊縫，由于所加的焊腳不參與受力計算，所以對組 合焊縫的焊腳K要求不大。GB50205中4.7.13條規(guī)定：T型接頭、十字接頭、角接接頭等 要求焊透的對接和角接組合焊縫，其焊腳尺寸應不小于t/4，見圖5中(a)、(b)、(c)。這是參照日本、德國有關(guān)標準，為減少應力集中，提高抗疲勞性能而規(guī)定的；對于吊車梁上 翼緣與腹板連接的焊腳尺寸和起重量大于等于 50t的吊車梁腹板與上翼緣的連接焊縫的焊 腳(a)(b)(c)(d)圖5尺寸K可按t/2選取，見圖5 (d)，且不應大于10mm。結(jié)語：綜上所述，角焊縫焊