鋼結(jié)構(gòu)的焊接培訓(xùn)課件

1、 1. 1.鋼結(jié)構(gòu)焊接連接特性鋼結(jié)構(gòu)焊接連接特性22. 2.焊縫形式及缺陷焊縫形式及缺陷3一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法1.1.手工電弧焊手工電弧焊A、焊條的選擇：、焊條的選擇： 焊條應(yīng)與焊件焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。鋼材相適應(yīng)。原理：利用電弧產(chǎn)生熱量原理：利用電弧產(chǎn)生熱量 熔化焊條和母材形熔化焊條和母材形 成焊縫。成焊縫。 焊接連接的特性焊接連接的特性 焊機(jī)焊機(jī)導(dǎo)線導(dǎo)線熔池熔池焊條焊條焊鉗焊鉗保護(hù)氣體保護(hù)氣體焊件焊件電弧電弧4Q390Q390、Q420Q420鋼選擇鋼選擇E55E55型焊條型焊條(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345鋼選擇鋼選擇E50E5

2、0型焊條型焊條(E5000-5048)(E5000-5048)B B、焊條的表示方法：、焊條的表示方法：E焊條焊條( (Electrode) )第第1 1、2 2位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度（kgf/mm2) )第第3 3、4 4適用焊接位置、電流及藥皮的類型。適用焊接位置、電流及藥皮的類型。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。 優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；優(yōu)點(diǎn)：方便，特別

3、在高空和野外作業(yè)，小型焊接；Q235Q235鋼選擇鋼選擇E43E43型焊條（型焊條（E4300-E4328)E4300-E4328)C C、優(yōu)、缺點(diǎn)、優(yōu)、缺點(diǎn)5（1）對(duì)接焊縫）對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫（2）角焊縫）角焊縫T型對(duì)接焊縫型對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫63. 3. 焊縫位置焊縫位置71.1.焊縫缺陷焊縫缺陷8外觀檢查：外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；檢查外觀缺陷和幾何尺寸；內(nèi)部無損檢驗(yàn)：內(nèi)部無損檢驗(yàn)：檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。 內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用超聲內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用超聲 波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn)波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn) 熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方法。還可以采用法。還可以采

4、用X X射線或射線或射線透照或拍片。射線透照或拍片。910111213鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。和三級(jí)。 三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 一、二級(jí)焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)一、二級(jí)焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。14 詳細(xì)參見表詳細(xì)參見表3-1，圖，圖3-13一、焊接殘余應(yīng)力的分類及其產(chǎn)生的原因一、焊接殘余應(yīng)力的分類

5、及其產(chǎn)生的原因 1 1、焊接殘余應(yīng)力的分類、焊接殘余應(yīng)力的分類 A A、縱向焊接殘余應(yīng)力縱向焊接殘余應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度方向沿焊縫長(zhǎng)度方向; ; B B、橫向焊接殘余應(yīng)力橫向焊接殘余應(yīng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向垂直于焊縫長(zhǎng)度方向; ; C C、沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力。沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力。 2 2、焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因、焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因 （1 1）縱向焊接殘余應(yīng)力）縱向焊接殘余應(yīng)力1516 焊接過程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過程，焊件上焊接過程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過程，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫處可達(dá)產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫處可達(dá)16001600o oC C，而鄰近區(qū)域，而鄰近區(qū)域溫度

6、驟降。高溫鋼材膨脹大，但受到兩側(cè)溫度低、膨脹溫度驟降。高溫鋼材膨脹大，但受到兩側(cè)溫度低、膨脹小的鋼材限制，產(chǎn)生小的鋼材限制，產(chǎn)生熱態(tài)塑性壓縮熱態(tài)塑性壓縮，焊縫冷卻時(shí)被，焊縫冷卻時(shí)被塑性塑性壓縮壓縮的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側(cè)鋼材的限制而產(chǎn)生的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側(cè)鋼材的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力拉應(yīng)力。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼，該拉應(yīng)力可以使鋼材。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼，該拉應(yīng)力可以使鋼材達(dá)到達(dá)到屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度。焊接殘余應(yīng)力是無荷載的。焊接殘余應(yīng)力是無荷載的內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力，故在，故在焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。+-500500o oC C80

7、0800o oC C300300o oC C300300o oC C500500o oC C800800o oC C施施焊焊方方向向8cm64202468cm-+產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因: :1 1、焊縫的縱向收縮，使焊件有反向、焊縫的縱向收縮，使焊件有反向彎曲變形彎曲變形的趨勢(shì)，的趨勢(shì)，導(dǎo)致兩焊件在焊縫處導(dǎo)致兩焊件在焊縫處中部受拉，兩端受壓中部受拉，兩端受壓；2 2、焊接時(shí)已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向、焊接時(shí)已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向膨脹，產(chǎn)生膨脹，產(chǎn)生橫向塑性壓縮變形橫向塑性壓縮變形。焊縫冷卻時(shí)，后焊縫冷卻時(shí)，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，焊焊縫的收縮受先焊焊縫

8、的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因應(yīng)力自相平衡應(yīng)力自相平衡，更遠(yuǎn)，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力；應(yīng)力分布與施焊方向有關(guān)應(yīng)力分布與施焊方向有關(guān)。 以上兩種應(yīng)力的組合即為，橫向焊接殘余應(yīng)力以上兩種應(yīng)力的組合即為，橫向焊接殘余應(yīng)力。1718(a)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮 時(shí)的變形趨勢(shì)時(shí)的變形趨勢(shì)-+-(b)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮 時(shí)的橫向應(yīng)力時(shí)的橫向應(yīng)力xy+-+施施焊焊方方向向(c)焊縫橫向收縮焊縫橫向收縮 時(shí)的橫向應(yīng)力時(shí)的橫向應(yīng)力xy-+-+(d)焊縫橫向焊縫橫向殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力yx不同施焊方向下不同施焊方向下,焊縫橫向收縮時(shí)產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力焊縫

9、橫向收縮時(shí)產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力:-+施施焊焊方方向向(e)-+-施施焊焊方方向向( f )xyyx 在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊，焊在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊，焊接時(shí)沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的接時(shí)沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的膨脹，產(chǎn)生膨脹，產(chǎn)生塑性壓縮變形塑性壓縮變形。焊縫冷卻時(shí)，后焊焊縫的。焊縫冷卻時(shí)，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因生壓應(yīng)力，因應(yīng)力自相平衡應(yīng)力自相平衡，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此，除了橫向和縱向焊接殘余應(yīng)力力。因此，除了

10、橫向和縱向焊接殘余應(yīng)力x x, ,y y 外，外，還存在沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力還存在沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力z z，這三種應(yīng)力，這三種應(yīng)力形成同號(hào)形成同號(hào)( (受拉受拉) )三向應(yīng)力，大大三向應(yīng)力，大大降低連接的塑性降低連接的塑性。19-+-321x xy yz z1 1、對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響、對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響 yytyftBftbBNN 20f f+-b bf fy y+-b bf fy yNyNy因焊接殘余應(yīng)力自相平衡，故：因焊接殘余應(yīng)力自相平衡，故：當(dāng)板件全截面達(dá)到當(dāng)板件全截面達(dá)到fy，即，即N=Ny時(shí)：時(shí)：結(jié)論：結(jié)論：焊接殘余應(yīng)焊接殘余應(yīng)力力對(duì)結(jié)構(gòu)的對(duì)結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度沒靜力強(qiáng)度沒有

11、影響。有影響。+-f fy yf fb bB Bt tftbBNftbNcyt )(2 2、對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響、對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響 EtbBN 1 21A、當(dāng)焊接殘余應(yīng)力存在時(shí)，因截面的、當(dāng)焊接殘余應(yīng)力存在時(shí)，因截面的bt部分拉應(yīng)部分拉應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到力已經(jīng)達(dá)到fy ，故該部分剛度為零，故該部分剛度為零（屈服），（屈服），這時(shí)這時(shí)在在N作用下應(yīng)變?cè)隽繛椋鹤饔孟聭?yīng)變?cè)隽繛椋篺 f+-b bf fy yNN+-f fy yf fNNb bB Bt t因?yàn)橐驗(yàn)锽-bBB-b 2 2。22結(jié)論：結(jié)論： 焊接殘余應(yīng)力的存在增大了結(jié)構(gòu)的變形，即降低焊接殘余應(yīng)力的存在增大了結(jié)構(gòu)的變形，即降低了結(jié)構(gòu)的剛度。了結(jié)構(gòu)的剛

12、度。EtBN 2 另外，對(duì)于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力使其撓另外，對(duì)于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力使其撓曲剛度減小，降低壓桿的穩(wěn)定承載力。曲剛度減小，降低壓桿的穩(wěn)定承載力。 EtbBN 1 對(duì)于厚板或交叉焊縫，將產(chǎn)生對(duì)于厚板或交叉焊縫，將產(chǎn)生三向焊接殘余拉應(yīng)三向焊接殘余拉應(yīng)力力，限制了其塑性的發(fā)展，增加了鋼材低溫脆斷傾向。，限制了其塑性的發(fā)展，增加了鋼材低溫脆斷傾向。 所以，所以，降低或消除焊接殘余應(yīng)力是改善結(jié)構(gòu)低溫降低或消除焊接殘余應(yīng)力是改善結(jié)構(gòu)低溫冷脆性能的重要措施冷脆性能的重要措施。234 4、對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響、對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 在焊縫及其附近主體金屬焊接殘余拉應(yīng)力通常達(dá)到在焊縫及其附近主

13、體金屬焊接殘余拉應(yīng)力通常達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度，此部位是形成和發(fā)展疲勞裂紋的鋼材的屈服強(qiáng)度，此部位是形成和發(fā)展疲勞裂紋的敏感敏感區(qū)域區(qū)域。因此焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度。因此焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有明顯的不有明顯的不利影響利影響。1 1、設(shè)計(jì)上的措施；設(shè)計(jì)上的措施；（1 1）焊接位置的合理安排）焊接位置的合理安排（2 2）焊縫尺寸要適當(dāng)）焊縫尺寸要適當(dāng)（3 3）焊縫數(shù)量要少，且不宜過分集中）焊縫數(shù)量要少，且不宜過分集中（4 4）應(yīng)盡量避免兩條以上的焊縫垂直交叉）應(yīng)盡量避免兩條以上的焊縫垂直交叉（5 5）應(yīng)盡量避免母材在厚度方向的收縮應(yīng)力）應(yīng)盡量避免母材在厚度方向的收縮應(yīng)力2 2、加工工藝上

14、的措施、加工工藝上的措施（1 1）采用合理的施焊順序）采用合理的施焊順序（2 2）采用反變形處理）采用反變形處理（3 3）小尺寸焊件，應(yīng)焊前預(yù)熱或焊后回火處理）小尺寸焊件，應(yīng)焊前預(yù)熱或焊后回火處理2425是一種采用比普通螺栓強(qiáng)度更高的材料制作的螺栓。普通螺栓的材料是是一種采用比普通螺栓強(qiáng)度更高的材料制作的螺栓。普通螺栓的材料是Q235，高強(qiáng)度螺栓采用，高強(qiáng)度螺栓采用45號(hào)鋼、號(hào)鋼、40硼鋼、硼鋼、20錳鈦硼鋼、錳鈦硼鋼、35CrMoA等。結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)的主構(gòu)件的螺栓連接，一般均采用高強(qiáng)螺栓連接，普通螺栓可重復(fù)使用，高的主構(gòu)件的螺栓連接，一般均采用高強(qiáng)螺栓連接，普通螺栓可重復(fù)使用，高強(qiáng)螺栓不可重復(fù)

15、使用。高強(qiáng)螺栓一般用于永久連接。普通螺栓一般只需擰緊強(qiáng)螺栓不可重復(fù)使用。高強(qiáng)螺栓一般用于永久連接。普通螺栓一般只需擰緊即可，高強(qiáng)螺栓施工必須先初緊后終緊，初緊高強(qiáng)螺栓需用沖擊型電動(dòng)扳手即可，高強(qiáng)螺栓施工必須先初緊后終緊，初緊高強(qiáng)螺栓需用沖擊型電動(dòng)扳手或扭矩可調(diào)電動(dòng)扳手；而終緊高強(qiáng)螺栓有嚴(yán)格的要求，終緊扭剪型高強(qiáng)螺栓或扭矩可調(diào)電動(dòng)扳手；而終緊高強(qiáng)螺栓有嚴(yán)格的要求，終緊扭剪型高強(qiáng)螺栓必須用扭剪型電動(dòng)扳手，終緊扭矩型高強(qiáng)螺栓必須用扭矩型電動(dòng)扳手。必須用扭剪型電動(dòng)扳手，終緊扭矩型高強(qiáng)螺栓必須用扭矩型電動(dòng)扳手。扭矩扭矩扳手，在使用前必須校正。扳手，在使用前必須校正。26例：在有振動(dòng)的情況下，鋼梁承受動(dòng)荷載。摩擦例：在有振動(dòng)的情況下，鋼梁承受動(dòng)荷載。摩擦型高強(qiáng)度螺栓剪切變形小，彈性性能好，耐疲勞，型高強(qiáng)度螺栓剪切變