单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,钢结构的焊接,章 介,1.,钢结构焊接连接特性,2,2.,焊缝形式及缺陷,3,一、钢结构常用焊接方法,1.,手工电弧焊,A,、焊条的选择：,焊条应与焊件钢材相适应。,原理：利用电弧产生热量,熔化焊条和母材形,成焊缝。,焊接连接的特性,焊机,导线,熔池,焊条,焊钳,保护气体,焊件,电弧,4,Q390,、,Q420,钢选择,E55,型焊条,(E5500-5518),Q345,钢选择,E50,型焊条,(E5000-5048),B,、焊条的表示方法：,E,焊条,(,Electrode,),第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度kgf/mm2),第,3,、,4,适用焊接位置、电流及药皮的类型。,不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。,缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。,优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；,Q235钢选择E43型焊条E4300-E4328),C,、优、缺点,二、焊缝形式及缺陷,5,1对接焊缝,正对接焊缝,2角焊缝,T,型对接焊缝,斜对接焊缝,6,3.,焊缝位置,三、焊缝缺陷及焊缝质量检查,7,1.,焊缝缺陷,2.,焊缝质量检查,8,外观检查：,检查外观缺陷和几何尺寸；,内部无损检验：,检验内部缺陷。,内部检验主要采用超声,波，有时还用磁粉检验,荧光检验等辅助检验方,法。还可以采用,X,射线或,射线透照或拍片。,焊接检测尺,9,焊接检测尺,10,焊接检测尺,11,焊接检测尺,12,13,?钢结构工程施工及验收标准?规定：,焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级,和三级。,三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合,三级质量标准,。,一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。,3.,焊缝代号,14,详细参见表,3-1,，图,3-13,三、焊接剩余应力和变形,一、焊接剩余应力的分类及其产生的原因,1、焊接剩余应力的分类,A、纵向焊接剩余应力沿焊缝长度方向;,B、横向焊接剩余应力垂直于焊缝长度方向;,C、沿厚度方向的焊接剩余应力。,2、焊接剩余应力产生的原因,1纵向焊接剩余应力,15,16,焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝处可达1600oC，而邻近区域温度骤降。高温钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀小的钢材限制，产生热态塑性压缩，焊缝冷却时被塑性压缩的焊缝区趋向收缩，但受到两侧钢材的限制而产生拉应力。对于低碳钢和低合金钢，该拉应力可以使钢材到达屈服强度。焊接剩余应力是无荷载的内应力，故在焊件内自相平衡，这必然在焊缝稍远区产生压应力。,+,-,-,500,o,C,800,o,C,300,o,C,300,o,C,500,o,C,800,o,C,施焊方向,8cm,6,4,2,0,2,4,6,8cm,-,-,-,-,-,+,+,2横向焊接剩余应力,产生的原因:,1、焊缝的纵向收缩，使焊件有反向弯曲变形的趋势，导致两焊件在焊缝处中部受拉，两端受压；,2、焊接时已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的横向膨胀，产生横向塑性压缩变形。焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生压应力，因应力自相平衡，更远处焊缝那么产生拉应力；应力分布与施焊方向有关。,以上两种应力的组合即为，横向焊接剩余应力。,17,18,(a),焊缝纵向收缩 时的变形趋势,-,+,-,(b),焊缝纵向收缩 时的横向应力,x,y,+,-,+,施焊方向,(c),焊缝横向收缩 时的横向应力,x,y,-,+,-,+,(d),焊缝横向,残余应力,y,x,不同施焊方向下,焊缝横向收缩时产生的横向残余应力,:,-,+,+,施焊方向,(e),-,+,-,施焊方向,(f),x,y,y,x,3沿厚度方向的焊接剩余应力,在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊，焊接时沿厚度方向已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的膨胀，产生塑性压缩变形。焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生压应力，因应力自相平衡，更远处焊缝那么产生拉应力。因此，除了横向和纵向焊接剩余应力x,y 外，还存在沿厚度方向的焊接剩余应力z，这三种应力形成同号(受拉)三向应力，大大降低连接的塑性。,19,-,+,-,321,x,y,z,二、焊接剩余应力对结构性能的影响,1,、对结构静力强度的影响,20,f,+,-,-,b,f,y,+,-,-,b,f,y,N,y,N,y,因焊接剩余应力自相平衡，故：,当板件全截面到达fy，即N=Ny时：,结论：,焊接残余应力,对结构的静力强度没有影响。,+,-,-,f,y,f,b,B,t,2,、对结构刚度的影响,21,A、当焊接剩余应力存在时，因截面的bt局部拉应力已经到达fy，故该局部刚度为零屈服，这时在N作用下应变增量为：,f,+,-,-,b,f,y,N,N,+,-,-,f,y,f,N,N,b,B,t,B、当截面上没有焊接剩余应力时，在N作用下应变增量为：,因为,B-b,2,。,22,结论：,焊接剩余应力的存在增大了结构的变形，即降低了结构的刚度。,另外，对于轴心受压构件，焊接剩余应力使其挠,曲刚度减小，降低压杆的稳定承载力。,3,、对低温冷脆的影响,对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接剩余拉应力，限制了其塑性的开展，增加了钢材低温脆断倾向。,所以，降低或消除焊接剩余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施。,23,4,、对疲劳强度的影响,在焊缝及其附近主体金属焊接剩余拉应力通常到达钢材的屈服强度，此部位是形成和开展疲劳裂纹的敏感区域。因此焊接剩余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响。,四、减小焊接剩余应力和焊接变形的措施,1、设计上的措施；,1焊接位置的合理安排,2焊缝尺寸要适当,3焊缝数量要少，且不宜过分集中,4应尽量防止两条以上的焊缝垂直交叉,5应尽量防止母材在厚度方向的收缩应力,2、加工工艺上的措施,1采用合理的施焊顺序,2采用反变形处理,3小尺寸焊件，应焊前预热或焊后回火处理,24,高强螺栓,25,是一种采用比普通螺栓强度更高的材料制作的螺栓。普通螺栓的材料是,Q235,，高强度螺栓采用,45,号钢、,40,硼钢、,20,锰钛硼钢、,35CrMoA,等。结构的主构件的螺栓连接，一般均采用高强螺栓连接，普通螺栓可重复使用，高强螺栓不可重复使用。高强螺栓一般用于永久连接。普通螺栓一般只需拧紧即可，高强螺栓施工必须先初紧后终紧，初紧高强螺栓需用冲击型电动扳手或扭矩可调电动扳手；而终紧高强螺栓有严格的要求，终紧扭剪型高强螺栓必须用扭剪型电动扳手，终紧扭矩型高强螺栓必须用扭矩型电动扳手。,扭矩扳手，在使用前必须校正。,高强度螺栓连接和焊接的区别,26,例：在有振动的情况下，钢梁承受动荷载。摩擦型高强度螺栓剪切变形小，弹性性能好，耐疲劳，特别适用于承受动荷载的结构。,如果改为焊接，对焊缝质量要求非常严格，像承受动荷载的焊缝，一般是一级焊缝，决不允许出现裂纹等危险性缺陷，否那么裂纹极易扩展导致脆性断裂。,所以设计上从施工质量控制上考虑，高强螺栓连接一般不可更改为焊接。,