焊接連接的優(yōu)點:構(gòu)造簡單,不削弱構(gòu)件截面,加工簡便,焊接方法種類多,可采用自動化操作,節(jié)約鋼材,效率高,剛度較大,整體性好,密封性能好。焊接連接的缺點:熱影響區(qū)域內(nèi)鋼材金相組織發(fā)生變化,局部材質(zhì)變脆;焊后存在焊接殘余應(yīng)力及殘余變形,使受壓構(gòu)件承載力降低;焊接結(jié)構(gòu)對裂紋很敏感,局部裂紋一旦發(fā)生,極易擴展至整體,低溫冷脆較為突出。鋼材的可焊性是指在適當(dāng)?shù)脑O(shè)計和工作條件下,材料易于焊接和滿足結(jié)構(gòu)性能的程度。可焊性常常受鋼材的化學(xué)成分、軋制方法和板厚等因素影響。為了評價化學(xué)成分對可焊性的影響,一般用碳當(dāng)量(Ceq)表示,Ceq越小,鋼材的淬硬傾向越小,可焊性就越好;反之,Ceq越大,鋼材的淬硬傾向越大,可焊性就越差。碳當(dāng)量Ceq(百分比)值可按以下公式計算:
焊接應(yīng)力及焊接變形產(chǎn)生的原因及降低措施?鋼結(jié)構(gòu)的焊接過程是一個不均勻加熱和冷卻的過程,焊接時焊縫及其附近的溫度很高,而遠處大部分金屬不受熱,主體金屬的膨脹和收縮不均勻。冷卻后,焊縫就產(chǎn)生了不同程度的收縮和內(nèi)應(yīng)力(縱向和橫向),造成焊接結(jié)構(gòu)的各種變形。一般來說,可以從設(shè)計和加工工藝兩方面來降低焊接應(yīng)力及焊接變形:設(shè)計措施:合理安排焊縫位置;合理的選擇焊縫的尺寸;焊縫數(shù)量宜少,不宜過分集中,同時避免焊縫立體交錯;盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力。
工藝措施:合理安排焊接次序;采用反向變形;焊前預(yù)熱,焊后回火。
鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法有手工電弧焊,自動(或半自動)埋弧焊,氣體保護焊。手工電弧焊:通電后產(chǎn)生電弧使焊條中的焊絲熔化,滴落在焊件上被電弧所吹成的小凹槽熔池中。由焊條藥皮形成的熔渣和氣體覆蓋著熔池,防止空氣與熔化的液體金屬接觸,避免形成脆性易裂化合物。
埋弧焊:電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。焊絲不涂藥皮,但施焊端靠由焊劑漏頭自動流下的顆粒狀焊劑所覆蓋,電弧完全被埋在焊劑之內(nèi),電弧熱量集中,熔深大,適于厚板的焊接,具有很高的生產(chǎn)率,同時焊接質(zhì)量好,焊件變形小。
氣體保護焊:利用二氧化碳氣體或其他惰性氣體作為保護介質(zhì)的一種電弧熔焊方法。依靠保護氣體在電弧周圍形成局部保護層,以防止有害氣體的侵入并保證焊接過程的穩(wěn)定性。焊縫強度比手工電弧焊高,塑性和抗腐蝕性好,適用于全位置的焊接,有前進法和后退法。
常見焊接位置、接頭形式、坡口形式、焊縫類型及管結(jié)構(gòu)節(jié)點形式代號表示形式如下:
焊縫缺陷通長分為六類:裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合、未焊透、形狀缺陷。
裂紋:通常有熱裂紋和冷裂紋之分。產(chǎn)生熱裂紋的主要原因是母材抗裂性能差、焊接材料質(zhì)量不好、焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)、焊接內(nèi)應(yīng)力過大等;產(chǎn)生冷裂紋的主要原因是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、焊縫布置不當(dāng)、焊接工藝措施不合理,如焊前未預(yù)熱、焊后冷卻快等。處理辦法是在裂紋兩端鉆止裂孔或鏟除裂紋處的焊縫金屬,進行補焊。
孔穴:通常分為氣孔和弧坑縮孔兩種。產(chǎn)生氣孔的主要原因是焊條藥皮損壞嚴(yán)重、焊條和焊劑未烘烤、母材有油污或銹和氧化物、焊接電流過小、弧長過長,焊接速度太快等,其處理方法是鏟去氣孔處的焊縫金屬,然后補焊。產(chǎn)生弧坑縮孔的主要原因是焊接電流太大且焊接速度太快、熄弧太快,未反復(fù)向熄弧處補充填充金屬等,其處理方法是在弧坑處補焊。固體夾雜:有夾渣和夾鎢兩種缺陷。產(chǎn)生夾渣的主要原因是焊接材料質(zhì)量不好、焊接電流太小、焊接速度太快、熔渣密度太大、阻礙熔渣上浮、多層焊時熔渣未清除干凈等,其處理方法是鏟除夾渣處的焊縫金屬,然后焊補。產(chǎn)生夾鎢的主要原因是氬弧焊時鎢極與熔池金屬接觸,其處理方法是挖去夾鎢處缺陷金屬,重新焊補。
未熔合、未焊透:產(chǎn)生的主要原因是焊接電流太小、焊接速度太快、坡口角度間隙太小、操作技術(shù)不佳等。對于未熔合的處理方法是鏟除未熔合處的焊縫金屬后焊補。對于未焊透的處理方法是對開敞性好的結(jié)構(gòu)的單面未焊透,可在焊縫背面直接補焊。對于不能直接焊補的重要焊件,應(yīng)鏟去未焊透的焊縫金屬,重新焊接。
形狀缺陷:包括咬邊、焊瘤、下塌、根部收縮、錯邊、角度偏差、焊縫超高、表面不規(guī)則等。
在T形、十字形及角接接頭中,當(dāng)翼緣板厚度不小于20mm時,為避免或減少使母材板厚方向承受較大的焊接收縮應(yīng)力,并宜采取下列節(jié)點構(gòu)造設(shè)計:
- 在滿足焊透深度要求和焊縫致密性條件下,采用較小的焊接坡口角度及間隙(a);
- 在角接接頭中,采用對稱坡口或偏向于側(cè)板的坡口(b);
- 采用雙面坡口對稱焊接代替單面坡口非對稱焊接(c);
- 在T形或角接接頭中,板厚方向承受焊接拉應(yīng)力的板材端頭伸出接頭焊縫區(qū)(d);
- 在T形、十字形接頭中,采用鑄鋼或鍛鋼過渡段,以對接接頭取代T形、十字形接頭(e、f);
- 改變厚板接頭受力方向,以降低厚度方向的應(yīng)力;
- 承受靜載荷的節(jié)點,在滿足接頭強度計算要求的條件下,用部分焊透的對接與角接組合焊縫焊縫代替完全焊透坡口焊縫。
焊接完成進行焊縫檢查時,首先要進行外觀檢驗,用肉眼或放大鏡觀察是否有缺陷,如咬邊、燒穿、未焊透、裂紋、錯邊、下榻等,并檢查焊縫外形尺寸是否符合要求。焊縫內(nèi)部的缺陷常用超聲波檢測,其原理是利用超聲波能在金屬內(nèi)部傳播,并在遇到兩種介質(zhì)的界面時會發(fā)生反射和折射的原理來檢驗焊縫內(nèi)部缺陷,根據(jù)波形即可判斷是否有缺陷和缺陷位置。由于探頭與檢測件之間存在反射面,因此超聲波檢查時應(yīng)在焊件表面涂抹耦合劑,且超聲波不能判斷缺陷的類型和大小。無損檢測有時也用到射線檢驗,射線檢驗有X射線和γ射線檢驗兩種。其原理為當(dāng)射線透過被檢驗的焊縫時,如有缺陷,則通過缺陷處的射線衰減程度較小,因此在焊縫背面的底片上感光較強,底片沖洗后,會在缺陷部位顯示出黑色斑點或條紋。X射線照射時間短、速度快,設(shè)備復(fù)雜、費用大,穿透能力小,被檢測焊件厚度小于30mm。γ射線檢驗設(shè)備輕便、操作簡單,穿透能力強。抽樣檢驗時進行結(jié)果判定的依據(jù)是什么?
- 抽樣檢驗的焊縫數(shù)不合格率小于2%時,該批驗收合格;
- 抽樣檢驗的焊縫數(shù)不合格率大于5%時,該批驗收不合格;
- 除本條第五款情況外抽樣檢驗的焊縫數(shù)不合格率為2%~5%時,應(yīng)加倍抽檢,且必須在原不合格部位兩側(cè)的焊縫延長線各增加一處,在所有抽檢焊縫中不合格率不大于3%時,該批驗收合格,大于3%時,該批驗收不合格;
- 批量驗收不合格時,應(yīng)對該批余下的全部焊縫進行檢驗;
- 檢驗發(fā)現(xiàn)1處裂紋缺陷時,應(yīng)加倍抽查,在加倍抽檢焊縫中未再檢查出裂紋缺陷時,該批驗收合格;檢驗發(fā)現(xiàn)多處裂紋缺陷或加倍抽查又發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷時,該批驗收不合格,應(yīng)對該批余下焊縫的全數(shù)進行檢查。
除國家鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范中免予評定的條件外,施工單位首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法、接頭形式、焊接位置、焊后熱處理制度以及焊接工藝參數(shù)、預(yù)熱和后熱措施等各種參數(shù)的組合條件,應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作及安裝施工前進行焊接工藝評定。