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1、第17章 钢结构的连接 必须符合安全可靠、传力明确、构造简单、制造 方便和节约钢材的原则。 连接方法：焊缝连接、铆钉连接、螺栓连接焊接连接 优点: 对钢材任何部位都可直接连接,不削弱构件截面。 节约钢材。 结构刚度大，密闭性好。 易于自动化生产。 缺点: 焊接附近热影响区材质，易低温脆断，局部裂纹易扩展 。 焊接残余应力、残余变形存在对结构不利。 焊接部位塑性、韧性较差。 施焊产生的缺陷使疲劳强度降低。一、焊接方法（电弧焊、电阻焊、气焊、栓焊等） P37 焊接准备工作、焊接顺序： 1.手工电弧焊电焊条药皮作用：形成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止 空气中的氧、氮等气体与熔化的液体金属接触，避免形
2、成脆性易裂的化合物。适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝a)电路； b)施焊过 程； 1-电焊 机；2-导线 ；3-焊件；4-电弧；5-药皮；6-起保护作用的气体； 7-熔焊；8-焊缝 金属；9-主体金属；10-焊丝 ；11-熔池 图3.2 手工电弧焊手工电弧焊操作及电弧焊机手工电弧焊操作及电弧焊机直流手工电弧焊-氩弧焊 多功能焊机 2.埋弧焊(自动或半自动)适于厚板的焊接，较长直线焊缝 3.气体保护焊气体保护层，防止有害气体的侵入。全位置焊接，用于厚钢板或特厚钢板1-焊丝转盘 ；2-转动焊丝 的电动机；3-焊剂漏斗；4-电源；5-熔化的焊剂；6-焊缝金属；7-焊件；8-焊剂；9-移动方
3、向图3.3 埋弧自动电弧焊自动或半自动埋弧焊自动或半自动埋弧焊门式全自动埋弧焊机二、焊缝连接的形式 1.按两焊件的相对位置： 平接、搭接、T形连接、角部连接。见P116图17-5 盖板拼接的对接连接 2.按焊缝的性质：对接焊缝，角焊缝角焊缝被连接板件2对接焊缝对接焊缝被连接板件13.按施焊时焊缝在焊件之间的位置分类：平焊、立焊、横焊、仰焊a )焊条平焊d )仰焊b )立焊c)横焊焊接材料的应用（P40） 一、焊条 1.焊条的种类焊条型号，E表示焊条，前两位数字为熔敷金属的最小 抗拉强度(单位为kgf/mm2)，第三、四位数字表示使用 焊接位置、电流以及药皮类型等。 碳钢焊条E43系列（E430
4、0E4316）、 E50系列（E5001E5004） 低合金钢焊条E50系列（E5000-X5027-X）、 E55系列（E5500-X5518-X）X表示熔敷金属化学成分分类代号不同的钢材相焊接，采用与低强度钢材相适应的焊条。2.焊条的选用 焊条化学成分 焊接材料的力学性能及化学成分 焊件的结构特点和受力状态 焊件的工作性能和环境条件（冲击荷载、腐蚀介质环境） 操作工艺性能 施焊条件（直流、交流） 3.焊条的使用保管与存放：分类、牌号、避免混放通风良好、干燥，离墙体和地面300以上 使用：出厂合格证焊芯锈蚀，试验合格后使用，严重受潮，报废用前按说明书要求烘焙保 温 桶二、焊丝 1.牌号：碳素
5、结构钢、合金结构钢、不锈钢 “H”表示焊接用焊丝，后面的数字表示碳的质量分数，化 学元素符号及其质量分数。尾部A优质品，E高级优质品 2.表面质量三、焊剂“HJ” 1.作用：保护、冶金、改善焊接工艺性 2.烘焙，放入保温箱 3.焊剂与焊丝匹配 四、焊接用气体 保护气体：主要二氧化碳和氩气焊接质量控制 一、电弧焊的焊接参数及工艺措施 1.焊条电弧焊焊接参数 焊条直径、焊接电流、焊接电压、焊条角度、焊接速度、 焊接层数 2.常用焊接工艺措施预热（范围、温度）、后热、焊后热处理（消除残余应力）、清根 焊条的烘焙 3.焊条电弧焊的基本操作技术 引弧、运条、焊缝的起头、收弧二、CO2气体保护焊 1. 焊
6、接参数 焊丝直径、焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊丝伸出长 度、 CO2气体流量、极性（直流反接） 2. 操作技术引弧、焊接、收弧 三、埋弧焊工艺质量控制 1.焊接材料与母材匹配 2.焊前准备：坡口加工、装配和定位焊、焊接材料的使用 、焊机的保养与检查 3.焊接工艺焊接作业条件 1.焊接时，作业区，环境温度不应低于100C；相对湿度不 应大于90%；手工电弧焊和自保护药芯焊丝电弧焊，最大 风速不应超过8m/s，气体保护电弧焊最大风速不应超过 2m/s。 当超出且必须进行焊接时，应编制专项方案。 2.现场高空焊接作业应搭设稳固的操作平台和防护棚 3.焊接前，应采用钢丝刷、砂轮等工具清除待焊处表面
7、的 氧化皮、铁锈、油污等杂物。 4.当焊接作业环境温度低于0但不低于10时，应采 取加热或防护措施，应将焊接接头和焊接表面各方向大于 或等于2倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到 规定的最低预热温度且不低于20后再施焊。 四、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别四、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别 1、焊缝连接的缺陷P28图2-16 常见的缺陷形式：裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔 、夹渣、咬边、未融合、未焊透2、焊缝质量检验按检验方法：外观检查（焊前检验、焊中检验、成品检验） 超声波探伤检验、X射线检验。 3、焊缝质量等级 一级焊缝：对全部焊缝作外观及无损探伤检查直接承受动力
8、荷载和疲劳性能有较高要求 二级：对全部焊缝作外观检查，对部分焊缝作超声波等无 损探伤检查。 三级：对全部焊缝作外观检查。一般满足要求，不需标注焊缝缺陷返修： 1)焊瘤、凸起或余高过大用砂轮或碳弧气刨清除过量焊缝金属 ； 2)凹陷、弧坑、咬边或焊缝尺寸不足等缺陷应进行补焊； 3)未熔合、焊缝气孔或夹渣等在完全清除缺陷后进行补焊； 4)焊缝或母材上裂纹采用磁粉、渗透或其他无损检测确定裂纹 的范围及深度，用砂轮打磨或碳弧气刨清除裂纹及其两端各 50mm长的完好焊缝或母材，并用渗透或磁粉探伤方法确定裂纹 完全清除后，再重新进行补焊。对于拘束度较大的焊接接头上 裂纹的返修，碳弧气刨清除裂纹前，宜在裂纹两
9、端钻止裂孔后 再清除裂纹缺陷。5)焊缝缺陷返修的预热温度应高于相同条件下正常焊接的 预热温度3050，并采用低氢焊接方法和焊接材料进行 焊接； 6)焊缝返修部位应连续焊成，中断焊接时应采取后热、保 温措施； 7)焊缝同一部位的缺陷返修次数不宜超过二次。当超过两 次时，返修前应先对焊接工艺进行工艺评定，评定合格后 再进行后续的返修焊接。返修后的焊接接头区域应增加磁 粉或着色检查。对接焊缝连接的构造和计算 一、构造 1.对接焊缝的形式和构造 按受力的方向：正对接、斜对接 坡口形式：I形、V形、J形、U形、K形、X形等P27图2-14 2.构造处理 起落弧处易有焊接缺陷，用引弧板。 除承受动力荷载外
10、，一般不用。 如未加引弧板，计算时将焊缝长度 两端各减去t(t为较薄焊件的厚度)。带引弧板V形坡口对接焊 引弧板b引弧板、引出板和衬垫板为钢材时，应选用屈服强度 不大于被焊钢材标称强度的钢材，且焊接性相近。焊条电弧焊和气体保护电弧焊焊缝引出长度应大于 25mm，埋弧焊缝引出长度应大于80mm。焊接完成并完 全冷却后，可采用火焰切割、碳弧气刨或机械等方法 除去引弧板、引出板，并修磨平整，严禁用锤击落。钢衬垫应与接头母材密贴连接，其间隙不应大于1.5mm ，并与焊缝充分熔合。手工电弧焊和气体保护电弧焊 时，钢衬垫板厚度不应小于4mm；埋弧焊接时，厚度不 应小于6mm；电渣焊时，厚度不应小于25mm
11、。 3.变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切 成坡度不大于1：4的斜面，避免应力集中。二、对接焊缝连接的计算 1.1.轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝NNNNlwt矩形截面引弧板b（1）正焊缝 验算截面矩形，只有正应力。或(3- 1)lw焊缝计算长度（有引弧扳时为焊件宽度b，无引弧扳 时为b-2t对接连接正焊缝若加引弧板施焊，且质量达到 一、二级，则无需焊缝抗拉强度验算。 需对正焊缝进行抗拉强度验算：a.未使用引弧板施焊；b.III级焊缝质量。（2）斜焊缝 验算截面矩形，有 、 。或 “规范”规定时，不检算焊缝强度。 b0.67b1.2bNNlw NN tNNcosNsinN【例1】
12、 试验算如图所示钢板的对接焊缝的强度。图中 b=540mm，t=22mm，轴心力的设计值为N=2150kN。钢材 为Q235B，手工焊，焊条为E43型，三级检验标准的焊 缝，施焊时加引弧板。 2.承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 进行最大正应力、最大剪应力和折算应力（对于工字型截面焊缝）的计算：例4-1：P46计算图示牛腿与柱的对接焊缝。已知F=270KN （设计值），钢材Q235B，焊条E43系列，手工焊，无引 弧板和引出板，焊缝质量三级解：假定剪力全部由腹板焊缝平均承受，弯矩由整个截面焊缝承受工字型、箱型截面腹板与冀缘交界处的折算应力3.轴心力、弯矩和剪力共同作用下的对接焊缝计算思考题 1、钢结构常用的连接方法有哪几种？ 2、说明常用焊缝符号表示的意义？ 3、手工焊条型号根据什么选择？Q235、Q345钢材 分别选用哪些焊条系列。 4、对接焊缝在哪种情况下须进行计算，为什么？ P145习题7、8 预习角焊缝
