1 工业厂房 A4-3 柱概述1.1 工业厂房 A4-3 柱的分类和特点1.1.1工业厂房A4-3柱的分类工业厂房柱按截面形式可分为实腹柱和格构柱钢柱按受力情 况通常可分为轴心受压柱和偏心受压柱1.1.2 工业厂房A4-3柱的特点轴心受压柱所受的纵向压力与柱的截面形心轴重合偏心受压 同时承受轴心压力和弯矩，也称压弯构件实腹柱具有整体的截面， 最常用的是工形截面；格构柱的截面分为两肢或多肢，各肢间用缀条 或缀板联系，当荷载较大、柱身较宽时钢材用量较省1.2 工业厂房 A4-3 柱的组成、尺寸、材质柱脚 缀条 柱身柱头as400122807220图 1 工业厂房柱 A4-3工业厂房 A4-3 柱为两肢格构柱，主要柱脚、柱身、柱头组成所用材料为低合金高强钢Q345B，其中柱脚长4m,柱身长12.28m,柱头长7.22m，总长19.9m，构件重14442.4kg，焊缝重722.12kg， 总重15164.56kg,板厚为6~40mm,柱肩标高12.68m,柱头标高19.9m, 两肢为H型钢，两肢之间用角钢缀条连接，缀条数目为26条，所用 材料为 Q235B1.3柱A4-3技术参数(1) 板厚6〜40mm，柱肩标咼12.68m，柱头标咼19.9m(2) 图中所有斜缀条内力为-130KN，水平缀条内力为-55KN(3) 图中为注明的焊缝高度均为hf=8mm(4) 对接工字型钢截面柱、梁翼缘和腹板的拼接，应采用加引弧 (其厚度和坡口与母材相同)的对接焊缝，并保证焊透。
翼缘板和腹板的对接焊缝相互错开200m以上,焊缝外观检测和无损检测质量等级 应符合二级焊缝标准5) 角钢相互连接的填板的距离，对于受压构件为40i,对于受拉 构件为 80i(i 为回转半径)(6) 在螺栓的上下接触面如有1/20以上的倾斜度时，应采用斜垫 圈垫平1.4柱A4-3制造引用标准(1) JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》(2) GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》(3) GB/T985.1-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束 焊推荐坡口》(4) GB/T985.2-2008《埋弧焊的推荐坡口》(5) GB324-2008《焊缝符号表示方法》(6) GB 10854-89《钢结构焊缝外形尺寸》(7) GB/T5118-1995《低合金钢焊条》(8) GB/T12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》(9) GB/T8110-2008《气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝》(10) GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》(11) GB/T700-2006《碳素钢结构》(12) GBT 10249-2010《电焊机型号编制方法》(13) GB11345-89《超声波探伤标准》2 工业厂房 A4-3 柱焊接性分析2.1 工业厂房 A4-3 柱焊接工艺准备2.1.1 接头类型根据设计图纸，本次设计中主要采用对接接头、T型接头和 搭接接头，按照JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》、GB / T985.2-2008《埋弧焊的推荐坡口》和GB/T985.1-2008《气焊、焊条 电弧焊、气体保护焊和高能束焊推荐坡口》的要求接头横截面示意图 如下所示2.2工业厂房A4-3柱焊接性分析工业厂房A4-3柱的主要材质是低合金钢Q345B，其焊接性受到以下几个方面的影响：(1)化学成分表1 Q345B化学成分标准GB/T1CVSiV化学成分质量分数(％)NVMoVMnVPVSVNbVVVTiVCrVNiVCuV591-200.200.501.700.0350.0350.070.150.200.300.500.300.0120.1008合格证0.171.450.360.0170.0100.030.070.080.120.20.150.0050.4复验0.171.450.360.0170.0100.030.070.080.120.20.150.0050.42) 力学性能表2 Q345B力学性能标 准GB/T1591-2008合格证复 验以下公称厚度-卜 Rel (Mpa)以下公称厚度Rm(Mpa)以下公称厚度A (%)V 16mm16mm〜40mmV40mmV40mm2 3452 335470~6302 204104005502642041056027（3）碳当量CEV=C+Mn/6 +（Cr+Mo+V）/5 +（Ni+Cu）/15 （1-1）=0.12+1.1/6+（0.15+0.03+0.07）/5+（0.25+0.2）/15 =0.39CEV=0.39%V0.4%，所以板厚小于20mm的钢材的淬硬倾向 大，焊接性良好，不需要预热。
当CEV=0.4%〜0.6%时，特别是大于 0.5%时，钢材易于淬硬，焊接时必须预热才能防止裂纹随着板厚及 CEV的增加，预热温度也相应增高，一般可在70〜200°C4）由于这类钢中含有一定量的合金因素及微合金化元素，如果 焊接工艺不当，也存在焊接热影响区脆化、热应变脆化、氢致裂纹、 热裂纹、再热裂纹、层状撕裂等焊接缺陷的危险1）焊接热影响区脆化低合金高强钢焊接时，热影响区中被加热到1100C以上的 晶区及加热温度为700〜800C的不完全相变区是焊接接头的两个薄弱 区焊接热输入过大，粗晶区将因晶粒严重长大或出现魏氏组织等而 降低韧性；焊接热输入过小，由于粗晶组织中马氏体比例增大而降低 韧性某些低合金高强度钢焊接热影响区的不完全相变区，在焊接加 热时该区域只有部分富碳组元发生奥氏体转变，在随后的焊接冷却过 程中，这部分富碳奥氏体将转变成高碳孪晶马氏体，而且这种高碳马 氏体的转变终了温度低于室温，相当一部分奥氏体残留在马氏体岛的 周围，形成所谓的M-A组元，M-A组元的形成是该区域的组织脆化的主 要原因防止不完全相变区组织脆化的是控制焊接冷却速度，避免脆 硬的马氏体产生2）热应变脆化在自由氮含量较高的C-M n系低合金钢中，焊接接头熔合区及最 高加热温度低于AC］的亚临界热影响区，常常有热应变脆化现象，它 是热和应变同时作用下产生的一种动态应变时效。
一般认为，这种脆 化是由于氮、碳原子聚集在位错周围，对位错造成钉扎作用所造成的 热应变脆化容易出现在最高加热温度范围200~400°C的亚临界热影响 区产生如有缺口效应，则热应变脆化更为严重，熔合区常常存在缺 口性质的缺陷，当缺陷周围受到连续的焊接热应变作用后，由于存在 热应变集中和不利组织，热应变脆化倾向就更大，所以热应变脆化也 容易发生在熔合区3）氢致裂纹焊接氢致裂纹是低合金高强钢焊接时最容易产生，而且是危害最 为严重的工艺缺陷，它常常是焊接结构失效破坏的主要原因低合金 高强度钢焊接时产生的氢致裂纹主要发生在焊接热影响区，有时也出 现在焊缝金属根据钢种的类型、焊接区氢含量及应力水平的不同，氢 致裂纹可能在焊后200C以下立即产生，或在焊后一段时间内产生 大量研究表明，当低合金高强钢焊接热影响区中产生淬硬的M或M+B 混合组织时，对氢致裂纹敏感；而产生B或B+F组织时，对氢致裂纹 不敏感对一般低合金高强钢，为防止氢致裂纹的产生，焊接热影响 区硬度应控制在350HV以下热影响区淬硬倾向可以采用碳当量公式 加以评定对于 C-Mn 系低合金高强钢，可采用国际焊接学会推荐的 公式（1-1），对于微合金化的低碳低合金高强钢适合于采用 Pcm 公 式：Pcm=w（C）+w（Si）/30+w（Mn+Cu+Cr）/20+w（Ni）/60+w（Mo）/15+w （V）/10+5w（B）。
4）热裂纹敏感性与碳素钢相比，低合金高强钢的w（C）、w（S）较低，且w （Mn） 较高，其热裂纹倾向较小但如果发生 C 和 S 偏析也会在焊缝中出 现热裂纹采用Mn、Si含量较高的焊接材料，减少焊接热输入，减 少母材在焊缝中的熔合比，增大焊缝成形系数，有利于防止焊缝金属 的热裂纹5）再热裂纹敏感性低合金高强钢焊接接头中的再热裂纹亦称消除应力裂纹，出现在 焊后消除应力热处理过程中再热裂纹属于沿晶裂纹，一般都出现在 热影响区的粗晶区，有时也在焊缝金属中出现其产生与杂质元素P、 Sn、Sb、As在初生奥氏体晶界的偏聚导致的晶界脆化有关，也与V、 Nb等兀素的化合物强化晶内有关6）层状撕裂倾向大型厚板焊接结构焊接时，如在钢材厚度方向承受较大的拉伸应 力，可能沿钢材轧制方向发生阶梯状的层状撕裂这种裂纹常出现于 要求熔透的角接接头或丁字接头中选用抗层状撕裂钢；改善接头形 式以减缓钢板Z向的应力应变；在满足产品使用要求的前提下，选用 强度级别较低的焊接材料或采用低强焊材预堆边；采用预热及降氢等 措施都有利于防止层状撕裂2.3预防焊接缺陷的措施焊接缺陷分为：裂纹、气孔、未焊透和未熔合、夹渣、焊瘤、咬 边等几种，其中焊接裂纹和气孔危害最大的。
1）焊接热裂纹的控制1）控制焊缝金属成分其中最关键的是选择合适的焊接材料选择低合金钢焊接材料应 注意以下几个方面：① 对于低合金高强钢，在保证焊接接头强度的前提下，重点考虑 焊接材料的抗裂性及焊缝金属的塑韧性为此应优先选择低氢及超低 氢的焊接材料及塑韧性优良的焊接材料② 对于两种强度级别不同的结构之间的焊接，应按照强度级别低 的母材选择焊接材料③ 选择焊接材料时，应考虑工艺条件的影响采用同一焊接材料 焊同一钢种时，如果坡口形式不同，则焊缝性能各异焊后加工工艺 的影响对于焊后经受热卷或热处理的条件，必须考虑焊缝金属经受高 温热处理后对其性能的影响应保证焊缝热处理后仍具有所要求的强 度、塑性和韧性，一般正火处理后的焊缝强度要比焊态时低，对于在 焊后要经受正火处理的焊缝，应选用合金分较高的焊接焊件焊后要 进行消除应力热处理，一般焊缝金属的强度将降低，这时也应选用合 金成分较高的焊接材料对于焊后经受冷卷或冷冲压的焊件，则要求焊缝具有较高的塑性④ 对厚板、拘束度大及冷裂倾向大的焊接结构应选用超低氢焊接 材料，以提高抗裂性能，降低预热温度厚板、大拘束度焊件，第一 层打底焊缝最容易产生裂纹，此时可选用强度稍低、塑性、韧性良好 的低氢或超低氢焊接材料。
⑤ 对于重要的焊接产品如海上采油平台、压力容器及船舶等，为 确保产品使用的安全性，焊缝应具有优良的低温冲击韧度和断裂韧性 应选用高韧性焊接材料，如高碱度焊剂、高韧性焊丝、焊条、高纯度 的保护气体并采用Ar+C02混合气体保护焊等⑥ 为提高生率可选用高效铁粉焊条、重力焊条、高熔敷率的药 芯焊丝及高速焊剂等，立角焊时可用立向下焊条，大口径管接头可用 高速焊剂，小口径管接头可用底层焊条⑦ 为改善卫生条件在通风不良的产品中焊接时（如船仓、压力 容器等），宜采用低尘低毒焊条成分控制中还有一个极为重要的问题是限制有害杂质的含量对 于各种材料，均需严格限制硫、硫含量合金化程度越高，限制要越 严格2）调整焊接工艺① 限制过热熔池过热易促使热裂，应降低热输入，并采用较小 的焊接电流② 控制成形系数焊接电流不同，对成形系数。