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1、目录1 焊接概述 -41.1 焊接的定义1 - 41.2 焊接过程的物理本质1- 41.3 焊接方法的分类2 - 41.4 常用焊接方法基本特点与应用2 3- 41.5 焊缝符号4 - 41.5.1 基本符号 - 41.5.2 辅助符号 - 81.5.3补充符号 - 91.5.4焊缝尺寸符号- 91.5.5指引线及说明（见表1-5-6 ） - 91.5.6焊缝符号标注的原则和方法（见表1-5-7 ） - 91.5.7常见金属焊接方法代号（见表1-5-8 ） - 91.5.8 焊缝符号标注示例（见表1-5-9 ） - 92 焊接设计 - 122.1 材料选用 - 122.1.1 母材材料选用 -
2、122.1.1.1 钢结构对材料的要求5-122.1.1.2 钢结构用钢的分类5-122.1.1.2 钢结构用钢选用原则5 6 -132.1.2焊接材料匹配3 7 8 9 10 11 -162.2 焊接方法的选用12 - 162.3 焊接结构设计 - 182.3.1焊接应力5 12 13 -182.3.1.1 焊接应力的特点和分类-182.3.1.2焊接残余应力对结构的影响 -192.3.1.3从设计方面调节和控制焊接残余应力（工艺措施见下章）-202.3.2焊接变形5 12 13 -202.3.2.1 焊接变形的特点和分类-202.3.2.2 焊接变形收缩余量计算-212.3.2.3从设计方
3、面控制焊接残余变形（工艺方面见下章）-222.3.3焊接接头构造的设计与选择（主要是熔焊接头） -232.3.3.1焊接接头的基本类型12 -232.3.3.2常用焊接接头的工作特性12 6 -242.3.3.3设计与选择焊接接头须考虑的因素12-252.3.3.4 坡口的设计与选择12 1314 15 -252.3.3.5 焊缝设计 -262.3.3.6焊接接头的静强度计算-293 焊接制造 - 37精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 42 页3.1 常见焊接方法工艺要求- 373.1.1 焊条电弧焊工艺要求（定位焊）12
4、 16- 373.1.2 埋弧焊工艺要求12 5 16 -383.1.3 二氧化碳气体保护焊工艺要求12 16 -383.1.4 栓钉（螺柱）焊要求12 16 -383.1.5 焊缝磨修和返修焊要求16 -393.1.6 其它要求16 -393.2 焊接工艺评定16 17 18- 403.3 焊接残余应力与变形的控制5 12 13 - 403.3.1控制焊接残余应力的工艺措施 -403.3.2 焊后降低或消除残余应力的方法 -413.3.3控制焊接变形的工艺措施 -413.3.4矫正焊接残余变形的方法 -414 焊接检验与验收 - 错误！未定义书签。4.1 焊接检验方法分类19- 错误！未定义
5、书签。4.2 焊接检验的依据19 - 错误！未定义书签。4.3 焊接缺陷 - 错误！未定义书签。4.3.1焊接缺陷的概念19- 错误！未定义书签。4.3.2 焊接缺陷的分类20 - 错误！未定义书签。4.4 焊接接头质量要求及其缺陷分级 - 错误！未定义书签。4.4.1钢结构焊缝外形尺寸要求21 22- 错误！未定义书签。4.4.2钢熔化焊接头缺陷分级23 - 错误！未定义书签。4.5 破坏性检验 - 错误！未定义书签。4.5.1 焊缝金属及焊接接头力学性能试验 - 错误！未定义书签。4.5.1.1 拉伸试验24 25 - 错误！未定义书签。4.5.1.2 弯曲试验26 - 错误！未定义书签。
6、4.5.1.3 冲击试验27 - 错误！未定义书签。4.5.1.4 硬度试验28 - 错误！未定义书签。4.5.1.5 断裂韧度COD 试验29- 错误！未定义书签。4.5.1.6 疲劳试验12 - 错误！未定义书签。4.5.2 焊接金相检验12 - 错误！未定义书签。4.5.3 断口分析 - 错误！未定义书签。4.5.4 化学分析与试验12 - 错误！未定义书签。4.5.4.1 化学成分分析 - 错误！未定义书签。4.5.4.2 扩散氢的测定 - 错误！未定义书签。4.5.4.3 腐蚀试验 - 错误！未定义书签。4.6 非破坏性检验 - 错误！未定义书签。4.6.1 外观检验12 21 -
7、错误！未定义书签。4.6.2 无损探伤12 - 错误！未定义书签。4.7 常见无损探伤方法质量评定 - 错误！未定义书签。4.7.1 钢熔化焊焊缝超声波探伤30- 错误！未定义书签。4.7.1.1 检验等级 - 错误！未定义书签。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 42 页4.7.1.2 缺陷评定与焊缝质量等级 - 错误！未定义书签。4.7.2 钢熔化焊对接接头射线探伤的焊缝质量分级31 - 错误！未定义书签。4.7.2.1 按缺陷性质和数量分级- 错误！未定义书签。4.7.2.2 圆形缺陷的分级- 错误！未定义书签。4.7
8、.2.3 条状夹渣的分级- 错误！未定义书签。4.7.2.4 综合评级 - 错误！未定义书签。4.7.3 磁粉探伤磁痕等级32- 错误！未定义书签。4.7.4 渗透探伤缺陷显示迹痕的分级33 - 错误！未定义书签。4.8 钢结构焊接工程质量验收规范34 - 错误！未定义书签。4.8.1一般规定 - 错误！未定义书签。4.8.2钢构件焊接工程 - 错误！未定义书签。4.8.2.1主控项目 - 错误！未定义书签。4.8.2.2一般项目 - 错误！未定义书签。4.8.3焊钉（栓钉）焊接工程 - 错误！未定义书签。4.8.3.1 主控项目 - 错误！未定义书签。4.8.3.2一般项目 - 错误！未定义
9、书签。4.8.4 焊接 H 型钢 - 错误！未定义书签。附录 GB/T985-88 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口基本形式与尺寸错误！未定义书签。附录 GB/T986-88 埋弧焊焊缝坡口基本形式与尺寸 - 错误！未定义书签。参考文献 - 错误！未定义书签。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 42 页1 焊接概述1.1 焊接的定义1被焊工件的材质（同种或异种） ，通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子（分子）间的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接（Welding） 。随着现代工业生产的
10、需要和科学技术的蓬勃发展，焊接技术进步很快，到现在焊接方法已发展到数十种之多。 为了能正确选择和使用各种焊接方法，必须了解焊接的物理本质、它们的分类、基本特点和使用范围。1.2 焊接过程的物理本质1焊接促使原子或分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或者两者并用。两材料原子之间不能产生结合和扩散的主要原因是材料的连接表面有氧化膜、水、和油等吸附层以及两材料原子之间尚未达到产生结合力的距离，对金属而言该距离约为35 （1=10-7mm） 。焊接时，加压可以破坏连接表面的氧化膜，产生塑性变形以增加接触面，使原子间达到产生结合力和扩散的条件；加热的目的是使接触面的氧化膜破坏，降低塑性变形阻力，增
11、加原子振动能，促进再结晶、扩散、化学反应等过程。一般只需要加热达塑性状态或熔化状态。对金属材料，加热温度越高，实现焊接所需的压力越小，当达到熔化温度时，可以不需要加压。1.3 焊接方法的分类2金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊、压焊和钎焊三大类，见表131。熔焊在连接部位需加热至熔化状态，一般不加压；压焊必须施加压力，加热是为了加速实现焊接；钎焊时母材不熔化，只熔化起连接作用的填充材料（钎料）。1.4 常用焊接方法基本特点与应用2 3表 1-4-1 简要地介绍了本单位常用金属焊接方法的原理、特点及使用范围。1.5 焊缝符号41.5.1 基本符号焊缝的基本符号见表1-5-1 表 131 焊接
12、方法分类精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 42 页焊接熔焊电弧焊熔化极焊条电弧焊埋弧焊氩弧焊（ MIG) CO2气体保护焊药芯焊丝电弧焊非熔化极钨极氩弧焊 (TIG) 原子氢焊等离子弧焊气焊氧- 氢焊接氧- 乙炔焊空气 - 乙炔焊电子束焊电渣焊激光焊铝热焊压焊锻焊摩擦焊扩散焊冷压焊电阻焊超声波焊高频焊爆炸焊钎焊火焰钎焊烙铁钎焊感应钎焊电阻钎焊盐浴钎焊炉中钎焊（注：常见的栓钉焊属于熔焊加压焊。）表 1-4-1 常用焊接方法基本特点与应用焊接方法原理特点使用范围熔焊电弧焊焊条电弧焊利用焊条与焊件间的电弧热熔化焊条和焊件进行手工
13、焊接机动、灵活、适应性强,可全位置焊接 , 设备简单耐用, 维护费低 , 劳动强度大 ,焊接质量受工人技术水平影响, 不稳定在单件、小批生产和修理中最适用 , 可焊3mm 以上的碳钢、低合金钢、不锈钢和铜、铝等有色金属 , 以及铸铁的焊补埋弧焊利用焊丝与焊件间的电弧热熔化焊丝和焊件进行机械化焊接, 电弧被焊剂覆盖而与外界隔离焊丝的送进与移动依据机械进行 , 生产率高 , 焊接质量好且稳定 , 不能仰焊和立焊, 劳动条件好适用于大批量生产中长直或环行焊缝焊接, 可焊碳钢、合金钢,某种铜合金等中厚板结构 , 只能平焊、横焊和水平角焊表 1-4-1 续精选学习资料 - - - - - - - - -
14、 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 42 页焊接方法原理特点使用范围熔焊电弧焊气体保护CO2气体保护焊用二氧化碳保护 , 用焊丝做电极的弧焊热量较集中 , 热影响区小, 变形小 , 成本低 , 生产率高 , 易于操作 . 飞溅较大, 焊缝成形不够美观, 余高大 , 设备较复杂 ,须避风适用于 1.6mm以上由低碳钢、低合金钢制造的各种金属结构等离子弧焊利用气体 ( 多为 Ar) 和特殊装置压缩电弧获得高能量密度的等离子弧进行焊接 , 电极有钨极和熔化极两种具有 Ar 弧焊的一些特点, 但等离子弧温度很高, 穿透能力强 , 可正面一次焊透双面成形. 电弧挺度好可压缩成束状焊
15、微型件一次焊透厚度在0.025 6.4mm,低碳钢8mm 以内 , 也适用于焊接微小精密构件气体保护CO2气体保护焊用二氧化碳保护 , 用焊丝做电极的弧焊热量较集中 , 热影响区小, 变形小 , 成本低 , 生产率高 , 易于操作 . 飞溅较大, 焊缝成形不够美观, 余高大 , 设备较复杂 ,须避风适用于 1.6mm以上由低碳钢、低合金钢制造的各种金属结构等离子弧焊利用气体 ( 多为 Ar) 和特殊装置压缩电弧获得高能量密度的等离子弧进行焊接 , 电极有钨极和熔化极两种具有 Ar 弧焊的一些特点, 但等离子弧温度很高, 穿透能力强 , 可正面一次焊透双面成形. 电弧挺度好可压缩成束状焊微型件一
16、次焊透厚度在0.025 6.4mm,低碳钢8mm 以内 , 也适用于焊接微小精密构件电渣焊利用电流通过熔渣产生的电阻热熔化金属进行焊接 , 可熔化的金属电极有丝状和板状两种直缝须立焊 , 任何厚度不开坡口一次焊成, 生产率高, 但热影响区宽、晶粒粗大 , 易生成过热组织, 焊后须正火处理改善接头组织和性能适用于厚度25mm 以上的重大型机件的焊接, 直焊碳素钢、合金钢熔化加压焊栓钉焊 ( 也叫螺柱焊 ) 引弧与焊条电弧焊相似, 先将栓钉的尖端与钢结构接触 , 通过强大焊接电流 , 短路, 瞬间达到高温 , 焊枪中磁力提升栓钉、引弧、产生熔池; 之后 , 立即释放磁力, 利用弹簧使栓钉压入熔池
17、, 断电后冷却形成接头 . 栓钉提升高度在焊枪中提前调定加热过程是稳定的电弧燃烧过程 , 为了防止空气侵入溶池 , 恶化接头质量, 要采用陶瓷环保护.焊接质量可靠 , 效率高 ,无烟雾弧光 , 劳动条件好在钢 -混凝土结构 ,为了提高钢构件与混凝土间的结合力 , 多采用此焊接方法 . 也可焊接固定小器具的受柄、支脚用螺柱等 . 可焊材料有碳钢、高碳钢、低合金高强度钢、不锈钢和铝合金表 1-5-1 焊缝的基本符号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 42 页序号名称示意图符号1 卷边焊缝( 卷边完全熔化)2 I 形焊缝3 V 形
18、焊缝4 单边 V形焊缝5 带钝边 V形焊缝6 带钝边单边V形焊缝7 带钝边 U形焊缝8 带钝边 J 形焊缝9 封底焊缝10 角焊缝11 塞焊缝或槽焊缝12 点焊缝13 缝焊缝 不完全熔化的焊缝用I 形焊缝表示，并加注焊缝有效厚度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 42 页1.5.2 辅助符号焊缝的辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表1-5-2 。表 1-5-2 焊缝的辅助符号序号名称示意图符号说明1 平面符号焊缝表面齐平( 一般通过加工) 2 凹面符号焊缝表面凹陷3 凸面符号焊缝表面凸起不需要确切地说明焊缝的表面形状
19、时，可以不用辅助符号。焊缝的辅助符号的应用见表 1-5-3 。表 1-5-3 焊缝的辅助符号的应用名称示意图符号平面 V形对接焊缝凸面 X形对接焊缝凹面角焊缝平面封底 V形焊缝精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 42 页1.5.3 补充符号焊缝的补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表1-5-4 。1.5.4 焊缝尺寸符号基本符号必要时可附带有尺寸符号及数据，这些尺寸符号见表1-5-5 。1.5.5 指引线及说明（见表1-5-6 ）1.5.6 焊缝符号标注的原则和方法（见表1-5-7 ）1.5.7 常见金属焊接
20、方法代号（见表1-5-8 ）1.5.8 焊缝符号标注示例（见表1-5-9 ）表 1-5-4 焊缝的补充符号序号名称示意图符号说明1 带垫板符号表示焊缝底部有垫板2 三面焊缝符号表示三面有焊缝3 周围焊缝符号表示环绕工件周围焊缝4 现场符号表示在现场或工地上进行焊接5 尾部符号可以参照 GB5185标注焊接工艺方法等内容 ISO2553 标准中未做规定。表 1-5-5 焊缝尺寸符号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 42 页符号名称示意图符号名称示意图工件厚度e 焊缝间距坡口角度K 焊角尺寸b 根部间隙d 熔核直径p 钝边S
21、焊缝有效厚度c 焊缝宽度N 相同焊缝数量R 根部半径H 坡口深度l 焊缝长度h 余高n 焊缝段数坡口面角度对焊缝尺寸符号，ISO2553 标准未做规定表 1-5-6 指引线及说明基准线有一条实线和一条虚线, 均应与图样底边平行, 特殊情况允许与底边垂直. 虚线可画在实线上侧或下侧. 如焊缝在接头的箭头侧, 则将基本符号标在实线侧; 反之标在虚线侧 ; 对称、双面焊缝时可不加虚线. 箭头线一般没有特殊要求; 但是在标注单边 V形、带钝边单边 V形和带钝边 J形焊缝时, 箭头线应指向带坡口一侧的工件; 必要时 , 允许箭头线弯折一次. 尾 部一般剩去 , 只有对焊缝有附加要求或说明时才加上尾部部分
22、. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 42 页表 1-5-7 焊缝符号标注的原则和方法基本符号焊缝在接头的箭头侧, 则将基本符号标在实线侧; 反之标在虚线侧; 对称、双面焊缝时可不加虚线. 基本符号标在基准线两侧焊缝形状尺寸焊缝截面尺寸标在基本符号左侧; 焊缝长度尺寸标在基本符号右侧; 坡口角度, 根部间隙等标在基本符号的上侧或下侧. 其他相同焊缝符号、焊接方法代号、检验方式符号、其他要求和说明等标在尾部右侧表 1-5-8 常见金属焊接方法代号代号焊接方法代号焊接方法1 电弧焊12 埋弧焊11 无气体保护电弧焊135 M
23、IG 焊（包括CO2气体保护焊）111 手弧焊72 电渣焊114 药芯焊丝电弧焊78 栓钉焊（又叫螺柱焊）摘自 GB/T5185-85 金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号表 1-5-9 焊缝符号标注示例标注例子含义标注例子含义两面对称的焊角尺寸 K=5mm 的角焊缝，在工地上用焊条电弧焊施焊带钝 边V形 焊缝，先用CO2气保焊打底，后用埋弧焊盖面精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 42 页2 焊接设计2.1 材料选用2.1.1 母材材料选用2.1.1.1 钢结构对材料的要求5钢结构所用的钢必须符合下列要求：1） 较高的抗
24、拉强度 fu和屈服点 fy fy是衡量结构承载能力的指标，fy高则可减轻结构自重、节约钢材和降低造价。fu是衡量钢材经过较大变形后的抗拉能力，它直接反映钢材内部组织的优劣，同时fu高可以增加结构的安全保障。2） 较高的塑性和韧性塑性和韧性好，结构在静载和动载作用下有足够的应变能力，既可减轻结构脆性破坏的倾向，又能通过较大的塑性变形调整局部应力，同时又具有较好的抵抗交变荷载作用的能力。3） 良好的工艺性能良好的工艺性能不但能保证通过冷加工、热加工和焊接加工成各种形式结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不良影响。此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和
25、腐蚀性环境能力。按以上要求，钢结构设计规范具体规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服点和碳、硫、磷含量的合格保证；焊接结构尚应具有冷弯试验的合格保证；对某些承受动力荷载的结构以及重要的受拉或受弯的焊接结构尚应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。2.1.1.2 钢结构用钢的分类5在钢结构中采用的钢材主要有两种：碳素结构钢（或称普通碳素钢） 和低合金结构钢。1） 碳素结构钢根据国家标准碳素结构钢 （GB700-88 ）的规定，将碳素结构钢分为Q195 、Q215 、Q235 、Q255和 Q275等五种牌号，钢的牌号有屈服强度字母（Q ） 、屈服强度值、质量等级符号（ A、B、C和 D ）
26、 、脱氧方法符号等四部分顺序组成。常见用钢具体参数见表2-1-1 。2） 低合金钢根据低合金高强度结构钢 （GB1591-94 ）的规定，低合金高强度结构钢分为Q295 、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 42 页Q345 、Q390 、Q420和 Q460等五种，其中 Q345 、Q390为钢结构常用钢种， Q420已在九江长江大桥中成功使用。具体参数见表2-1-1 。2.1.1.2 钢结构用钢选用原则5 6钢材的选用在钢结构设计中是重要的一环，选择的目的是既要保证结构的安全，又要做到可靠和经济合理。选择钢材时应考虑以
27、下几点。1） 结构的重要性对重型工业建筑钢结构、大跨度钢结构、压力容器、高层或超高层民用建筑或构筑物等重要结构， 应考虑选用质量好的钢材； 其他按工作性质分别选用普通质量的钢材；另外，安全等级不同，要求的钢材质量也应不同。2） 载荷情况一般承受静载荷的结构，应主要以满足强度要求来选取。直接承受交变载荷的结构，若属于低周疲劳， 在保证一定强度要求下， 着重考虑材料的塑性和韧性； 若属于高周疲劳，这时强度队疲劳抗力起着主导作用，应选择强度高的材料。承受冲击载荷的结构，所选材料应具有足够的延性和韧性。按刚度条件设计的结构，其工作应力一般比较小，但其壁厚较厚，此时选材不应是高强度的，而应是塑性和韧性好
28、的一般强度的材料。在厚度方向受到拉伸载荷，应选择层状夹杂少，厚度方向塑性好的材料，以防止产生层状撕裂。3） 连接方法焊接结构对材质的要求应严格一些。例如，在化学成分方面必须严格控制碳、硫、磷的含量；非焊接结构对碳当量可放宽要求。4） 结构所处的温度和环境在低温条件下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢。露天结构易产生时效，有害介质作用的钢材易腐蚀、疲劳和断裂，应区别地选择不同的材质，宜采用耐候钢，其质量要求应符合现行国家标准GB/T4172 焊接结构有耐候钢的规定。5） 钢材厚度厚钢材辊轧次数少，轧制压缩比相对薄板小。所以厚度大的钢材不仅强度较小，而且塑性、冲击韧性
29、和焊接性能也较差。因此，厚度大的焊接结构应采用材质好的钢材。推荐采用 Z 向钢，其材质应符合现行国家标准GB/T5313 厚度方向性能钢材的规定。6）对于需要演算疲劳的焊接结构的钢材，应具用常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于0但高于 -20时， Q235钢和 Q345钢应具用 0冲击韧性的合格保证；对 Q390钢和 Q420钢应具有 -20冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于-20时，Q235钢和 Q345钢应具用 -20冲击韧性的合格保证；对Q390钢和 Q420钢应具有 -40冲击韧性的合格保证。吊车起重量不小于50t 的中级工作制吊车梁，对钢材冲击韧性的要求应与需要演算疲劳
30、的构件相同。表 2-1-1 常见结构钢力学性能及匹配焊接材料精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 42 页钢材手工电弧焊焊条CO2气体保护焊实心焊丝埋弧焊焊接材料牌号等级抗拉强度Re/Mpa 屈服强度冲击吸收功型号示例型号示例焊剂型号 - 焊丝牌号16mm 50100mm T/AKV/J Q235 A 375460 235 205E4303ER49-1F4A0-H08A B 20 27 E4303、E4328、E4315、E4316 C 0 27 ER50-6 D -20 27 F4A2-H08A Q295 A 390570
31、 295 235 E4303ER49-1ER49-6 F5004-H08A、F5004-H08MnAB 20 34 E4328、E4315、E4316 ER50-3、ER50-6 F5014-H08A、F5014-H08MnAQ345 A 470630 345 275 E5003ER49-1F5004-H08A、F5004-H08MnAF5004-H10Mn2B 20 34 E5003、E5015、E5016、E5018 ER50-3 F5014-H08A、F5014-H08MnA、F5014-H10Mn2、F5011-H08A、F5011-H08MnA、F5011-H10Mn2C 0 34
32、E5015、E5016、E5018 ER50-2 F5024-H08A、F5024-H08MnA、F5024-H10Mn2、F5021-H08A、F5021-H08MnA、F5021-H10Mn2D -20 34 F5034-H08A、F5034-H08MnA 、F5034-H10Mn2、F5031-H08A、F5031-H08MnA 、F5031-H10Mn2表 2-1-1 续精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 42 页钢材手工电弧焊焊条CO2气体保护焊实心焊丝埋弧焊焊接材料牌号等级抗拉强度Re/Mpa 屈服强度冲击吸收
33、功型号示例型号示例焊剂型号 - 焊丝牌号16mm 50100mm T/ AKV/J Q390 A 490 650 390 330 E5015、E5016、E5515-D3、E5515-G、E5516-D3、E5516-G ER50-3 F5011-H08MnA、F5011-H10Mn2、F5011-H08MnMoAB 20 34 C 0 34 F5021-H08MnA、F5021-H10Mn2、F5021-H08MnMoAD -20 34 ER50-2 F5031-H08MnA、F5031-H10Mn2、F5031-H08MnMoAE -40 27 F5041Q420 A 520 680 42
34、0 360 E5515-D3、E5515-G、E5516-D3、E5516-G ER55-D2 F6011-H10Mn2、F6011-H08MnMoAB 20 34 C 0 34 F6021-H10Mn2、F6021-H08MnMoAD -20 34 F6031-H10Mn2、F6031-H08MnMoAE -40 27 F6041表中钢材力学性能的单值均为最小值。板厚 60100mm时的 Re值。用于一般结构，其他用于重大结构。由供需双方协议。含 Ar-CO2混合气体保护焊。薄板 I 形坡口对接。中、厚板坡口对接。7）下列情况的承重结构和构件不应采用Q235沸腾钢：精选学习资料 - - -
35、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 42 页焊接结构。a 直接承受动力载荷或振动载荷且需要演算疲劳的结构。b 工作温度低于 -20 时的直接承受动力载荷或振动载荷但不需要演算疲劳的结构以及承受静力载荷的受弯及受拉德重要承重结构。c 工作温度等于或低于 -30的所有承重结构。 非焊接结构。工作温度等于或低于 -20时的直接承受动力载荷且需要演算疲劳的结构。8）承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。对焊接结构还应具有碳含量的合格证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应
36、具有冷弯试验的合格保证。2.1.2焊接材料匹配3 7 8 9 10 11焊接不同类别钢材时，焊接材料的匹配应符合设计要求。常见结构钢材采用焊条电弧焊、CO2气体保护焊和埋弧焊进行焊接，焊接材料可按表2-1-1 中的规定。2.2 焊接方法的选用12选择焊接方法时必须符合以下要求：能保证焊接产品的质量优良可靠；生产率高，生产费用低，工作条件好，能获得较好的经济效益。影响这两方面的因素很多，概括如下：产品特点产品结构类型本单位焊接的产品按结构特点大致可分为以下三大类。1） 结构类如桥梁钢结构、起重机械等的钢结构；2） 机械零件类如机械产品的零部件等；3） 半成品类如工字梁、管子等。这些不同结构的产品
37、由于焊缝的长短、形状、焊接位置等个不相同，因而适用的焊接方法也会不同。结构类产品中规则的的长焊缝和环缝宜采用埋弧焊；手弧焊用于打底焊和短焊缝焊接，机械类产品接头一般较短，根据其准确度要求，选用气体保护焊（一般厚度）、电渣焊（重型构件易于立焊的） ；半成品类的产品的焊接接头往往是规则的，宜采用适于机械化的焊接方法，如埋弧焊和气体保护焊。表 2-1-2 焊接方法影响因素精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 42 页焊接方法适用材料下焊接厚度(mm) 接头形式焊接位置费用自动化程度对接T接搭接平焊立焊横焊仰焊设备费焊接费手工电弧焊
38、碳钢单道 26 多道 6 以上A A A A B B C 少少差低合金钢单道 26 多道 6 以上二氧化碳气保焊碳钢射流过渡 : 单道 310; 多道 10以上短路过渡 : 单道0.5 6; 多道620 A A A A A B C 中少好低合金钢射流过渡 : 单道 310; 多道 10以上短路过渡 : 单道 0.5 6; 多道 620 埋弧焊碳钢单道 524 多道 24 以上A A A A D B D 中少好低合金钢单道 524 多道 24 以上栓钉焊碳钢少少好低合金钢电渣焊碳钢24 以上A A B C A D D 大少好低合金钢24 以上栓钉的材料为ML15 和 ML15Al。 （GB/T6
39、478-2001 冷镦和冷挤压用钢 ） ； 栓钉的规格有： M10 、M13 、M16 、M19 、M22 、M25等（GB/T10433-2002 电弧螺柱焊用圆柱头焊钉）工件厚度工件的厚度可在一定程度上决定所适用的焊接方法。每种焊接方法由于所用热源不同，都有一定的适用的材料厚度范围。对于熔焊而言，是以焊透而不烧穿为前提。可焊最小的厚度是指稳定状态下单面单道焊恰好焊透而不发生烧穿的厚度。显然，焊件越薄，越须注意烧穿问题；可焊最大厚度则决定于该焊接方法在最大热输入下单面单道焊的最大熔深。焊件越厚，越须注意焊透问题。如果该结构允许开坡口又能采用双面多层多道焊，则可焊的最大厚度在技术上不再有困难，
40、此时焊接方法由生产率和经济因素决定。在推荐的厚度范围内焊接时较易控制焊接质量和保持合理的生产率。接头形式和焊接位置精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 42 页焊接接头形式通常由产品结构形式、使用要求和母材的厚度等因素决定。对接、搭接、T形接和角接是最基本的形式，这些接头形式对大部分熔焊方法均适用。焊接位置在不能变位的情况下焊接焊件上所有的焊缝，就会因焊缝处于不同空间位置而须采用平焊、立焊、横焊、或仰焊等四种不同的位置的焊接。一种焊接方法能进行这四种位置的焊接称可全位置焊的方法。就熔焊而言，埋弧焊只适用于平焊位置，电渣焊适用
41、于立焊。其他如焊条电弧焊、各种气体保护电弧焊均能全位置焊。各种焊接方法中以平焊最容易操作，生产率高，焊接质量容易保证，而仰焊操作最难，极易产生焊接缺陷。因此有条件的应是焊件变位，让焊缝都处于平焊位置施焊。 母材特性母材的特性考虑的包括母材的物理性能、力学性能和冶金性能。由于焊接结构中最常用是普通碳钢和低合金钢， 几乎所有焊接方法都能选用， 但随着含碳量或合金含量的增加，其焊接性能变差。高碳钢或碳当量高的合金结构钢宜采用冷却速度慢的焊接方法，已减少热影响区开裂倾向。选择好焊接方法的影响因素还包括技术水平、设备和焊接用消耗材料等。所有的因素须综合考虑，选择最经济最适用的方法。 表 2-1-2 提供
42、了综合各种因素而适用的焊接方法，以供参考。2.3 焊接结构设计2.3.1 焊接应力5 12 132.3.1.1 焊接应力的特点和分类 特点没有外力作用的情况下，平衡于物体内的应力称内应力。引起内应力的原因很多，由焊接引起的内应力称焊接应力。焊接应力也和其他原因引起的内应力一样，有一个基本特点，即在整个焊件内构成一个平衡力系， 其内力与内力矩的总和都为零：因此，在焊件横截面上内应力的分布 （图 2-3-1 ） ，总是既有拉应力，又有压应力，是双值同时出现的。而且应力分布图上拉应力的面积（图中用表示的影线面积） 等于压应力得面积 （用表示的影线面积）。 分类（见表 2-3-1 ）图 2-3-1长板
43、对接焊后横截面上的纵向应力的分布精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 42 页表 2-3-1 焊接应力分类焊接应力分类说明按应力在焊件内的空间位置分一维空间应力单向（或单轴）应力。应力沿焊件一个方向作用二维空间应力双向（或双轴）应力。应力在一个平面内不同方向作用三维空间应力三向（或三轴）应力。应力在空间所有方向作用按应力产生的原因分热应力焊接过程中焊件内部温度有差异所引起的应力，故又称温差应力，它随温差消失而消失。热应力是引起热裂纹的力学原因相变应力焊接过程中局部金属发生相变，其比容增加或减小而引起的应力塑变应力金属局部发生
44、拉伸或压缩塑性变形后引起的内应力。焊接过程中在近缝高温区德金属热膨和冷缩受阻时产生这种塑性变形，从而引起焊接的内应力按应力存在的时间分焊接瞬时应力在焊接过程中，某一瞬时的焊接应力，随时间而变化。它和焊接热应力没有本质区别，当温度也随时间而变化时，热应力也是瞬时应力。统称暂时应力。焊接残余应力焊完冷却后残留在焊件内的应力。图 2-3-1 所示即为残余应力。它对焊接结构的强度、腐蚀和尺寸稳定性等使用性能有影响。2.3.1.2焊接残余应力对结构的影响熔化焊必然会带来焊接残余应力，焊接残余应力在钢结构中并非都是有害的。根据钢结构在工程中的受力情况、使用的材料、不同的结构设计等，正确选择焊接工艺，将不利
45、的因素变为有利的因素。同时要做到具体情况具体分析。 1）对静载强度的影响塑性良好的金属材料，焊接残余应力的存在并不影响焊接结构的静载强度。在塑性差的焊件上， 因塑性变形困难， 当残余应力峰值达到材料的抗拉强度时，局部首先发生开裂，最后导致钢结构整体破坏。由此可知，焊接残余应力的存在将明显降低脆性材料钢结构的静载强度。 2）对构件加工尺寸精度的影响对尺寸精度要求高的焊接结构，焊后一般都采用切削加工来保证构件的技术条件和装配精度。通过切削加工把一部分材料从构件上去除，使截面积相应减小，同时也释放了部分残余应力，使构件中原有残余应力的平衡得到破坏，引起构件变形。 3）对受压杆件稳定性的影响焊接后工字
46、梁（ H 形）中的残余压应力和外载引起的压应力叠加之和达到材料的屈服图 2-3-2 带气割边及带盖板的焊接杆件的内应力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 42 页点时，这部分截面就丧失进一步承受外载的能力，削弱了有效截面积。这种压力的存在，会使工字梁的稳定性明显下降，使局部或整体失稳，产生变形。焊接残余应力对杆件稳定性的影响大小，与内应力的分布有关，若能使有效截面远离压杆的中性轴，如图2-3-2 所示的 H形焊接杆件，可以改善其稳定性。图中是用气割翼板外边缘，图中是翼板上加盖板在边缘进行焊接，均使边缘存在较大拉内应力。这样
47、的结构内应力状态其失稳临界应力比一般焊接的H形截面高。 4 ）对应力腐蚀裂纹的影响金属材料在某些特定介质和拉应力的共同作用下发生的延迟开裂现象，称为应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹主要是由材质、腐蚀介质和拉应力共同作用的结果。采用熔化焊焊接的构件，焊接残余应力是不可避免的。焊件在特定的腐蚀介质中，尽管拉应力不一定很高都会产生应力腐蚀开裂。其中残余拉应力大小对腐蚀速度有很大的影响，当焊接残余应力与外载荷产生的拉应力叠加后的拉应力值越高，产生应力腐蚀裂纹的倾向就高，产生应力腐蚀开裂的时间就越短。所以，在腐蚀介质中服役的焊件，首先要选择抗介质腐蚀性能好的材料，此外对钢结构的焊缝及其周围处进行锤击，使焊缝延
48、展开，消除焊接残余应力。对条件允许焊接加工的钢结构，在使用前进行消除应力退火等。2.3.1.3从设计方面调节和控制焊接残余应力（工艺措施见下章）焊接内应力是可以通过结构设计和焊接工艺措施等进行调节与控制。工艺措施将在下一章详细介绍。1） 尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸。多一条焊缝就多一处内应力源；过大的焊缝尺寸，焊接时受热区加大。使引起残余应力与变形的压缩塑变区或变形量增大。2） 避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够的距离。焊缝过分集中不仅使应力分布更不均匀，而且可能出现双向或三向复杂的应力状态。3） 采用刚性较小的接头形式。2.3.2 焊接变形5 12 132.3.2.1 焊接变形的特点和
49、分类 特点焊件由于焊接而产生的变形称焊接变形。焊接变形与焊件形状尺寸、材料的热物理性能及加热条件等因素有关。如果是简单的金属杆件在自由状态下均匀的加热或冷却，该杆件将按热膨冷缩的基本规律在长度上产生伸长或缩短的变形，焊接时不均匀加热过程，热源只集中在焊接部位，且以一定速度向前移动。局部受热金属的膨胀能引起整个焊件发生平面内或平面外的各种形态的变形。变形是从焊接时便产生，并随焊接热源的移动和焊件上温度分布的变化而变化。一般情况下一条焊缝在施焊处受热发生膨胀变形，后面开始在凝固和冷却处发生收缩。膨胀和收缩在这条焊缝上不同部位分别产生，直至焊接结束并冷至室温，变形才停止。分类焊接过程中随时间而变的变
50、形称焊接瞬时变形，它对焊接施工过程发生影响。焊完冷精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 42 页后，焊件上残留下来的变形称焊接残余变形，它对结构质量和使用性能发生影响。我们关心最多的是焊接残余变形，因为它直接影响结构的使用性能。所以在没有特别说明情况下，一般所说的焊接变形，多是指焊接残余变形。按变形后的形态分，焊接残余变形可归纳成表 2-3-2 所示的几种类型。 它们与焊件的形态、 尺寸、焊缝在焊件上的位置、焊缝坡口的几何形状等因素有关。表 2-3-2 焊接残余变形分类类型示意图说明板平面内的变形横向收缩垂直焊接方向的收缩纵
51、向收缩焊接方向的收缩回转变形在开坡口焊接时， 焊接过程中坡口间时而张开时而闭合的变形。在热源前方完全没有拘束的情况下，因连接焊接坡口间隙常常张开，焊接热输入量越大，张开量越大板平面外的变形横向弯曲变形（角变形）在板厚方向由于焊接而使温度分布不均匀时，沿板厚方向横向收缩不同， 使板件在焊缝中心线处发生弯曲变形。又叫角变形纵向弯曲变形焊接方向偏心收缩引起的弯曲变形波浪变形在薄板焊接时，由于焊接产生的压缩残余应力，使板件出现因压曲形成的波浪变形扭曲变形细长构件， 纵向焊缝的横向收缩不均匀或备料与组装质量不良，使构件绕自身轴线扭转2.3.2.2 焊接变形收缩余量计算1）纵向收缩从理论上精确计算变形量目
52、前比较困难。工程上对于钢制细长焊件，如梁、柱等结构单层焊的纵向收缩量 L，可利用以下经验公式估算：L=k1AHLA 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 42 页式中L单层焊纵向收缩量，mm；k1系数见表 2-3-3；AH塑性变形区面积， mm2；L 焊件长度，mm；A 焊缝的截面积，mm2。表 2-3-3 k1与焊接方法的关系（材料为低碳钢）焊接方法二氧化碳焊埋弧焊焊条电弧焊系数0.043 0.0710.076 0.076 多层焊的纵向收缩量，将上式中的塑性变形区面积AH改为一层焊缝金属的截面积，并将所计算的结果再与系数k
53、2相乘。k2=1+85n=sE 式中n层数。因双面角焊缝焊接热输入量有一部分重叠，所以，估算T 形接头纵向收缩量时可按单面焊再乘一个系数进行，即LT=（1.151.40）L单（式中 AH是指一条焊缝的截面积） 。2）横向收缩对接接头的横向收缩大小与焊接线能量、坡口形式、焊缝截面积以及焊接工艺有关。对接接头的横向收缩量B 的估算可按下式进行：B=0.2A+ 0.05b 式中B对接接头的横向变形量，mm；A焊缝的截面积， mm2；板厚， mm；b对接间隙， mm。2.3.2.3从设计方面控制焊接残余变形（工艺方面见下章）1）合理选择构件截面提高构件的抗变形能力设计结构时要尽量使构件稳定、截面对称，
54、薄壁箱形构建的内板布置要合理，特别是两端的内隔板要尽量向端部布置；构件的悬出部分不易过长；构件放置或吊起时，支承部位应具有足够的刚度等。较容易变形或不易被矫正的结构形式要避免采用。可采用各种型钢、弯曲件和冲压件 (如工字梁、槽钢和角钢)代替焊接结构，对焊接变形大的结构尽量采用铆接和螺栓连接。对一些易变形的细长杆件或结构可采用临时工艺筋板、冲压加强筋、增加板厚等形式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 42 页提高板件的刚度。如从控制变形的角度考虑，钢桥结构的箱形薄壁结构的板材不宜太薄，如起重 20t、跨度 28m 的箱形双梁
55、式起重机，主体箱形梁长度达45m、断面为宽 800mm、高 1666mm、内侧腹板厚度为 8mm，外侧腹板 6mm，焊成箱形后，无论整体变形还是局部变形都比较大， 而且矫正困难。 因此，箱形钢结构的强度不但要考虑板厚、刚度和稳定性，而且制造和安装过程中的变形也是很重要的。2）合理选择焊缝尺寸和布置焊缝的位置焊缝尺寸过大不但增加了焊接工作量。对焊件输入的热量也多，而且也增加了焊接变形。所以，在满足强度和工艺要求的前提下，尽可能的减少焊缝长度尺寸和焊缝数量，对联系焊缝在保证工件不相互窜动的前提下，可采用局部点固焊缝；对无密封要求的焊缝，尽可能采用断续焊缝。但对易淬火钢要防止焊缝尺寸过小产生淬硬组织
56、等。设计焊缝时，尽量设计在构件截面中心轴的附近和对称于中性轴的位置，使产生的焊接变形尽可能的相互抵消。 如工字梁其截面是对称的， 焊缝也对称与工字梁截面的中性轴。焊接时只要焊接顺序选用合理，焊接变形就可以得到有效的控制，特别是挠曲变形可以得到有效的控制。3）合理选择焊缝的截面和坡口形式要做到在保证焊缝承载能力的前提下，设计时应尽量采用焊缝截面尺寸小的焊缝。但要防止因焊缝尺寸过小，热量输入少，焊缝冷却速度快易造成裂纹、气孔、夹渣等缺陷。因此，应根据板厚、焊接方法、焊接工艺等合理的选择焊缝尺寸。此外，要根据钢结构的形状、尺寸大小等选择坡口形式。如平板对接焊缝，一般选用对称的坡口，对于直径和板厚都较
57、大的圆形对接筒体，可采用非对称坡口形式控制变形。在选择坡口形式时还应考虑坡口加工的难易、焊接材料用量、焊接时工件是否能够翻转及焊工的操作方便等问题。如直径比较小的筒体，由于在内部操作困难，所以纵焊缝或环焊缝可开单面 V 或 U 形坡口。具体坡口形状和尺寸见下节内容。4）尽量减少不必要的焊缝焊缝数量与填充金属量成正比，所以，在保证强度的前提下，钢结构中应尽量减少焊缝数量，避免不必要的焊缝。为防止薄板产生波浪变形，可适当采用筋板增加钢结构的刚度，用型钢和冲压件代替焊件。2.3.3 焊接接头构造的设计与选择（主要是熔焊接头）2.3.3.1焊接接头的基本类型12 焊接结构上的接头，按被连接构件之间的相
58、对位置及其组成的几何形状，可归纳为图2-3-3 所示的五种类型： a 为对接接头； b 为角接接头； c 为 T 形接头； d 为搭接接头； e为卷边接头。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 42 页图 2-3-3熔焊接头的基本类型2.3.3.2常用焊接接头的工作特性12 6 1）对接接头将两焊件的表面构成135180夹角的接头均称对接接头。 优点 : 传力效率最高，应力集中较低, 并易保证焊透和排除工艺缺陷，具有较好的综合性能，使重要零件和结构连接的首选接头。缺点：焊前准备工作量大，组装费工时，而且焊接变形也较大。对接接
59、头应力分布均匀，应力集中产生在焊趾处。如果在焊趾处加工成过渡圆弧半径或削平焊缝余高h，均能使应力集中减小或消失，提高接头的疲劳强度。当两块被连接板的厚度相差较大时，按GB/T985 、GB/T986 ，须将厚板削薄至薄板厚度相同时再焊接见图2-3-4 。为了防止因板厚不同引起作用力偏心传递，两块板的中心线应尽可能重合，见图2-3-4b 。直接承受动力载荷且需要进行疲劳计算的结构，斜角坡度不应大于 1：4，其它结构坡度不能大于1：2.5 。 2）搭接接头搭接接头时两平板部分地相互搭置，用角焊缝进行连接的接头。优点：焊前准备工作量较小，装配较容易，对焊工技术水平要求较对接接头低，且横向收缩量也较小
60、，可用于工作环境良好， 不重要的结构中。 缺点：母材和焊接材料消耗大， 接头动载强度低， 搭接面有间隙，若外漏易发生腐蚀，若封闭泽不能在高温工作。能采用对接接头的尽量不采用搭接接头。搭接接头受轴向力时，以焊趾和焊根处的应力集中最大，增加根部熔深可降低。只有正面角焊缝的搭接接头，强度低，应在背面加焊一条焊缝。当背面无法焊时，可采用锯齿状焊缝。搭接接头承受拉力时，正向角焊缝与作用力偏心，接头上产生附加弯曲应力，使应力集中加剧。 为了减少弯曲应力， 两条正面角焊缝之间的距离不应小于其板厚的4 倍，但也不宜大于 40K （动载时）或 60K(静载时 ) ，否则应力集中大， K为侧面角焊缝的焊脚尺寸。见
61、图 2-3-5 。3） T 形接头和十字接头图 2-3-4不同板厚钢板对接接头设计（L3- 1）图 2-3-5 正面搭接接头的弯曲变形精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 42 页T形接头是将一件端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头。三件相交组成 “十”字形的接头叫十字接头。优点： 能承受各种方向外力和力矩。缺点： 接头在外力作用下力线扭曲很大，造成极不均匀的应力分布。在外力作用下，应力集中点在根部和过渡处。立板开坡口并焊透的接头，应力集中可大为降低。对重要构件，尤其是在动载下工作的T 形和十字接头应开坡口并焊透。该类型
62、接头应尽量避免在其板厚方向承受高拉应力，因轧制的钢板常有夹层缺陷，尤其是厚板更易产生层状撕裂， 所以应将工作焊缝转化为联系焊缝。如两个方向都受力， 则宜采用圆形、方形或特殊形状的轧钢、锻钢插入件。4)角接接头两焊件端部夹角在30135范围内的接头。角接接头独立使用的承载能力很低，一般都用它组成箱体结构、容器结构后期作用。2.3.3.3设计与选择焊接接头须考虑的因素12焊接接头有图 2-3-3 所示的基本形式。须正确的设计和选择。合理的接头设计和选择不尽能保证结构的局部和整体强度，还可以简化生产工艺，节省制造成本；反之，则可能影响结构的安全使用，甚至无法施焊。下列为设计和选择焊接接头形式时须考虑
63、的几个因素： 产品结构形状、尺寸、材质及技术要求； 焊接方法及接头的基本特性； 接头承受载荷的性质、大小，如拉伸、压缩、弯曲、交变载荷和冲击等； 接头的工作环境，如温度、腐蚀介质等； 焊接变形与控制，以及施焊的难易程度； 接头焊前的准备和焊接所需费用。2.3.3.4 坡口的设计与选择12 1314 15 1）设计与选择坡口的原则对接、T形接和角接接头中为了保证焊透常在焊前对待焊边缘加工出各种形状的坡口，如何设计和选择坡口， 主要取决被焊件的厚度、 焊接方法、 焊接位置和焊接工艺程序。 （相关内容在下面的坡口焊缝设计中说明） 。此外，还应尽量做到： 填充材料应最少。例如，同样厚度平板对接，双面V
64、形坡口比单面 V形坡口节省一半的填充金属材料； 具有号的可达性。例如，有些情况不便或不能两面施焊时，宜选择单面V形或 U形坡口； 坡口容易加工，且费用低。 要有利于控制焊接变形。双面对称坡口角变形小。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 42 页 2 ）标准的坡口形状和尺寸国家标准 GB/T985-88气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口基本形式与尺寸和GB/T986-88埋弧焊焊缝坡口基本形式与尺寸 （见附录和附录） 。因此，除有特殊要求的焊缝坡口需另行设计外，一般焊接结构的焊缝坡口陡可以直接从国家标准中选用。2.3.3.
65、5 焊缝设计. 焊缝质量等级6焊缝应根据结构的重要性、载荷特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质量等级：1. 在需要计算疲劳结构中，凡对接焊缝均应焊透。作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或 T 形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级；纵向对接焊缝应为二级。2. 在不需要计算疲劳的构件中， 凡要求与母材等强的对接焊缝， 受拉时不应低于二级。受压时宜为二级。因一级或二级对接焊缝的抗拉强度正好与母材的相等，而三级焊缝只有母材强度的 85% 。3. 重级工作制和Q 50t 的中级工作制吊车梁腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的 T 形接头焊
66、缝处于构件的弯曲受压区，主要承受剪应力和轮压产生的局部压应力，没有受到明确的拉应力作用，按理不会产生疲劳破坏，但由于承担轨道偏心等带来的不利影响，国内外均发现连接及附近经常开裂。所以规定，应予焊透，质量等级不低于二级。焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝。4. 不要求焊透 T 形接头采用的角焊缝以及不焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，由于内部探伤困难，不能要求其质量等级为一级或二级。因此对直接承受动力载荷且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t 的中级工作制吊车梁，焊缝只能规定其外观质量标准应符合二级；其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。（二） . 焊缝设计要点12
67、6 1. 角焊缝 角焊缝断面形式实际应用的角焊缝大致有图2-3-6 所示的几种断面形式。图中K为焊脚尺寸， 为计算厚度，强度计算时称它为计算断面。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 42 页图 2-3-6 常用角焊缝断面形状及其计算断面 a）标准角焊缝 b) 外凸焊缝 c）内凹焊缝 d ）不等腰角焊缝 e ）深熔焊缝 尺寸要求焊缝的焊脚尺寸 K（mm ）不得小于 1.5，t （mm ）为较厚焊件厚度 (当采用低氢型碱性焊条施焊时， t 可采用较薄焊件的厚度 )。但对埋弧自动焊， 最小焊脚尺寸可减小1mm ；对 T 形连接的
68、单面焊缝，应增加1mm 。当焊件厚度等于或小于4mm 时，则最小焊脚尺寸与焊件厚度相同。角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2 倍（钢管结构除外）但板件（厚度为 t ）边缘的角焊缝最大焊脚尺寸，尚应符合：当t 6mm时，K t ；当 t 6mm 时，Kt- （12）mm 。圆孔或槽孔内的角焊缝焊脚尺寸尚不宜大于圆孔或槽孔短径的1/3 。当焊件的厚度相差较大且等焊脚尺寸不能符合以上两条时，可采用不等焊脚尺寸，与较薄焊件接触的焊脚边应符合第款的要求；与较厚焊件接触的焊脚边应符合的要求。不等焊脚角焊缝不宜在静载下采用，因为增加焊脚长度并不能提高静载强度，反而增加填充金属量。侧面角焊缝或正面角焊
69、缝的计算长度不得小于8K和 40mm ，不宜大于 60K，当大于时，其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。在直接承受动力载荷的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形。焊脚尺寸的比例：对正面角焊缝宜为1：1.5 （长边顺内力方向）；对侧面角焊缝可为1：1。在次要构件或次要焊缝连接中，可采用断续角焊缝。断续角焊缝焊段的长度不得小于 10K或 50mm ，其静距不应大于15t（受压构件）或 30t （受拉构件），t 为较薄焊件的厚度。当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时，每条侧面角焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离；同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于16t（当
70、 t 12mm ）或 190mm （当t 12mm ） ，t 为较薄焊件的厚度。 其他要求杆件与节点板德连接焊缝宜采用两面侧焊，也可用三面围焊， 对角钢杆件可采用L形围焊，所有围焊的转角处必须连续施焊。当角焊缝的端部在构件转角处作长度为2K的绕角焊时，转角处必须连续施焊。在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5 倍，并不得小于 25mm 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 42 页角焊缝两焊脚边的夹角 一般为 90（直角角焊缝）。夹角 135（焊缝表面较难成型，受力状况不良）或60（焊缝施焊条件差，根部将留有空隙和
71、焊渣）的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。2坡口焊缝采用坡口焊缝的主要目的是为了保证接头能焊透而不出现工艺缺陷。在设计或选择坡口焊缝时，必须注意施焊可达性，其中主要考虑坡口角度、根部间隙、钝边和根部半径等参数。下列是注意事项：焊条电弧焊时，为了保证焊条能够接近接头根部，并能在多层焊时侧边熔合良好，当减小坡口角时，根部间隙必须增大。注意，前者减小，可用较少的填充金属量。而后者增大，却增加填充金属量。研究发现，板厚20mm 时，用大坡口角度而用小根部间隙，20mm 时用小坡口角度大根部间隙的坡口形式才算经济的。 根部间隙过小， 根部难以熔透， 并须采用较小规定的焊条， 从而减慢焊接过程
72、 ; 若根部间隙过大，虽然应用衬垫可保证焊接质量，但需较多的填充金属，从而提高焊接成本，并增加焊接变形。 熔化气体保护焊由于焊丝细，且使用特殊导电嘴，可以实现厚板（200mm ）L 形坡口的窄间隙（ 10mm) 的对接焊。开坡口的接头，不留钝边的坡口称锐坡口，背面无衬垫情况下焊接第一层焊道时极易烧穿，而且需用较多的填充金属，故一般都留钝边。钝边的高度以既保证熔透又不至烧穿为度。焊条电弧焊V 或 U形坡口的钝边一般取03mm ，双面 V 或 U形坡口取 02mm 。埋弧焊的熔深比焊条电弧焊大，故钝边可适当加大以减小填充金属。留钝边的接头，根部间隙的大小主要决定于焊接工艺与焊接位置。在保证焊透的前
73、提下，间隙尽可能小。平焊时，可允许用较大焊接电流， 根部间隙可为零； 立焊时根部间隙宜大些， 焊厚板时可在 3mm以上。在单面焊背面成形操作工艺中，根部间隙一般较大，约与所用焊条的直径相当。背面有永久性衬垫时，应取消钝边，因为这时的钝边会减小接头根部与衬垫之间的熔合。J 形或 U形坡口上常做出根部半径，主要是为了在深坡口内焊条或焊丝能接近焊缝根部，并降低第一层焊道的冷却速度，以保证根部良好的熔合和成型。焊条电弧焊时，根部半径一般取 R=6 8mm ，随板厚增加和坡口角减小而适当增大。若条件允许，板厚结构宜设计或选用双面开坡口的焊缝，双面V形焊缝不仅比单面V形焊缝少用一半的填充材料，而且可作两面
74、交替焊接，把焊接角度控制到最小。背面无衬垫的对接接头，在钝边部位常有未焊透或夹杂等缺陷，一般都要求从背面进行清根。现广泛采用碳弧气刨方法清根。清根深度应确保露出无缺陷的焊缝金属，而且清根后的沟槽轮廓形状也应便于运条施焊。3.T 形接头的焊缝T 形( 或十字 ) 接头的焊缝可以是角焊缝、坡口焊缝或者两者的组合。选择何种焊缝决定于强度要求和制造成本。在静载等强条件下，成本便成为考虑的主要因图 2-3-7T 形接头角焊缝与坡口焊缝比较板厚 K 焊脚尺寸 A焊缝总截面际精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 42 页素。图 2-3-7
75、 示出三种与母材等强的焊缝设计。这三种焊缝截面积（填充金属）的比较，以开双面 V形坡口焊缝最省。但这种接头需额外的坡口加工，而且焊接时要求用小直径焊条和较小的电流打底以防根部烧穿。因此，这种坡口焊缝只在较厚板的T 形接头中采用才是经济的。不开坡口的角焊缝消耗填充金属最多，其优点是焊件不需特殊加工，同时可以用直径大的焊条，以大电流施焊。熔敷率高。由于贴角焊缝的填充金属随板厚的平方而增加，所以它适用于小厚板的T 形接头。单面 V形坡口焊缝在经济上无优越性，唯一优点是当另一侧施焊有困难时，可以选用。它比单面贴角焊缝要安全可靠的多，T 形接头不推荐用这种单面贴角焊缝。必须指出，只承受压载荷的T 形（或
76、十字）接头，如端面接触良好（磨平顶紧），大部分载荷由端面直接传递，焊缝所承受载荷减小，故焊缝可以不焊透，角焊缝尺寸也可减小。4. 部分熔透接头的焊缝重型机器的焊接结构，往往是为了保证具有足够的刚度而增加钢板的厚度，其实际工作应力却很小。在这种情况下构件之间连接的焊缝一般并不须要全部熔透，而是在满足强度要求的前提下，正确地设计焊缝的形状和尺寸。对于对接接头，按强度要求确定出焊缝的有效厚度后，采用两面对称焊的对接接头。对于 T 形接头，如果是联系焊缝，则取最小的焊角尺寸K，参考表 2-3-4 选用。如果是工作焊缝，在厚钢板情况下，建议采用两面开小坡口的部分熔透的角焊缝，其尺寸通过强度计算确定。T形
77、接头部分熔透的焊缝实际上是坡口焊缝与角焊缝组合的焊缝。在同样承载能力下，它比两面不开坡口的角焊缝节省大量填充金属。当背面施焊有困难时，可采用单面开小坡口的角焊缝背面只焊一道角焊缝并按最小焊角尺寸确定，见表2-3-4 。表 2-3-4 角焊缝的最小焊脚尺寸接头中较厚板的厚度/mm 6.5 6.5 13 13 19 19 38 38 57 57 152 152 最小焊脚尺寸K/mm 3.5 5 6.5 8 10 13 16 注：最小焊脚尺寸K不得超过较薄钢板的厚度。2.3.3.6焊接接头的静强度计算 工作焊缝与联系焊缝12在焊接结构中的焊缝， 按其精选学习资料 - - - - - - - - -
78、名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 42 页所起的作用可分为工作焊缝和联系焊缝两种，见图2-3-8 所示。工作焊缝又称承载焊缝，它与被连接材料是串联的，承担着全部载荷的作用，焊缝上的应力为工作应力，一旦焊缝断裂，结构立即失效；联系焊缝又称非承载焊缝，它与被连接材料是并联的，传递很小的载荷，主要起构件之间相互联系的作用。焊缝上的应力为联系应力，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效。设计焊接结构时，对工作焊缝必须进行强度计算，对联系焊缝不必计算。对于既有工作应力又有联系应力的焊缝，则只计算工作应力而忽略联系应力。焊接接头的许用应力设计法12（1）强度条件许用应力设计法又称传统设计法
79、或安全系数设计法。它是以满足工作能力为基本要求的一种设计方法，对于一般用途的构件，设计时应满足的强度条件为工作应力许用应力或者安全系数 - 许用安全系数这里的失效应力，如果为屈服准则，则为材料的屈服点，如按断裂准则，则为强度极限：在疲劳强度设计中为疲劳极限。许用应力和许用安全系数一般由国家工程主管部门根据安全和经济原则，按材料的强度、载荷、环境条件、加工质量计算精确度和构件的重要性等加以确定。我国锅炉和压力容器、起重机、桥梁、铁路车辆等行业都在各自设计规范中确定了各种材料的许用应力和许用安全系数。工作应力一般是采用工程力学的理论和方法进行分析计算：对重要构件可采用有限元法等进行分析与计算，以获
80、得更为精确的结果。（2） 简易的焊接接头强度计算法1）焊接接头静载强度计算的假定在静载条件下，当焊缝金属和母材均具有较好塑性时，可作如下假定： 焊接残余应力对接头强度没有影响； 由于几何不连续而引起局部应力集中，对接头强度没有影响： 认为焊缝上的工作应力是均匀分布，以平均应力进行计算。 忽略焊缝的余高和少量熔深，以焊缝中最小的载面为计算截面（又称危险断面）。 认为角焊缝都是在切应力作用下破坏，一律按切应力计算其强度。 正面角焊缝和侧面角焊缝在强度上无差别。图 2-3-8 工作焊缝与联系焊缝 a）对接工作焊缝 b）对接联系焊缝 c）角工作焊缝 d) 角联系焊缝精选学习资料 - - - - - -
81、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 42 页2）坡口焊缝静载强度计算公式基于上述假定对熔透的坡口焊缝的静载强度得到了简化，表2-3-5 给出了计算公式。表中熔透对接接头焊缝的静载强度计算公式与母材的静载强度计算公式完全相同，焊缝的计算厚度取被连接的两板中较薄的厚度。焊缝长度一般取焊缝的实际长度；熔透的T 形接头和十字接头按对接焊缝进行强度计算，焊缝的计算厚度取立板的厚度。一般情况下，按等强度原则选择焊缝填充金属的优质碳素结构钢和低合金结构钢全熔透的坡口焊缝，可以不进行强度计算。3)角焊缝的静载强度计算公式经上述简化后得到的由角焊缝组成的接头的静载强度计算公式
82、，见表2-3-6 。表中角焊缝的计算长度一般取每条焊缝实际长度减去10mm ，计算厚度取内接三角形的最小高度。在设计计算角焊缝时，一般应遵循下列原则和规范： 侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8K （K为焊脚尺寸），并不小于 40mm 。 角焊缝的最小焊脚尺寸补应小于4mm ，当焊件厚度小于 4mm 时，可与焊件厚度相等。 因构造上需要的非承载角焊缝，其最小焊脚尺寸可根据焊件厚度和焊接工艺要求确定，可参照表 2-3-4 。 在承受静载的次要焊件中，如果计算出的角焊缝的焊脚尺寸小于规定的最小值，可采用断续焊缝。断续焊缝的焊脚尺寸可根据折算方法确定。断续焊缝之间的距离在受压构件中部应大于15
83、，受拉构件中一般不应大于30，为被焊构件中较薄件的厚度。在腐蚀介质下工作的构件不应采用断续焊缝。表 2-3-5 坡口焊缝静载强度计算公式名称简图计算公式备注对接焊缝受拉： =焊缝的许用拉应力焊缝的许用压应力焊缝的许用切应力受压： =受剪： =平面内弯矩：=平面外弯矩：=精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 42 页开坡口熔透 T形接头或十字接头受拉： =受压： =受剪： =平面内弯矩：=平面外弯矩：=4）部分熔透接头的静载强度计算公式部分熔透T 形接头或十字接头的焊缝静载强度计算公式同角焊缝的计算公式，见表2-3-6 。但焊
84、缝的计算厚度a 应按图 2-3-10 来确定，图 a：PK（或PK） ，a=P/sinP，当K =45 时， a=图 b：PK（或PK） ，a=（P+K ）sinP，当K =45 时，a=。当计算工作应力有困难时， 可参考一些经验数据。如图2-3-9a 的接头，取 H0.3，K=1/3h；图 2-3-9b 的接头，取 H 0.4 ，K=1/3h，k2按最小焊脚尺寸 （表 2-3-4 ）确定。部分熔透的对接接头，其焊缝强度也按角焊缝计算，所用公式见表2-3-7 。5）承受复杂载荷的焊接接头的静载强度计算当焊接接头承受复杂载荷时， 应分别求出各载荷所引起的应力，根据各应力的方向、性质和位置，确定合
85、成应力最大的点，即危险点，并算出该点的合成应力。当危险点难以确定时，应选几个大应力点计算其合成应力，以最大值的点位危险点。最大正应力和最大切应力布在同一点时，偏于安全的做法是以最大正应力和平均切应力计算其合成应力。（3）按刚度设计选择角焊缝尺寸按刚度设计的焊接结构，如焊接机器底座、立柱和横梁等大件，一般工作应力较低。若按工作应力来设计角焊缝尺寸，其值都很小；若按等强度原则来选择焊缝，则尺寸将很大，不仅增加制造成本而且也增大了焊接残余应力与变形。因此，这类角焊缝按照刚度条a b 图 2-3-9 厚钢板部分熔透的T 形接头设计图 2-3-10 部分熔透角焊缝的计算厚度a 的确定精选学习资料 - -
86、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 42 页件来确定焊脚尺寸。这里推荐经验法：以被焊件中较薄件的强度的33、50和 100作为焊缝强度来确定焊脚尺寸。以T 形接头的双面角焊缝为例。其焊脚尺寸K与立板厚度 的关系为： 100强度焊缝 K=； 50强度焊缝 K= ； 30强度焊缝 K= 。100强度的角焊缝就是等强度焊缝，它主要用于集中载荷的部位，如导轨的焊接；50强度的角焊缝用于焊接箱体中，若为单面角焊缝，则焊脚尺寸要加倍，即K= 3/4 ；30强度的角焊缝主要用于并不承载的角焊缝，当它小于最小焊脚尺寸（表2-3-4 ）时，则取最小焊脚尺寸。（
87、4）焊缝的许用应力前面介绍的设计用的许用应力通常由国家工程主管部门根据安全和经济原则，根据材料性质、载荷、环境、加工质量、计算和检测精确度和构件的重要性等综合后确定。表 2-3-8 列出一般机械焊接结构中焊缝的许用应力。我国起重机行业采用的焊接许用应力见表 2-3-9 。表 2-3-6 角焊缝接头静载强度计算公式名称简图计算公式备注搭接接头受拉或受压：- 焊缝的许用切应力=l1+l2+l3第一法：分段计算法= 第二法：轴惯性矩计算法 = ymax Ip=Ix+Iy Ix 、 Iy - 焊缝计算面积对 x 轴、 y 轴的惯性矩Ip焊缝计算面积的极惯性矩ymax焊缝计算截面积x轴的最大距离rmax
88、焊缝计算截面积 O点的最大距离精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 42 页第三法：极惯性矩计算法 = rmax T形接头和十字接头拉： = 在承受压应力时，考虑到板的端面可以传递部分 压 力 ， 许 用 应 力 从 提高到 压： = 平面内弯矩M1：= 平面外弯矩M2：= 弯： = 扭： = 弯= ：ymax 表 2-3-7 部分熔透对接接头焊缝静载强度计算公式名 称简图计算公式备注部分熔透对接接头拉：= V形坡口：60时， a=S 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -
89、第 34 页，共 42 页剪：= 60时， a=0.75S U形、J 形坡口：=S Ix=al （-a）2 l 焊缝长度弯：=ymax 表 2-3-8 机械焊接结构中焊缝的许用应力焊缝种类应力状态焊缝许用应力一般 E43型及 E50型焊条电弧焊低氢焊条电弧焊、埋弧焊、半埋自动弧焊对接缝拉应力0.9 压应力 切应力0.6 0.65 角焊缝切应力0.6 0.65 注： 1、表中 为基本金属的拉伸许用应力。 2 、上表适用于低碳钢及500MPa级以下的低合金结构钢。表 2-3-9起重机结构焊缝许用应力16焊缝种类应力种类符号用普通方法检查的焊条电弧焊埋弧焊或用精确方法检查的焊条电弧焊对接拉伸、压缩应
90、力 0.8 对接及角焊缝剪切应力 注： 为基本金属的许用拉应力。 为焊缝金属的许用拉应力。 为焊缝的许用切应力焊接接头的极限状态设计法6钢结构设计规范规定，工业与民用建筑和一般构筑物的钢结构设计，除疲劳强度计算外，应采用极限状态设计法。 1对接焊缝或对接与角接组合焊缝的强度计算 1 ）在对接接头和T 形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：=Nwl twtf或wcf式中 N轴心拉力或轴心压力；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 35 页，共 42 页wl 焊缝长度；t 在对接接头中为连接件的
91、较小厚度；在T 形接头中为腹板的厚板；wtf、wcf对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。2） 在对接接头和T 形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处（例如梁腹板横向对接焊缝的端部） ，应按下式计算折算应力：2231.1wtf注：当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角符合 tan1.5 时，其强度可不计算。 当对接焊缝和T 形对接与角接组合焊缝无法采用引弧板和引出板施焊时，每条焊缝的长度计算时应各减去 2t 。2. 直角角焊缝的强度计算 1）在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：正面角焊缝（作用
92、力垂直于焊缝长度方向）：=ewNh lfwff侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）：=ewNh lwff 2 ）在各种综合作用下，和共同作用处：22wfffff式中f按焊缝有效截面（ewh l）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；f按焊缝有效截面（ewh l）计算，沿焊缝长度方向的剪应力；eh角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7K ， K 为焊脚尺寸；wl角焊缝的计算长度，对每条焊缝取起实际长度减去2 K；wff 角焊缝的强度设计值；f正面角焊缝的强度设计值增大系数：对承受静力载荷和间接承受动力载荷的结构，取1.22；直接承受动力载荷的结构取1.0；3. 两焊脚边夹角为 60135的 T形接
93、头，其斜角角焊缝的强度应按第2 条中公式计算，但取f=1.0，其计算厚度为：eh=K-2() sinbb1或、bcos/ 2（根部间隙精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 36 页，共 42 页2()bb1或、b 1.5mm）或eh= K 2() sinbb1或、b cos/2 （2()bb1或、b1.5mm 但5mm ） 。 4. 部分焊透的对接焊缝和T 形对接与角接组合焊缝的强度，应按角焊缝的计算公式（第 2 条中公式）计算，在垂直于焊缝长度方向的压力作用下，取f=1.22，其他受力情况取f=1.0，其计算厚度应采用：V形坡口：当60
94、时，eh=s；当60时，eh=0.75s。单边 V形和 K形坡口：当=455，eh=s-3； U 形、J 形坡口：eh=s。s 为坡口深度，即根部至焊缝表面（不考虑余高）的最短距离（mm ） ；为 V形、单边V 形或 K形坡口角度。当熔合线处焊缝截面边长等于或接近于最短距离s 时，抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以 0.9 。3 焊接制造3.1 常见焊接方法工艺要求3.1.1 焊条电弧焊工艺要求（定位焊）12 16目前常用此种焊接方法进行定位焊。以下是定位焊接的要求：（1） 焊条定位焊用的焊条应和正式焊接用的相同，焊前同样进行再烘干。不许使用费条或不知型号的焊条。（2） 位置双面焊且背面
95、须清根的焊缝，定位焊缝最好布置在背面；形状对称的构件，定位焊缝也应对称布置；有交叉焊缝的地方不设定位焊缝，至少离开交叉点50mm；定位焊缝应距设计焊缝端部 30mm 以上。（3） 焊缝尺寸定位焊的尺寸视结构的刚性大小而定，原则是：在满足转配强度要求的前提下，尽可能小一些。从减小变形和填充金属考虑，可缩小定位焊的间距。TB10212-1998铁路钢桥制造规范 规定，定位焊接的长度为50100mm，焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2。埋弧焊的定位焊尺寸和位置：板厚小于25mm 时，定位焊缝长5070mm，间距 300精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
96、- - -第 37 页，共 42 页500mm；板厚大于 25mm 时，定位焊缝长 70100mm，间距 200300mm。（4） 工艺施焊条件应和正式焊缝的焊接相同，由于焊道短，冷却快，焊接电流应比正常焊接的电流大 1520。对于刚度大或有淬火倾向的焊件，应适当预热，以防止焊缝开裂；收弧时注意填满弧坑，防止该处开裂。在允许的条件下，可选用塑性和抗裂性较好而强度略低的焊条进行定位焊接。 对于开裂的定位焊缝， 必须先查明原因， 然后再清除开裂的焊缝，在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。3.1.2 埋弧焊工艺要求12 5 16（1）打底焊道熔深大是自动埋弧焊的基本特点，焊接有坡口的对接接头时，为
97、保证能焊透但不至于烧穿，在接头根部焊接第一道焊缝，称为打底焊道。焊接方法可以是焊条电弧焊或二氧化碳气体保护焊。使用的焊条或填充焊丝必须使其焊缝金属具有相似于埋弧焊焊缝金属的化学成分和性能。打底焊道尺寸必须足够大，以承受住施工过程中所施加的任何载荷。焊完打底焊道之后，须打磨或刨削接头根部，以保证在无缺陷的清洁金属上熔敷第一道正面埋弧焊缝。如果打底焊道的质量符合要求， 则可保留作为整个接头的一部分。焊接质量要求高时，可在埋弧焊缝完成之后用碳弧气刨或机械加工方法将此打底焊道除掉。然后再焊上永久性的埋弧焊缝。（2）其它要求1）采用埋弧焊焊接的焊缝，应在焊缝的端部连接引弧、熄弧板（引板）；引板的材质、厚
98、度和坡口应与所焊件相同。引板长度不小于80mm；2）埋弧自动焊缝焊接过程中不应断弧，如有断弧则必须将停弧处刨成1：5 斜坡，并搭接 50mm 再引弧施焊，焊后搭接处应修磨均匀。3.1.3 二氧化碳气体保护焊工艺要求12 16（1）CO2气体纯度应不大于99.5，气体流量：细丝（小于1.6mm）短路过渡焊接时一般 515L/min，粗丝（大于 1.6mm）焊接时在 1020L/min。如果焊接电流较大，焊接速度较快，焊丝伸出长度较长或在室外作业，气体流量应适当加大。（2）如有要求可采用药芯焊丝焊接，具体工艺见相关标准。3.1.4 栓钉（螺柱）焊要求12 16（1）栓钉和保护瓷环规格符合现行国家标
99、准。（2）栓钉焊端和母材表面应具有清洁的表面，无漆层、轧鳞和油水污垢等。但允许有少量锈迹。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 38 页，共 42 页（3）质量控制。投产前应对所选的焊接工艺进行评定，通常是与生产相同的条件下对焊成接头作破坏性试验。如弯曲等。3.1.5 焊缝磨修和返修焊要求161杆件焊接后， 两端的引板或产品试板必须用气割切掉，并磨平切口， 不得损伤杆件；2垂直应力方向的对接焊缝必须除去余高，并顺应力方向磨平；3焊脚尺寸、焊坡或余高等超出规定的上限值的焊缝及小于1mm 且超差的咬边必须修磨匀顺；4焊缝咬边超过 1mm 或焊
100、脚尺寸不足时，可采用手弧焊进行返修焊；5应采用碳弧气刨或其他机械方法清除焊接缺陷，在清除缺陷时应刨出利于返修焊的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽；6焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延50mm；7用埋弧焊返修焊缝时，必须将焊缝清除部位的两端刨成1：5 的斜坡；8翻修焊缝应按原焊缝质量要求检验；同一部位的返修焊不宜超过两次。3.1.6 其它要求161焊工和无损检测人员必须通过考试并取得资格证书，且只能从事资格证书中认定范围内的工作。2焊接工艺必须根据焊接工艺评定报告编制，施焊时应严格执行焊接工艺，焊接工艺评定应符合相关标准。3焊接工艺宜在室内进行，环境湿度应小于80%；焊接低合金钢
101、的环境温度不低于5，焊接普通碳素钢不应低于0；主要杆件应在组装后24h 内焊接。4焊接前必须彻底清除等焊区域内的有害物，焊接时严禁在母材的非焊接部位引弧，焊接后应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅。5焊接材料应通过焊接工艺评定确定；焊剂、焊条必须按产品说明书烘干使用；焊剂中的脏物，焊丝上的油锈等必须清除干净；CO2气体的纯度应大于99.5%。6焊前预热温度应通过焊接性试验和焊接工艺评定确定；预热范围一般为焊缝每侧100mm 以上，距焊缝 3050mm范围内测温。7采用埋弧焊、 CO2气体(混合气体 )保护焊及低氢型焊条手工焊方法焊接的接头，组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有
102、害物，使其表面显露出金属光泽。清除范围应符合图3-1-1的规定。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 39 页，共 42 页3.2 焊接工艺评定16 17 18具体可参照GBT19866-2005焊接工艺规程及评定的一般原则 、TB10212-1998铁路钢桥制造规范附录C 和 DL/T868-2004电力行业焊接评定规程 。3.3 焊接残余应力与变形的控制5 12 133.3.1 控制焊接残余应力的工艺措施（1）采用合理的焊接顺序和方向1） 先焊接收缩量较大的焊缝，使焊缝能较自由的收缩。2） 焊缝交叉时，先焊错开的短焊缝，后焊直通长焊缝
103、，使焊缝有较大的横向收缩余地。3） 先焊在工作时受力较大的焊缝，使内应力合理分布。（2）降低焊缝的拘束度在焊接镶块的封闭焊缝或其它拘束度大的焊缝时，可采用反变形法降低焊件的局部刚度，从而减小焊缝的拘束度。（3）锤击焊缝可用头部带小圆弧的工具锤击焊缝，使焊缝得到延展，降低内应力，锤击应保持均匀适度，避免锤击过分，以防止产生裂缝。一般不锤击第一层和表面层。（4）局部加热造成反变形（加热减应区法）在焊接结构的适当部位加热使之伸长，加热区的伸长带动焊接部位，使它产生一个与焊缝收缩方向相反的变形。在加热区冷却收缩时，焊缝就可能比较自由地收缩，从而减少内应力。（5）采用线能量小的工艺措施和焊接方法，或强制
104、冷却措施。图 3-1-1 组装前的清除范围精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 40 页，共 42 页（6）预拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）。3.3.2 焊后降低或消除残余应力的方法有用机械力或冲击能的办法和热处理方法。具体工艺措施略。 3.3.3控制焊接变形的工艺措施（1）反措施当构件刚度过大 (如大型箱形梁等 ), 采用上述强制反变形有困难时， 可以先将梁的腹板在下料拼板时作成上挠的，然后再进行装配焊接（如桥式起重机箱形大梁）。在薄板上焊接骨架时，对薄板采用加热（SH法） 、机械预拉伸（ SS法） 、或者两者同时使用(SSH法
105、）使其伸长，然后再薄板上装配焊接骨架，薄板预拉伸和加热后再冷却所产生的拉应力可以有效地降低焊接应力防止失稳波浪变形。在薄板对接时也可采用在焊缝两侧一定距离处适当宽度上加热，使焊缝得到拉伸，从而减少压缩塑性变形， 降低残余内应力， 而消除波浪变形， 此法即为低应力无变形法 （LSND法） 。（2）刚性固定法对防止弯曲变形的效果远不如反变形法。但对角变形和波浪变形较有效。例如法兰面的角变形。焊接薄板时为防止波浪变形，在焊缝两侧紧压固定，加压位置应尽量接近焊缝并保持压力均匀。为此，可采用带一定挠度的压块或者采用琴键式的多点压块。（3）选用合理的焊接方法和规范选用能量比较集中的焊接方法，如CO2保护焊
106、、等离子弧焊代替气焊和手工电弧焊进行薄板焊接可减少变形量。焊缝不对称的焊件， 可通过选用适当的焊接工艺参数，在没有反变形或夹具的条件下，控制弯曲变形。在焊缝两侧采用直接水冷或水冷铜块散热，可限制和缩小焊接热场，减少变形。但对有淬火倾向的钢材应慎用。（4）选择合理的装配焊接次序把结构适当地分成部件，分别装配焊接，然后再拼焊成整体。使不对称的焊缝或收缩量较大的焊缝能自由地收缩而不影响整体结构。按照这个原则生产复杂的大型焊接结构既有利于控制焊接变形，又能扩大作业面，缩短生产周期。3.3.4 矫正焊接残余变形的方法(1) 机械矫正法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 41 页，共 42 页利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形，使两者互相抵消。(2) 火焰矫正法本法是利用火焰局部加热时产生压缩塑性变形，使较长的金属在冷却后收缩，来达到矫正变形的目的。(3) 强电磁脉冲矫正法（电磁锤法）其基本原理与电磁成形相同，不过反其道而行之，可以利用它来矫正变形。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 42 页，共 42 页
