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关于钢结构焊接的几个基本概念  

2014-09-03 18:05:03|  分类: 土木工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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焊缝质量等级

焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、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、在需要进行疲劳计算的构件中,凡对接焊缝均应采用熔透焊,其质量等级为:作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T型对接与角接组合焊缝,受拉时为一级,受压时应为二级;作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。

2、不需要计算疲劳的构件中,凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透,其质量接等级当受拉时应不低于二级,受压时宜为二级。

3、不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接焊缝,以及搭接连接采用的角焊缝,其质量等级为:

1)对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构,焊缝的外观质量标准应符合二级;

2)对其它结构,焊缝的外观质量标准可为三级。

4、 一级焊缝要求全部做探伤检查。二级焊缝要求部分(20%)作超声波探伤检查。三级焊缝只要求外观检查和尺寸检查。

全熔透焊和部分熔透焊

完全熔透焊缝CJP(Complete Joint Penetration)即两个母材通过焊接完全连接起来,熔透达100%,CJP焊缝大多要求做RT或UT的。 完全熔透PJP(Partial Joint Penetration)即两个母材通过焊接没有完全连接起来,熔透达到或接近70%,一般指的是角焊缝,可留根1/3板厚。

焊缝与母材的强度配合问题

焊缝和母材的强度配合可用焊缝强度匹配系数S=(σb)w/(σb) b来表示。它是表征焊接接头力学性能非均匀性参数之一,焊缝强度(σb)w与母材强度(σb) b之比大于1,称为超强匹配,等于1称为等强匹配,小于1称为低强匹配。传统的观念及有关的规定大多主张等强匹配或超强匹配,认为焊缝的强度高一些更为安全。

然而,从冶金因素、熔合比和力学上的拘束强化效果等方面考虑,焊接接头的强度和断裂行为不同于均匀材料,等强或低强匹配的焊接接头完全可以达到与母材等强的效果;从焊接接头的强度韧性组合、防止焊接冷裂纹的出现以及简化工艺过程角度考虑,等强或低强匹配的焊接接头明显优于超强匹配的焊接接头。

另外,由于焊缝金属和母材的强度都在一定的范围内变化,具有一定的随机性,即使工艺设计时确定为某一强度匹配方式,在实际焊接生产过程中也存在与工艺设计相悖的情况,也就是说对于低强匹配或等强匹配的焊接接头,在实际工程中存在着等强匹配或超强匹配的可能性。

焊接接头强度一般不低于母材。

焊缝金属是由母材和焊条(丝)熔化形成的熔池冷却结晶而成的。焊缝金属在结晶时,是以熔池和母材金属的交界处的半熔化金属晶粒为晶核,沿着垂直于散热面方向反向生长为柱状晶,最后这些柱状晶在焊缝中心相接触而停止生长。由于焊缝组织是铸态组织,故晶粒粗大、成分偏析,组织不致密。但由于焊丝本身的杂质含量低及合金化作用,使焊缝化学成分优于母材,所以焊缝金属的力学性能一般不低于母材。 

但是焊接接头常常有气孔,未焊透等焊接缺陷存在,所以除非经过探伤发现没有问题,焊接接头发生破坏的可能性总是比母材要大。

另外,除非对焊缝施以超声锤击,磨削加工等强化手段,否则由于表面质量缺陷等各种原因,焊接接头的疲劳强度是远远低于母材的。在不重要的场合,焊接接头的疲劳强度一般可大致取成母材的60%。

清根

焊后清根主要针对中厚板双面焊接时,由于通常正面焊接时背部成型不好,可能存在未焊透,未融合等情况,进行背面焊接时需要将可能存在的缺陷清理掉,同时充当开坡口的功能,使得背面焊接成型良好,焊接质量得到更好的保证,要求高的还需要在清根后进行PT或MT检查,防止夹渣等缺陷。清根一般的两种方法,打磨和碳弧气刨。

碳弧气刨:将碳棒作电极,与被刨削的金属间产生电弧将金属加热到融化状态,然后用压缩空气把融化的金属吹掉。(不过这时母材表面由于高温作用很容易产生了一层渗碳层,具有很高的淬硬倾向,需要进行砂轮打磨将其彻底磨除,避免直接进行施焊,否则这部分焊缝填充金属的机械性能的硬度提高、韧性下降,很容易留下隐患。)清根时需注意含碳量高的钢材或高强钢以及马氏体不锈钢等易产生焊接裂纹的钢材,气刨时应磨除2-3mm的渗碳层,防止气刨增碳产生焊接裂纹。

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