合理焊接顺序在避免焊趾裂纹中的应用实例 2-2015 - 图文

第45卷第2期圆园15年2月耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻灾燥造援45晕燥援2Feb援圆园15杨永强1，常志国2，杨光1，王鹏3，郑春雷2

（1.中铁山桥集团有限公司，河北秦皇岛066205；2.燕山大学材料科学与工程学院，河北

秦皇岛066004；3.燕山大学里仁学院，河北秦皇岛066004）

通过实例介绍如何采用合理的焊接顺序来避免焊趾裂纹的产生。在焊接结构上，焊趾是主要的潜摘要：

扩展,最终沿深度方向贯穿板厚。焊趾裂纹的产生与焊在裂纹源。一些表面裂纹可能在焊趾上先后成核、

受到高应力的作用，同时还受到附加弯矩的作缝的受力状态有关。这种裂纹因位于焊缝的应力集中区内，

此外活马板的使用能够使焊缝自由收缩，用。合理的焊接顺序能够极大地减少焊缝中的残余应力和变形，

避免焊趾裂纹的产生。也可减小焊缝中的应力，

关键词：焊接顺序；焊趾裂纹；活马板；钢结构

TG源源B中图分类号：文献标志码：

10.7512/j.issn.1001-2303.2015.02.圆员DOI：

员园园员原圆猿园猿（圆园15）02原园园愿怨原园猿文章编号：

YANGYongqiang1，CHANGZhiguo2，YANGGuang1，WANGPeng3，ZHENGChunlei2渊1.ChinaRailwayShanhaiguanBridgeGroup.，Ltd.，Qinhuangdao066205，China；2.CollegeofMaterialsScienceandEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China；3.LirenCollegeofYanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China冤粤遭泽贼则葬糟贼院Theapplicationsofappropriateweldingsequenceforavoidingtoecracksareintroducedinthispaper.Weldtoeisthe

throughthewholeplatethickness.Thegenerationoftoecrackisrelatedtothestressstateofweld.Suchtoecrackslocateintheshrinkfreely，thusreducethestressinweld.Themeasuresintroducedinthispaperareverysimpleandeffectivetoavoidtoecracks.initialsourceofcrackinweldedsteelstructure.Somesurfacecrackmaynucleateatweldtoe,thenextendandultimatelypenetratestressconcentrationregion，sotheyaresubjectedtohighstressandadditionalbendingmoment.Theresidualstressanddeformationinweldcanbegreatlyreducedbyapplyingappropriateweldingsequence.Furthermore，theuseofmoveableclampscanlettheweld

Applicationsofappropriateweldingsequenceforavoidingtoecracks

运藻赠憎燥则凿泽院weldingsequence曰toecrack曰moveableclamp曰steelstructure

0前言

随着我国城市建设的高速发展，焊接钢结构产品被广泛应用于国民经济的各个领域中，并且日益

收稿日期院圆园14原03原31

（学士，主要从事材作者简介院杨永强1982—），男，高级工程师，

料焊接方面的工作。

大型化、复杂化。在焊接结构上，焊趾是主要的潜在

裂纹源之一。在疲劳载荷的作用下，一些表面裂纹可能在焊趾上先后成核、扩展，最终沿深度方向贯穿板厚[1-2]。焊趾裂纹的产生与焊缝的受力状态有关，如何减小焊接应力已经成为大型钢结构制造过程中必须要考虑的问题。焊接顺序对残余应力和变

耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻窑89窑焊接工艺

形产生的影响极大，因此质量要求较高的焊接结构要求在焊接工艺流程中安排合理的焊接顺序[3-6]。

1焊趾裂纹出现位置

本研究中焊趾裂纹发生在某一桥梁钢结构中，

在内支撑下连接板与内腹板之间的立位焊缝上，

如图1所示。

图1焊趾裂纹位置立体示意

2焊趾裂纹检测

通过对图1箭头处进行磁粉检测，

发现下连接板与内腹板之间的立位焊缝顶部存在表面焊趾裂纹，如图2a所示。通过进一步打磨，观察到裂纹垂直

向下扩展，深度约为5mm，如图2b、图2c所示。

3原始焊接顺序及裂纹形成原因

由于内斜撑的上下连接板与上横梁、

下横梁及内腹板之间的焊缝为T形熔透焊缝，并且内斜撑的重心在下连接板之外，所以需要将其通过定位焊缝

牢固定位在内腹板与上横梁上。

正式焊接时，由于下连接板高度低，焊工首先进行施焊。按照先焊接收缩量大的原则首先施焊立位焊缝，再焊接下连接板与下横梁之间的横位焊缝。由于内斜撑已经被定位焊固定，使得焊缝不能自由收缩，从而在焊缝中形成拉应力。

上连接板的厚度达到30mm，并且长度为下连

接板的两倍。将其焊接完毕后，

其焊缝收缩产生的应力通过内斜撑传递到下连接板上，

使得下连接板与内腹板之间的立位焊缝上再次产生拉应力，

从而在焊趾部位产生表面裂纹。这种裂纹因位于焊缝的应力集中区内，受到高应力的作用，同时还受附加弯矩的作用。因此，焊趾裂纹对结构安全性的危害远远大于非应力集中区相同尺寸的表面裂纹，此裂纹在疲劳载荷作用下，在此形核、扩展,最终沿深度

方向贯穿板厚，造成结构件的破坏[7-8]。

因此有必要通过合理的焊接顺序来减少焊缝的应力状态，从而

90窑耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻第源5卷

a磁粉检测

b打磨后正视图

c打磨后侧视图图2

焊趾裂纹检测及打磨

避免产生此类裂纹。

4

4.1焊定趾裂纹位上连接的板

解决措施

4.2

将上采用活马板固定连接板通过定位焊下缝固连接定在上板

横梁上。

将内斜撑上连接板通过定位焊固定在上横梁

上，其下连接板通过3组活马板固定，如图3所示。

活4.3马位焊接于下上连连接板接两板侧与，

呈上横对称梁分布之间。焊缝

上连接板厚度大，焊接时要根据坡口状态进行

合理的分布焊道熔敷顺序。焊缝坡口如图4所示。首先焊接大坡口侧至焊缝将坡口填平，然后采用碳弧气刨在小坡口侧清根。在将气刨面打磨干净之后，开

窑焊接工艺杨永强等：合理焊接顺序在避免焊趾裂纹中的应用实例第2期图3

内斜撑下连接板活马位置示意

始在小坡口侧施焊，焊接至有一定加强的焊脚。

最后焊接大坡口侧的加强焊脚。这样的熔敷顺序能够极大地减少焊接角变形及焊接收缩量，减小了下连接板处活马板的受力状态。

图4内斜撑上连接板与上横梁之间坡口

由于下连接板依靠活马板固定，焊接时内斜撑

可以自由向上及向右移动，其焊接收缩不会对图14.4

箭头位焊接置的焊下缝连产生接板

影响。

遵守收缩量大的焊缝先施焊的原则，首先施焊下连接板与内腹板之间的焊缝，焊缝熔敷顺序同上。到焊缝具备一定强度之后，拆除全部活马板，减少因活

马板而产生的焊缝接头，也可以得到成形良好的焊缝

盖面。最后焊接下连接板与下横梁之间的焊缝。

5采用措施前后的对照

未采用活马板之前，

超过50%的焊趾部位产生了表面裂纹。采用上述焊接顺序及活马板之后，

此类焊趾裂纹常发区域的磁粉探伤合格率为100%。

6结论

针对桥梁结构中下连接板、

下横梁、内腹板、上连接板、上横梁间的焊接，在下连接板处采用活马板，先完成较厚较长的上连接板焊接。通过这些措施有效减少了下连接板处的拘束和焊接应力，避免了其焊趾裂纹的产生。

[1]参考王文献：

[2]纹韩深立君度尺，张寸玉分凤析，

霍立兴，等.给定寿命下的焊趾疲劳裂崔[J].维成，应力力等.型学学接头报焊，1994趾表（面6）裂纹：101-106.

应[3]度[4]

田因芸子，黄的小简平化计，

算方法[J].中国造船，2006（3力强周锡接广唐涛.，焊接刘雪结构[M].北京：机械工业出版社），：1982.1-11.[5]

赵变伟形兴的.T预测松字形[J].，闫焊缝焊接德俊的焊接学，报等顺，.2009顶板焊接顺序优化减小焊

序先（焊9）支：109-113.缝后焊干缝[J].焊

[6]接技术，轮姬田焊接书得锡唐应，2008方.焊力洪（趾的渊2）影响，刘：61-62.

裂纹[J].雪松在疲劳机械工程，等.焊接载荷下学顺的报序[7]

，扩2005对混展[J].（流8）式焊接：224-227.

水轮机转

1981（9学报，

[8]王天津立君）大学学.：焊85-95.

缝几报，1997何对（焊11趾）：疲劳735-740.

裂纹扩展行为的影响[J].

耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻窑91窑

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