17-新疆某钢厂钢结构厂房工程施工组织设计(6)

2、熔深过大 2、熔深不足 3、飞测多 3、容易夹渣 4、渣的覆盖恶化，焊道外观粗糙 4、焊道管窄，余高大 5、焊条红热 5、焊条熔化速度慢 6、焊条熔化速度过快 6、易产生冷裂纹 7、焊区过热脆化

8、容易产生热裂纹、气孔 9、焊接中引起药皮脱落

焊接电流的选择还应与焊条直径相配合，直径大小主要影响电流密度。一般按焊条直径的4 倍值选择焊接电流，但立、仰焊位置时宜减少20%。焊条药皮的类型对选择焊接电流值有影响，主要由于药皮导电性不同，如铁粉型焊条药皮导电性强，使用电流较大。 下表所示为不同焊条种类、直径时焊接电流选择范围。 不同焊条种类、直径时焊接电流选择范围 焊条 种类 焊接 位置 焊条直径/mm 2.6 50～85 40～70 65～100 50～90 55～95 50～90 3.2 80～130 60～110 4.0 5.0 6.0 6.4 7.0 300～370 310～390 120～180 170～240 240～180 100～150 130～200 F 钛铁矿型 （EXX01） V.OH.H F 钛钙型 （EXX03） V.OH.H F 氧化钛型 （EXX13） V.OH.H 低氢型 F （EXX16） V.OH.H （EXX15） 铁粉氧 F.H 化钛型 （EXX24） 铁粉低氢 F.H 型 （EXX28） 100～140 140～190 200～260 250～330 80～130 110～170 140～210 80～130 70～120 125～175 170～230 230～300 240～320 100～160 120～200 300～380 50～85 90～130 130～180 180～240 250～310 50～80 80～115 110～170 150～210 130～160 180～220 240～290 350～450 140～180 180～220 240～270 270～300 290～340 （4）焊接速度

焊接速度太小时，母材易过热变脆，焊缝过宽；焊接速度太大时，焊缝很窄，也会造成夹渣、气孔、裂纹等缺陷。一般焊接速度的选择应与电流相配合。 （5）运条方式

手工电弧焊时的运条方式有直线形式及横向摆动式。横向摆动方式还分螺旋形、月牙形、锯齿形、八字形等，均由焊工掌握控制焊道的宽度。但要求焊缝隙晶粒细密、冲击韧性较高时，宜指采用多道、多层焊接。

（6）焊接层次 无论是角接还是坡口对接，均要根据板厚和焊道厚度、宽度安排焊接层次以完成整个焊缝。多层次焊时，回火作用可改善接头的组织和力学性能 3)焊缝缺陷产生原因及改进、防治措施（见下表） 缺陷类别 原因 改进、防治措施 气孔 焊条未烘干或烘干温度、时 间为足 焊口潮湿、有锈、油污等 弧长太大、电压过高 电流太小、熔池温度不够，渣不易浮出 电流太大 电压过高 电流太小 电流太小 焊速太快 按焊条使作就明的要求干； 用钢丝刷和布清理干净，必要时用火焰烤 减小弧长 加大电流 减小电流 减小电压 加大电流 加大电流 加快焊速 减慢焊速 夹渣 咬边 熔宽太大 未焊透 焊瘤 表面波纹粗 焊缝表面凸起太大 电流太大、焊速太慢 注：酸性焊条（钛型、钛钙型 、氧化铁型药皮）一般烘干温度为100～120

℃，保温时间为30～60min；碱性焊条（低氢型药皮）一般为烘干温度为300～400 ℃，保温时间60～120min 如加热温度取高值，则保温时可取低值。 2、焊接应力与变形的控制 1）焊接变形的控制措施:

（1）减少焊缝截面积。在得到完好、无超标缺陷焊缝的前提下，尽可能采取较小的坡口尺寸（角度和间隙）。

（2）对屈服强度345Mpa 以下和淬硬性不强的钢材采用较小的热输入，尽可能不预热或适当降低预热、层间温度；优先采用热输入较小的焊接方法，如CO2 气体保护焊。 （3）厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊。

（4）在满足设计要求情况下，纵向加强板和横向加肋的焊接，可采用间断焊接法。 （5）采用双面对称坡口，多层焊采用与构件中和轴对称的焊接顺序，如图2-1 所示

（6）T 形接头板厚较大时，采用开坡口角对接焊缝。 （7）采用焊前反变形方法，控制焊后的变形。 （8）采用刚性夹具固定法，控制焊后的变形。 （9）采用构件预留长度法，补偿焊缝纵向收缩变形。如H 型钢纵向焊缝每米长可预留0.5～0.7mm 每对横肋对应的型钢长度可预留0.5mm。采用预留周长法，补偿圆柱管构件的焊缝纵向及横向收缩变形，如板厚>10mm 时，每个纵向及环向焊缝预留2.0mm。

（10）对于长构件的扭曲，主要靠提高板材平整度和构件组装精度。坡口角度和间隙准确，电弧的指向或对中准确，焊缝角变形、翼板和腹板纵向变形沿构件长度方向一致。

（11）设计上要尽量减少焊缝的数量和尺寸；合理布置焊缝，焊缝位置尽可能靠近构件中性轴，布置与构件中性轴相对称，并避免焊缝密集。

（12）对于焊缝较多的构件，组焊或结构安装时，要采取合理的焊接顺序 2）焊接残余应力的控制措施 （1）减少焊缝尺寸。 （2）减小焊接拘束度。

（3）采取合理的焊接顺序。密集焊缝施焊的原则为：根据构件形状和焊缝布置，采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊拘束度较小而能自由收缩的焊缝。

（4）“H”型梁拼接时，一般翼缘板的厚度大于腹板，需按图3-14所示顺序焊接，即先焊翼缘板（焊缝①），后焊腹板（焊缝②）。必要时，把翼缘与腹板之间的的角焊缝（制造厂焊接）预留一段（300～500mm），待翼缘板和腹板拼焊完成后再施焊（焊缝③）

（5）在“H”型柱拼接时，一般先由两名焊工同时焊接两翼板，后焊腹板。若翼板与腹板厚度相近，应该采取翼缘和腹板同时对称焊接的措施，控制变形和焊缝应力，见3-16a。箱形柱的拼接采用四面对称焊接，能最有效地控制应力，见图3-16b。但由于连接板的障碍和焊工数量等原因，往往仅采用两人相对依次焊接的顺序见3-16c。

（6）对于大型结构宜采取分部组装焊接，结构各分部分别进行矫正后，最后总装焊接。 （7）降低焊件刚度，创造自由收缩的条件。 3)焊接裂纹的防治措施 （1）热裂纹的防治措施

a、控制焊缝化学成分①降低母材及焊接材料中形成低熔点共晶物即易于偏析的元素，如S、P 含量；②降低碳的含量；③提高Mn 含量，使Mn/S 比值达到20～60。

b、控制焊接工艺参数、条件 ①控制焊接电流和焊接速度，使各焊道截面上部的宽度和深度比值（称为焊缝成形系数B/H）达到1.1～1.2，.见图3-17。②避免坡口和间隙过小，使焊缝成形系数太小。③焊前预热。④合理的焊接顺序。

图3-17焊接坡口角度和间隙对热裂纹产生影响 4）防治冷裂纹产生的具体措施

（1）焊前预热和焊后缓冷，能改善焊接接头的组织，降低热影响 区的硬度和脆性，起到减少焊接应力的作用。

（2）选择合适的焊接材料，如选用碱性低氢型焊条，在焊前将焊条烘干，并随用随取。在焊前，应仔细清除坡口周围的水、油、锈等污物。

（3）选择合适的焊接规范。尤其是焊接速度要合适。速度太快，易形成淬火组织；速度太慢，会使热影响区变宽；都会促使生产冷裂纹。在焊接时，应采用合理的装配和焊接顺序，以减小焊接残余应力。

（4）焊后及时进行清除应力热处理和去氢处理，消除残余应力，氢充分逸出。所谓去氢处理，一般指焊件焊后立即在200～350℃温度下保温2～6h，然后缓冷。 5）再热裂纹 （1）再热裂纹的形成 再热裂纹是指焊后焊件在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或其他加热过程）而产生的裂纹。高温下工件的焊件，在使用过程中也会产生这种裂纹。尤其是含有一数量的Cr、Mo、V、Ti、Nb 等合金元素的低合金高强度钢，在焊接热影响区有产生再热裂纹的倾向。

再热裂纹一般位于母材的热影响区中，沿晶界开裂，在粗大的晶粒区，并且是平行于熔后线分布。

（2）防止再热裂纹产生措施

a、焊前工件应预热至300～400℃，且应采用大规范进行施焊。

b、改进焊接接头型式，合理地布置焊缝，如将V 型坡口改为U 型坡口等；

c、选择合适的焊接材料。在满足使用要求的前提下，选用强度低于母材的焊接材料，在消除应力热处理的的过程中，焊缝金属首先产生变形，防止再热裂纹的产生。

d、合理选择消除应力热处理的温度和工艺。比如：避开再热裂纹敏感的温度，加热和冷却尽量慢，也可以采用中间回火。 6）层状撕裂的起因及防治措施 （1）层状撕裂的起因 一般产生于T 形和十字形角焊接头的热影响轧层中,见图3-18a);有的起源于焊根裂纹，见图3-18b），或板厚中心，见图3-18c）。起源于对接接头焊趾裂纹向板厚方向轧层间扩展的情况图3-18d）则较少见

图3 - 1 8 T 形接头层状撕裂的部位和形态

（2）层状撕裂的影响因素 其最主要的影响因素是钢材的含硫量。也与钢材本身的延性、韧性有关，而钢材的碳当量越高，层状撕裂越敏感。焊缝扩散氢含量会促使层状撕裂的扩展，对于起源于焊根或发生于热影响区附近的层状撕裂，扩散氢则起了间接却重要的影响作用。 （3）层状撕裂的防治措施

a、控制钢材的含硫量。国内、外钢材产品标准已把厚板的含硫量分为三个质量等级，对应于钢材的厚度方向的抗拉性能以断面收缩率ψz 为表征，表3-18 所示为我国现行标准《厚度方向性能钢板》（GB5313-85）规定的钢材含硫量不同级别与断面收缩率ψz 的对应的关系。一般板厚40mm 以下钢材ψz 平均值不小于15%时，即有较好的抗层状撕裂能力。随着接头拘束度的增加，所需的ψz 值相应提高，见表3-19 所示。 表3-18 钢材厚度方向性能级别及其含硫量、断面收缩率ψz 值

级别 Z15 Z25 Z35 含硫量（%） 断面收缩率ψz（%） 不大于 0.01 0.007 0.005 三个试样平均值不小于 15 25 32 δ/mm δv=25 δH=20 δv=40 δH=30 δv=δH=20 δv=δH=40 单个试样值不小于 10 15 25 RF/（Nmmˉ2） 5000 12000 10000 20000 Ψz（%） 10 20 15 25 表3-19 要求的ψz 与RF 的关系 接头形式 T 型接头（部分焊透） T 型接头（完全焊透） 十字形接头（部分焊透） 十字形接头（完全焊透） b、用合理的节点设计。如图3-19 所示。采用合理的节点形式预防层状撕裂的发生。

图3 - 1 9 T 形、十字形角接接头防止层状撕裂 的设计原则

注： 箭头所指方向抗层状撕裂的接头 c、采用合理的焊接工艺

①、双面坡口时，宜采用两侧对称多道次施焊；

②、宜采用适当小的热输入多层焊接，但淬硬倾向强的钢材不宜采用过小的热输入； ③、用塑性过渡层即先用低强度的焊条在坡口内母材板面上焊过渡层。然后再焊连接焊缝的方法，见图3-20

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