钢结构基础知识系列讲座(二).doc

`钢结构基础知识系列讲座(二) 钢桥及钢结构熔焊的一些基本理论 主讲人 彭月燊（教授级高工） 2010.4 目 录  前 言 （一）焊接的方法及选择（二）焊接材料选用的原则（三）焊接热过程（四）低合金钢熔焊焊接接头（五）层状撕裂 前 言 大跨度铁路钢桥的焊接从九江长江大桥开始的十多年来快速发展，上世纪80年代，整体节点在大跨度钢桥的采用，标志着钢桥的焊接大量的应用。近年来，钢桥的工地焊接也开始出现，个别公路钢桥采用了全焊结构。 对于钢结构设计和制造人员，迫切需要更多的了解和掌握焊接结构的设计和焊接工艺方面的基础知识，与焊接专业的技术人员一道把钢桥的焊接技术不断推向前进 本讲的内容是针对长期从事钢结构制造的非焊接专业人员而设定的，在具有一定焊接知识的基础上，对某些基础理论方面作专题的阐述，以达到提高的目的。 主讲人是非焊接专业人员，但有机会较多的接触到焊接这门领域，说讲述的内容认为是一位成熟的钢结构设计和制造技术人员应该掌握的基础知识 。 （一） 焊接的方法及选择 1. 焊接方法的分类及钢结构常用焊接方法。 1.1 焊接方法的分类 根据母材是否熔化将焊接方法分为熔化焊、压力焊、钎焊三大类。 熔化焊 利用一定的热源，使构件的被连接部位局部熔化成液体，然后再冷却结晶成一体的方法。 如：电弧焊、气焊、电渣焊、激光焊等属这类。 压力焊 利用摩擦、扩散和加压等物理作用克服两个连接表面的不平度，除去氧化膜及其它污染物，使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现连接的方法。 如冷压焊、电阻对焊、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊等属这类。 钎焊 采用熔点比母材低的材料作钎料，将焊件和钎料加热至高于钎料熔点但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料充满接头间隙，熔化钎料润湿母材表面，冷却后结晶形成冶金结合的方法。 如火焰钎焊、感应钎焊等属这类 。 1.2 钢桥及钢结构常用的焊接方法——电弧焊 （1） 电弧焊可分为： 熔化极电弧焊——本讲讲述的焊接方法 手工电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊（GMAW）、CO2焊、螺柱焊。这是钢结构用的最多的焊接方法。 非熔化极电弧焊有： 钨极氩弧焊（GTAW）、等离子弧焊、氢原子焊 （2）常用焊接方法的比较 手工电弧焊 优点：应用灵活、方便、适用性最强、设备简单 缺点：生产率低、劳动强度打、对焊工技术水平的依赖性强、对焊工健康影响大。 埋弧自动焊 优点：熔敷速度集熔透能力打，焊接生产率高，焊接质量稳定，劳动条件好，对焊工技术水平依赖小。 缺点：一般情况下只能进行平焊和船形焊。 熔化极气体保护焊 常用的熔化极气保焊有CO2焊，惰性气体焊（MIG）、活性气保焊(MAG) CO2气保焊是利用活性气体CO2作保护的一种电弧焊，它使焊接区与空气隔离，防止氮气对熔化金属的又喊作用，是一种生产率高，成本低的焊接方法 惰性气保焊常用氩气做保护气体，它比空气重25%，既不与金属化学反应，又不溶于液体金属的焊接方法。焊接生产率高 。 2 .焊接方法的选择 不同焊接方法对接头类型、焊接位置的适应能力是不同的。 如手工电弧焊对各种接头和焊接位置均能适应； 埋弧焊对各类接头能适应，但不能用于立焊、仰焊； CO2气保焊熔滴采用短路过滤适合于各种接头和各种焊位。 焊接方法对焊缝外观质量也有很大区别，埋弧自动焊、氩弧焊有较好的焊缝外观。手工焊成型较差。 根据设计条件和接头类型，工厂合理选择焊接方法，并满足接头力学性能的要求。这是焊接工艺评定的基本要求。 （二） 焊接材料选用的原则 1.等强原则 焊缝金属的实际强度值不低于所焊母标标准值的下限值。 在钢桥结构中，采用等强原则选择焊接材料，用屈服强度和抗拉强度同时考核 。 2.等韧性原则 要求焊接接头，无有不低于母材的韧性。 母材强度等级越高，焊接接头产生脆性断裂的危险越大。 缺口冲击不能真实反映韧性水平，正确评定钢材和焊缝金属的韧性，但是一种比较简单的试验方式。 钢桥焊接接头一般要求与基材等韧。 3.焊接方法对焊材冶金特点的影响（对低合金钢焊接） 手工电弧焊 优先选用碱性焊条，脱氧，脱硫比较完全，合金元素的过度系数较高，焊缝金属含氧量较低，抗裂性和力学