钢结构焊接规程宣讲课件

1、宣 贯 讲 稿l与国际先进同类规范接轨（主要针对美国焊接规范 AWS D1.1），并能在重大建筑钢结构工程中应用。 1. 扩大适用范围，符合现代建筑钢结构的发展现状和趋势；2. 全面丰富规程的技术内容，提高整体技术水平；3. 提高规程的实用性和可操作性。 1.0.2 本规程适用于桁架或网架桁架或网架( (壳壳) )结构、多层结构、多层 和高层梁和高层梁- -柱框架结构等工业与民用建筑和一柱框架结构等工业与民用建筑和一 般构筑物的钢结构工程般构筑物的钢结构工程中，钢材厚度大于或等于3mm的碳素结构钢和低合金高强度结构钢碳素结构钢和低合金高强度结构钢 的焊接。适用的焊接方法包括手工电弧焊气手工电弧

2、焊气 体保护焊、自保护焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊、自保护焊、埋弧焊、电渣焊、气电立焊、栓钉焊及相应焊接方法的组合电立焊、栓钉焊及相应焊接方法的组合。2.0.1 建筑钢结构工程焊接难度可分为一一般、较难般、较难和和难难三种情况。施工单位在承担钢结构焊接工程时应具备与焊接难度相适应的技术条件,建筑钢结构工程的焊接难度可按下表区分。表表2.0.12.0.1 建筑钢结构工程的焊接难度区分原则建筑钢结构工程的焊接难度区分原则节点复杂程度和拘束度 板厚（mm） 受力状态 钢材碳当量1Ceq(%) 一般简单对接、角接，焊缝能自由收缩 t30 一般静载拉、压 0.38较难复杂节点或已施加限制收缩变形的措施

3、30t80 静载且板厚方向受拉或间接动载 0.380.45 难复杂节点或局部返修条件而使焊缝不能自由收缩t80 直接动载、抗震设防烈度大于8度 0.45 注：1按国际焊接学会（IIW）公式，Ceq（%）=C+ （%）（适用于非调质钢） 焊接难度焊接难度 影响因素Mn/6+Cr+Mo+V/5+Cu+Ni/15Q235及Q345钢通常Ceq在0.38%以下，Ceq=0.380.45%包含了强度等级比Q345更高的较难焊的钢号，Ceq0.45%则为难焊的特殊钢号； 受力状态的区分原则上参照有关设计规程，直接动载指构件承受动载需要按疲劳设计、验算的情况； 板厚的分级按照目前国内建筑钢结构中厚板的一般使

4、用情况，将 30 mm与80mm 作为较难焊与难焊的分界，实际上是一种大致的区分； 节点拘束度分类是根据结构构件实际情况并美国钢结构焊接规范AWS D1.1的区分方法一致； 目前国际上有多种碳当量计算公式，在此采用了使用较为广泛的国际焊接学会公式。 施工企业在承接钢结构工程时应具备与焊接难度相适应的装备、技术、人员、检验与试验条件、质量保证和管理体系等。2.0.4 钢结构工程焊接制作与安装单位应具备下列条件制作与安装单位应具备下列条件 6 应具有与所承担工程的结构类型相适应的与所承担工程的结构类型相适应的企业钢结构焊接规程、焊接作业指导书、焊接工艺评定文件等技术技术文件文件； 行业规程是通用性

5、的，施工企业必须根据产品的定位、承接工程结构的类型和企业自身的设备、工艺条件进行焊接工艺评定，编制企业的焊接规程、作业指导书以指导生产施工。特别是资质等级高的企业其规程的技术水平应高于行业标准，其产品质量标准才可能严于国家规范。 7 特殊结构或采用屈服强度等级超过390MPa的钢材、新钢种、特厚材料及焊接新工艺的钢接构工程的焊接制作与安装企业应具备焊接工艺实验室和相应的实验人员具备焊接工艺实验室和相应的实验人员。 特殊钢结构中焊接接点设计复杂，使用特厚材料时接头拘束度大。屈服强度等级超过390MPa的钢材或新钢种其焊接性往往较差，在进行工艺评定前必须进行一些焊接性试验项目，如斜Y形抗裂试验、最

6、高硬度试验、层状撕裂敏感性试验，以便制订初步的焊接工艺。 是否具备焊接工艺实验室和相应的实验人员，应是钢接构工程的焊接制作与安装企业资质等级的一项重要指标。 3.0.1 建筑钢结构用钢材及焊接填充材料的选用应符合设计图的要求，并应具有钢厂和焊接材料厂出具的质量证明书或检验报告；其化学成分、力学性能和其它质量要求必须符合国家现行标准规定。当采用其它钢材和焊接材料替代设计选用的材料时，必须经原设计单位同意。常常 用用 结结 构构 钢钢 材材 性性 能能牌号等级抗拉强度b(MPa)屈服强度S(MPa) 冲击韧性16(mm)50 100(mm)T()Akv(J)Q235A375 460 235205B

7、2027027C-2027DQ295A390 570295235B2034Q345A470 630345275B2034C034D-2034E-4027Q390 A490 650390330B2034034C-2034DE-4027Q420 A520 680420360B2034034CD-2034E-4027Q460 C550 720460400034D-2034E-4027注： 表中钢材力学性能的单值均为最小值； 为板厚60 100mm时的s值。 Q420、Q460钢材目前在建筑钢结构中还极少应用，本技术规程在各章节条文中 已适当顾及其特殊性，为其今后的应用留下空间。 GB 700-88

8、GB 700-79 Q235A Q235B A3 C2GB/T 1591-94 GB 1591-88Q23509MnV、09MnNb、09Mn2、12MnQ34512MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18NbQ39015MnV、15MnTi、16MnNbQ42015MnVN、14MnVTiRE 除了常规力学性能以外，根据建筑抗震设计规范GB50011-2001的规定，对于抗震设防烈度6度及以上地区的建筑，钢结构的钢材还要求： 1 钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小 于1.2； 2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20%; 3 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性

9、； 4 钢材的质量级别宜采用B级及以上等级。 按高层建筑结构用钢板YB 4104-2000选购能满足上述要求。 设计文件未作明确提出时，应符合设计规范的规定。 对检验报告的要求：材质单的炉、批号与进料相符，并须有生产厂质检部门公章。如由经销单位提供复印件须加盖原件存放单位印章。 焊接材料焊接材料焊接材料现行国家标准：碳钢焊条GB/T 5117-95低合金钢焊条GB/T 5118-95熔化焊用钢丝GB/T 14957-94埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 GB/T 5293-99低合金钢埋弧焊用焊剂 GB/T 12470-90气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝 GB/T 8110-95碳钢药芯焊丝 GB/

10、T 10045-01低合金钢药芯焊丝 GB/T 17493-98新型号EXXXX第一、二位数字第三位数字第四位数字对应老牌号熔敷金属抗拉强熔敷金属抗拉强度最小值（度最小值（MPa) 适用焊接适用焊接位置位置药皮药皮类型类型电流种类电流种类E4303、E5003、E5503420、490、540平、立、横、仰钛钙型交流或直流正、反接J422、J502、J552E4315、E5015、E5515、E6015420、490、540、590平、立、横、仰低氢钠型直流反接J427、J507、J557、J607E4316、E5016、E5516、E6016420、490、540、590平、立、横、仰低氢钾

11、型交流或直流反接J426、J506、J556、J606E4323、E5023420、490平、平角焊铁粉钛钙型交流或直流正、反接J426Fe、J506Fe、E4328、E5028420、490、平、平角焊铁粉低氢型交流或直流反接J426Fe、J506FeE5518、E6018540、590平、立、横、仰J556Fe、J606Fe 常用结构钢焊条型号表示方法常用结构钢焊条型号表示方法（GB/T 5117、5118-95）焊剂-焊丝型号FXXXX-HXXX第一位数字第二位数字第三位数字第四位数字对应焊剂老牌号熔敷金属抗拉强度 (Mpa)熔敷金属屈服强度 (Mpa)熔敷金属冲击功状态J渣系F4A0-

12、H08、 H08AF4A2-H08AF4P3- H08AF4P4- H08A415550330焊态 0-20-30-40 27/HJ431SJ301热处理SJ101F5A0-H08MnAF5A2-H10Mn2480 650400焊态 0-20-30-40 27/HJ431SJ301F5P3-H08MnMoAF5P4-H08MnMoA热处理SJ101F5004-H08A、H08MnAF5014-H08A、H08MnAF5021-H08MnA、H10Mn2480 650380焊态/ 硅锰型HJ431HJ430027-20硅钙型SJ301F5131(F5141)- H08MnMoA热处理-30(-4

13、0)27氟碱型SJ101F6004-H08MnA550690460焊态/硅锰型HJ431F6011-H10Mn2 、H08MnMoA027硅钙型SJ301F6021-H10Mn2 、H08MnMoA-20氟碱型SJ101F6131-H10Mn2 、H08MnMoA 热处理-3027氟碱型SJ101F6141-H10Mn2 、H08MnMoA-40 结构钢常用埋弧焊剂渣系分类及组分结构钢常用埋弧焊剂渣系分类及组分渣系代号（X）主要组分渣系CaO+MgO+MnO+CaF2 50%SiO2 20%CaF2 15%氟碱型CaO+ MgO+SiO2 60%硅钙型MnO+SiO2 50%硅锰型牌号化 学

14、成 分 (%)CMnSiMoVTi加入量SP H08A0.100.300.550.030.0300.030H08MnA0.100.801.100.070.0300.030H10Mn20.121.501.900.070.0350.035H08Mn2SiA0.111.802.10.650.950.0300.030H08MnMoA0.101.201.600.250.30.50.150.0300.030H08Mn2MoA0.060.111.601.900.250.50.70.150.0300.030H08Mn2MoVA0.060.111.601.900.250.50.70.060.120.150.03

15、00.030H10Mn2MoVA0.080.131.702.000.040.60.80.060.120.150.0300.030 Cr 0.20, Ni 0.30, Cu0.20l ER 49-1 熔敷金属冲击功不低于47J(室温) l 熔敷金属抗拉强度不低于490MPa,l 屈服强度不低于372MPal l ER 50-2熔敷金属冲击功：-30时不低于27J l -3 - 20时不低于27J l -4、 -5 不要求l -6、-7 -30时不低于27J l 熔敷金属抗拉强度不低于500MPa,l 屈服强度不低于420MPal ER 55-D2熔敷金属冲击功：-30时不低于27J l 熔敷金属

16、抗拉强度不低于550MPa,l 屈服强度不低于470MPal l l l 1 焊接材料熔敷金属的强度、塑性、冲击韧性均应高于母材标准规定的最低值，与母材焊接后其接头各项性能均应达到母材标准规定的最低值。埋弧焊时则是指焊丝和焊剂相匹配后的熔敷金属性能；2 不同强度级别钢材焊接时，对接接头按强度低的钢材选择焊材，T形接头应按腹板的强度选择焊材 ；3 Q235以上级别钢号采用强度相匹配的低氢型焊条；碳当量高于0.45，厚度超过100mm 的钢材组成拘束应力大的复杂节点可采用强度相匹配的超低氢焊条（可仅用于打底焊若干层）;4 由化学成分决定使用性能的钢材如耐候钢、耐火钢、不锈钢等，按化学成分选择专用焊

17、材； 5 焊条及药芯焊丝要根据焊接位置选择相应型号； 6 Q235、Q345钢手工电弧焊提高焊接熔敷效率可选用E4328Fe、E5028Fe（铁粉焊条）； 7 二氧化碳气保焊应选用冲击韧性与母材韧性等级相匹配的H08Mn2Si焊丝ER50-2、-3、-6、7用于Q345B、C和Q390B、C；Q420、Q460钢材应选用ER55-C1（含镍）； 采用药芯焊丝时应注意根据母材强度和构件的刚性、节点的拘束度选择药芯的碱度； 8 熔嘴电渣焊一般用H08Mn2Mo、H10Mn2焊丝配少量硅锰、硅钙型焊剂； 9 手工电弧焊和埋弧焊的焊材选配方法见下表： 钢材 结构特点节点复杂性板厚(mm) 电弧焊 焊条

18、埋弧焊焊剂-焊丝Q235轻型或一般钢结构简单对接、角接 25以下酸性焊条E4303硅锰焊剂-低碳钢焊丝F4A0- H08Q235B(C)重型或大跨度钢结构复杂节点 25以上碱性焊条E4315、E4316高硅高锰焊剂F5014(24)- H08A （HJ431） Q345B(C)一般、重型或大跨度钢结构各种节点80以下碱性焊条E5015、E5016高硅高锰焊剂F5014(24)- H08MnA（HJ431 ）或中硅中锰低氟焊剂如HJ350配H10Mn2Q345C(D)重型或大跨度钢结构复杂节点拘束应力大80以上碱性焊条E5515、E5516氟碱焊剂（SJ101）F5021(31)H08MnAQ3

19、90C(D) 各种结构各种节点所有板厚氟碱焊剂（SJ101） F5021(31)-H10Mn2Q420E6015、16F6031-H08MnMoA3.0.2 大型、重型及特殊钢结构的主要焊缝大型、重型及特殊钢结构的主要焊缝采用的焊接填充材料应按生产批号生产批号进行复验。复验应由国家技术质量监督部门认可的质量监督检测机构进行。 复验范围的界定：大跨度、重级工作制吊车梁及建筑安全等级为一级、二级结构中的一级焊缝和安全等级为一级结构中的二级焊缝（根据GB 50205-2001）。 复验的方法应按照焊接材料的标准规定。3.0.3 气体保护焊使用的二氧化碳气体应符合国家现行标准焊接用二氧化碳（HG/T2

20、537）的规定，大型、重型及大型、重型及特殊钢结构工程中主要构件的重要焊接节点特殊钢结构工程中主要构件的重要焊接节点采用的二氧化碳气体质量应符合该标准中优等品优等品的要求，即其二氧化碳含量（V/V不得低于99.9%99.9%，水蒸气与乙醇总含量（m/m）不得高于0.005%0.005%，并不得检出液态水。 二氧化碳气体保护焊作为一种高效优质焊接方法，其熔敷金属扩散氢含量和氢致裂纹的控制主要依靠气体中水份的控制，重型钢结构中厚板、特厚板的焊接目前已广泛应用了二氧化碳气体保护焊，特殊钢结构的复杂节点立焊甚至全位置焊接也已在应用，使用优等品控制气体含水量不得高于0.005%是为防止氢致裂纹，此要求也

21、符合AWS D1.1的规定； 该规程规定一等品二氧化碳含量（V/V）不得低于99.7%，合格品为99.5%。一等品的水蒸气与乙醇总含量（m/m）不得高于0.02%，合格品为0.05%。非重要接点的焊接可根据焊接裂纹敏感性程度采用一等品或合格品，如筋板或薄板的焊接。4.1.1 钢结构焊接节点构造，应符合下列要求： 1 尽量减少焊缝的数量和尺寸； 2 焊缝的布置对称于构件截面的中和轴； 3 便于焊接操作，避免仰焊位置施焊； 4 采用刚性较小的节点形式，避免焊缝密集和双向、三向相交； 5 焊缝位置避开高应力区； 6 根据不同焊接工艺方法合理选用坡口形状和尺寸。 节点设计原则： 焊接接头的残余应力不可

22、避免，板厚大于30 mm左右时，残余应力最大值可超过钢材的屈服极限(图5-37、5-39、5-40),应尽量降低焊接收缩应力的数值及应力集中系数，减少构件的变形；便于焊工操作，确保获得致密、优质的焊缝。图5-37 焊缝各截面中纵向应力的分布图5-39 横向应力沿板宽上的分布图5-40 厚板多层焊缝中的应力分布 焊接变形量的估算公式： 纵向收缩量（mm） L=k1 AWL/A 横向收缩量（mm） B=0.2 AW /+0.05b A 杆件截面积； AW 焊缝截面积； L 杆件长度； 板厚； b 跟部间隙； k1 焊接方法系数： 二氧化碳气体保护焊：k1 =0.043； 埋弧焊： k1 =0.07

23、10.076； 手工电弧焊： k1=0.0480.057。 角变形量（rad） =0.07 Bhf1.3/2 B 翼缘板宽度； 翼缘板厚度； hf 焊脚尺寸。 公式显示各方向焊接收缩量均与焊缝截面积成正比， 因此尽量减少焊缝的数量和尺寸是很重要的。 焊缝密集导致接头区残余应力叠加，焊缝交叉则产生三向应力使材质变脆，一般焊缝并列或交叉间距应大于200mm。板厚大时其间距还应增大，通常在焊缝交叉处设置圆弧形应力释放孔同时作为焊接过手孔。 仰焊时易产生缺陷，返修时造成复杂应力，且焊工培训费用高，在厚板结构中不宜采用。 双面双边对称坡口（X形）及单面、双边对称浅坡口（Y形）的拘束应力最小，单面双边或单

24、边坡口（V、L形）拘束应力最大。如果施工操作条件允许双面焊，设计承载条件允许部分焊透时，应尽可能采用双面、双边对称坡口及浅坡口部分焊透焊缝。 离构件中和轴越远的焊缝收缩力矩越大，造成的变形量越大，对称布置焊缝可使收缩力平衡以减少变形。4.2 焊接坡口的形状和尺寸(见规程) 所列的六个手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊全焊透和部分焊透坡口形状和尺寸表符合建筑钢结构构件组焊节点要求及大型钢结构制造厂生产线设备的条件,即一般不采用气割不易实现的U形坡口； 全焊透焊缝一般采用单面坡口加钢垫板形式以避免生产效率低下、劳动条件恶劣的清根作业和仰焊位置； 适当考虑工程实际情况，分别列出较大的装配条件下坡口尺寸精

25、度允许偏差； 综合了美国钢结构焊接规范和日本建筑学会标准的规定，与国际同类先进规范接轨。 坡口角度、间隙尽量小以满足减小焊缝截面和焊接收缩应力的要求； 4.3.1 全焊透的全焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝，双面焊时反面应清根后焊接双面焊时反面应清根后焊接，加垫板单面焊加垫板单面焊当坡口形状、尺寸符合本规程表4.2.24.2.4的要求时，可按全焊透计算。其计算厚度计算厚度h he e 应为坡口根部应为坡口根部至焊缝表面（不计余高）的最短距离至焊缝表面（不计余高）的最短距离。 焊缝的计算厚度是结构设计时焊缝承载应力计算的依据，不仅设计师而且工艺工程师也应了解各种接头焊缝的计算厚度，以免在施工中

26、引起混淆，影响结构安全； 斜角接头和圆管相贯接头的焊缝计算厚度与直角接头的区别尤其应予以关注。4.3.2 开坡口的部分焊透开坡口的部分焊透对接焊缝及对接与角接组合焊缝，其焊缝计算厚度he应根据焊接方法、坡口形状及尺寸、焊接位置不同，分别对坡口深度分别对坡口深度H H进行折减进行折减（图4.3.2）。各种类型部分焊透焊缝的计算厚度he应符合表4.3.2的规定。HHheHhethe(e)t(f)(d)H(c)(b)(a)tbhehethebtbhehetb he121222211H1图4.3.2 部分焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝计算厚度示意 V形坡口60及U、J形坡口,当坡口尺寸符合表4.2

27、.54.2.7的规定时，焊缝计算厚度he 应为坡口深度H 。示意图号 坡口形式焊接方法T（mm） () bp焊接位置焊缝计算厚度he (mm)(mm)(mm)4.3.2(a) I形坡口单面焊手工电弧焊311.5 全部 t-1 4.3.2 (b) I形坡口单面焊 手工电弧焊 3， 6T/2全部 t/24.3.2 (c) I形坡口双面焊 手工电弧焊3，6 T/2全部3t/44.3.2 (d) L形坡口 手工电弧焊6 4503全部H-3 表4.3.2 部分焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝计算厚度示意图号 坡口形式焊接方法T（mm） () bp焊接位置焊缝计算厚度he (mm)(mm)(mm)4.3

28、.2 (d) L形坡口 气体保护焊 645 03F,H H V,O 4.3.2 (d) L形坡口埋弧焊 12 60 06FHHH -3 4.3.2(e) (f) K形坡口 手工电弧焊8 45 03全部H1+H2-6 4.3.2(e) (f) K形坡口气体保护焊 12 4503F,H H1+H2 V,O H1+H2-6 4.3.2(e)(f) K形坡口 埋弧焊 20 6006F H1+H2续表4.3.2 部分焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝计算厚度4.3.3 搭接角焊缝及直角角焊缝搭接角焊缝及直角角焊缝的计算厚度he应分别按公式4.3.4-1、4.3.4-2计算（4.3.3）：图4.3.3 直

29、角角焊缝及搭接角焊缝计算厚度示意hhhfbfe 1 当间隙b1.5时，he=0.7hf （4.3.4-1） 2 2 当间隙当间隙 1.51.5b5b5时，时，he=0.7he=0.7（h hf f-b-b） （4.3.4-2） 塞焊和槽焊焊缝的计算厚度可按角焊缝的计算方法确定。4.3.4 斜角角焊缝的计算厚度斜角角焊缝的计算厚度h he e，应根据两面夹，应根据两面夹角角的大小取值：的大小取值： 1 =60135图4.3.4(a)、(b)、(c）： 当间隙b1.5时， he=hf/2sin/2 （4.3.4-3） 当间隙当间隙 1.51.5b5b5时时， he=hf-b/2sin/2 （4.3

30、.4-4） 式中： 两面夹角（）；hf 焊脚尺寸（mm）； b接头根部间隙（mm） 2 3060图4.3.4（d）：应将公式（4.3.4-3）、（4.3.4-4）所计算的焊缝计算厚度he减去相应的折减值Z。不同焊接条件的折减值Z应符合表4.3.4的规定； 3 3030：必须进行焊接工艺评定：必须进行焊接工艺评定，确定焊缝计算厚度。hfhf1(d)(c)(a)hfZhe6030hf2hhb1he1he2最小60最大135b2最大135100hfhfhh最小60hbbhh(b)hb6090be2f1f2f2f12e11f1f2hel图4.3.4 斜角角焊缝计算厚度示意l 两面夹角；b根部间隙；hf

31、焊脚尺寸；l he焊缝计算厚度； z焊缝计算厚度折减值。两面夹角 焊接方法 折减值Z（mm） 焊接位置V或O 焊接位置F或H 6045手工电弧焊 33药芯焊丝自保护焊 30药芯焊丝气体保护焊 30实芯焊丝气体保护焊 _04530 手工电弧焊 66药芯焊丝自保护焊 63药芯焊丝气体保护焊106实芯焊丝气体保护焊 _6表4.3.4 斜角角焊缝斜角角焊缝30306060时的焊缝计算厚时的焊缝计算厚度折减值度折减值4.3.54.3.5 圆钢与平板、圆钢与圆钢之间的焊缝计算厚度圆钢与平板、圆钢与圆钢之间的焊缝计算厚度应分别按下列公式计算：hf hf/2(a) 圆钢与平板(b) 圆钢与圆钢连接d1d2a图

32、4.3.5 圆钢与平板、圆钢与圆钢焊缝计算厚度示意 1 圆钢与平板连接（图4.3.5a）：he=0.7hf （4.3.5-1） 2 圆钢与圆钢连接（图4.3.5b）：he=0.1(d1+2d2)-a (4.3.5-2) 式中： d1大圆钢直径（mm）； d2小圆钢直径（mm）； a焊缝表面至两个圆钢公切线的距离(mm)。4.3.64.3.6 圆管、矩形管圆管、矩形管T T、Y Y、K K形相贯接头的焊缝计形相贯接头的焊缝计算厚度应根据局部两面夹角算厚度应根据局部两面夹角的大小，按相贯接的大小，按相贯接头趾部、侧部、跟部各区和局部细节情况分别计头趾部、侧部、跟部各区和局部细节情况分别计算取值。算

33、取值。管材相贯接头的焊缝分区示意见图4.3.6-1，局部两面夹角和坡口角示意见图4.3.6-2。全焊透焊缝、部分焊透焊缝和角焊缝的计算厚度应分别符合下列规定：DR(a)圆管和方管的匹配型连接RDbD（b）圆管和方管的台阶型连接tdbrtcdbtbtcbbtctbrb主 管趾 部 区 （ 细 节 A）侧 部 区 （ 细 节 B）跟 部 区 （ 细 节 D）转 角 部 过 渡 区 （ 细 节 B）转 角 部 过 渡 区 （ 细 节 C）（ 细 节 C范 围 ）（ 细 节 B范 围 ）(细 节 A范 围 )支 管趾 部 区侧 部 区过 渡 区 跟 部 区（ 细 节 D范 围 ）补充细节B与支管内壁线

34、相切点转角部过渡区（e） 相配的方管接头分区转角部过渡区趾部区（细节A）跟部区（细节D） 侧部区（相配的方管接头另见补充细节B）钝边0-2.5b（细节B）（细节C）l图4.3.6-1 圆管、矩形管相贯接头焊缝分区形式示意图4.3.6-2 局部两面夹角（）和坡口角（）示意1 1 全焊透焊缝的计算厚度全焊透焊缝的计算厚度 管材相贯接头全焊透焊缝各区的形状及尺寸细节应符合 图4.3.6-3要求，焊缝计算厚度应符合表4.3.6-1规定；0 则由 变化至90135当从 变化至 时，bh =t /2bh =t /2tbttbt=90-50h打底焊缝细节Dbh=40-15细节 Bt=150-90bD打底焊缝

35、=45-30hh从 到 的过渡CA细节=180-135b打底焊缝hh细节C=75-30hhbhhth按要求堆焊以保持he厚度值钝边1.5钝边1.5h =tb/2tb/2bbbbbbbh =t /2kkLekekekkkkkkhh图4.3.6-3 管材相贯接头完全焊透焊缝的各区坡口形状与尺寸示意（焊缝为标准平直状剖面形状） 1尺寸he、hL、b、b、见表4.3.6-1； 2最小标准平直状焊缝剖面形状如实线所示； 3可采用虚线所示的下凹状剖面形状； 4支管厚度tb16mm； 5hk：加强焊脚尺寸。表4.3.6-1 圆管圆管T T、K K、Y Y形相贯接头全焊透焊缝坡口尺寸形相贯接头全焊透焊缝坡口尺

36、寸及焊缝计算厚度及焊缝计算厚度坡口尺寸 趾部=180135 侧部=15050 过渡部分=7530 跟部=4015 坡口角度最大90 105时60 40 最小45 37.5；较小时1/2 较大时1/2 支管端部斜削角度 最大根据所需的值确定 最小10或105时4510 根部间隙 b 最大四种焊接方法均为5mm 气保护焊（短路过渡）、药芯焊丝气保护焊： 45时6mm 45时8mm手工电弧焊和药芯丝自保护焊时6mm最小1.5mm 打底焊后坡口底部宽度b 最大 手工电弧焊和药芯焊丝自保护焊焊：为2540时3mm；为1525时5mm气保护焊(短路过渡)和药芯焊丝气保护焊：为3040时3mm；为2530时

37、6mm；为2025时10mm；为1520时13mm 焊缝计算厚度he tb 90时， tb； 9 0 时 ，tb/sin, tb/sin, 但不超过1.75tb 2tb hL tb/sin,但不超过1.75tb 焊缝可堆焊至满足要求 注：坡口角度tb，Z折减尺寸见表4.3.4； 6方管截面角部过渡区的接头应制作成从一细部圆滑过渡到另一细部，焊接的起点与终点都应在方管的平直部位，转角部位应连续焊接，转角处焊缝应饱满。3 3 角焊缝的焊缝计算厚度角焊缝的焊缝计算厚度 管材相贯接头各区细节应符合图4.3.6-5要求。其焊缝计算厚度he应符合表4.3.6-2规定。 120he工 作 点1.5tbtb细

38、 节 Dhfhftbtbhf细 节 Ahfhftb时 ， 支 管 端 切 削以 达 到 焊 缝 厚 度细 节 B（ 圆 管 ）细 节 B（ 矩 形 管 ）hfZ图4.3.6-5 管材相贯接头角焊缝接头各区形状与尺寸示意 1tb 为较薄件厚度； 2hf 为最小焊脚尺寸； 3根部间隙051.5 mm； 4最小值为15。当30时，应进行焊接工艺评定；3060时，焊缝计算厚度应采用表4.3.4的折减值Z； 5对主管直径（宽度）D与支管直径（宽度）d之比d/D的限定：圆管时d/D1/3，方管时d/D0.8。表4.3.6-2 管材管材T T、Y Y、K K形相贯接头角焊缝的计算厚度形相贯接头角焊缝的计算厚

39、度 趾 部 侧 部 跟 部 焊缝计算厚度（he） 120 110120 100110 100 60 最小hf支管端部切斜tb 1.2tb 1.1tbtb1.5tb0.7tb支管端部切斜1.4tb 1.8tb1.6tb1.4tb1.5tbtb支管端部整个切斜6090坡口 2.0tb1.75tb1.5tb1.5tb或1.4tb+Z取较大值1.07tb 注：1 低碳钢（s280MPa）圆管，要求焊缝与管材超强匹配的弹性工作应力设计时he=0.7tb ；要求焊缝与管材等强匹配的极限强度设计时he=1.0tb ； 2 其它各种情况he=tc 或he=1.07tb中较小值(tc为主管壁厚)。 焊接裂纹历来

40、是重型钢结构工程中质量控制的重点。焊接裂纹可按生成时段分为热裂纹和冷裂纹（氢致裂纹），由于钢材和焊材中硫、磷等杂质的控制，只要控制焊缝的宽深比大于1.1，热裂纹一般可以避免（图5-73），重要的是冷裂纹的控制； 图5-73 焊接热裂纹示意 冷裂纹形成因素：接头中存在硬脆显微组织；焊缝扩散氢含量较高；接头的拘束应力较大。 钢材的碳当量是产生接头硬脆组织的内因，用碳当量（CE%）可表示钢材淬硬倾向和焊接性的好坏；低碳微合金高强钢可用冷裂纹敏感指数（Pcm%）表示。限制 CE% 及 Pcm% 可以减小冷裂纹敏感性。 美、日、国际焊接学会采用碳当量计算公式：CE%(AWS)=C+(Mn+Si)/6+(

41、Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(%)CE%(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%)CE%(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(%)适用范围：非调质中高强度低合金钢（b=500600Mpa,C0.18%） C0.2%; Si0.55%; Mn1.5%; Cu0.5%; Ni2.5%; Cr1.25%; Mo0.7%; V0.1%; B0.006%。 冷裂纹敏感指数（Pcm%）计算公式：Pcm%=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B(%) 适用范围: b=4001

42、000MPa; C C：0.070.070.220.22% %; Si0.6%; Mn：0.401.4%; Cr1.2%; Cu0.5%;Ni1.2%; Mo0.7%; V1.2%V1.2%; NbNb0.04%0.04%; Ti0.05%Ti0.05%; B0.05%B0.05%。 板厚：1925mm; H：1.05.0ml/100g（甘油法）； 拘束度：500033000N/mm.mm; 斜Y 试样试验条件：热输入E=17kJ/cm。 焊接冷裂纹防止措施 控制800500之间冷却速度（t8/5）在10秒以上，80秒以下（对低合金高强钢），使接头区既不出现淬硬组织也不出现过热粗晶组织，其工艺

43、措施即为控制热输入量和焊前预热； 控制焊缝中氢的含量，避免氢在冷却过程析出（图5-74）后向母材近缝区扩散，聚集于晶格缺陷中形成高压，而使焊趾或焊缝跟部产生裂纹。控制母材表面、焊条、保护气体中的水份，是降低冷裂倾向的主要措施（图5-74、5-75、5-76）； 焊后消氢热处理有助于氢加速扩散远离焊缝、应力集中区和脆化区可以防止延迟裂纹（图5-77、5-78）。加热温度与板厚和保温时间有关.图5-74 氢在铁中溶解度与温度的关系图5-75 影响焊缝中含氢量的因素图5-76 焊条烘干温度与扩散氢含量关系图5-77 后热对扩散氢的影响图5-78 避免裂纹所需后热参数(预130) 拘束度对冷裂纹的形成

44、也起关键作用 拉伸拘束度（RF）单位长度焊缝的跟部间隙产生单位长度弹性位移所需拉力（图5-79） RF=E/L（N/mm.mm） E-母材弹性模量；板厚（mm）； L-受拘束体的长度（mm）； 结构定位焊时 RF =700（相当于斜Y形试验条件）； 结构对接接头正常焊时 RF=400(板厚不大于50 mm)。图5-79 对接接头承受拘束应力的模型 最低预热温度的确定： 日本学者提出的预热温度(T0)计算公式为： 坡口形式X、U、V形时： T0 =1330Pw-380 () 坡口形式K、T形时： T0 =2030Pw-550 () Pw=Pcm+H/60+RF/4105 (或取RF/4105=t

45、/600) Pw-裂纹敏感性系数； RF-拉力拘束度(N/mm.mm); t钢材厚度(mm); H-甘油法测定的扩散氢含量(ml/100g). 该公式未含热输入、冷却速度因素的影响，而且拘束度不论节点形式只按t/600统一取值也与实际构件差别较大； 美国钢结构焊接规范提出了热影响区硬度控制法和含氢量控制法。 前者只考虑热输入量和最高硬度，不考虑含氢量和拘束度，局限性较大； 后者把含氢量、裂纹敏感指数、拘束度、板厚各因素分级后排列组合，虽未考虑热输入量的影响，却还是比较全面的估算方法，但该规范规定的上限区段预热温度最高值为160则显得不合理，缺乏试验基础和依据。 德国钢铁学会提出从过渡板厚、热输

46、入、冷却时间（t8/5）查图得出预热温度的方法，是以该国既定钢材的碳当量及其焊接性为基础的，应用于他国钢材、钢种则须做相当的试验才能绘出所需图表。 6.2.1 除电渣焊、气电立焊外，除电渣焊、气电立焊外，、类类钢材匹配相应强度级别的低氢型焊接材料并钢材匹配相应强度级别的低氢型焊接材料并采用中等热输入进行焊接时采用中等热输入进行焊接时，板厚与最低预热温度要求宜符合表6.2.1的规定。实际工程结构施焊时的预热温度，尚应根据下列因素的变化来确定：表6.2.1 常用结构钢材最低预热温度常用结构钢材最低预热温度要求钢 材 牌 号 接头最厚部件的板厚t（mm） t2525t40 40t60 60t80 t

47、80Q235 60 80 100Q295、Q345 6080 100 140注：本表适应条件：注：本表适应条件： 1 接头形式为坡口对接，根部焊道，一般拘束度；接头形式为坡口对接，根部焊道，一般拘束度； 2 热输入约为热输入约为15152525kJ/cmkJ/cm； 3 3 采用低氢型焊条，熔敷金属扩散氢含量（甘油法）：采用低氢型焊条，熔敷金属扩散氢含量（甘油法）： E4315E4315、43164316不大于不大于8 8ml/100gml/100g； E5015E5015、E5016E5016、 E5515E5515、E5516E5516不大于不大于6 6ml/100gml/100g； E6

48、015E6015、E6016E6016不大于不大于4 4ml/100gml/100g； 4 4 一般拘束度，指一般角焊缝和坡口焊缝的接头未施加限制收缩变形的刚一般拘束度，指一般角焊缝和坡口焊缝的接头未施加限制收缩变形的刚性固定，也未处于结构最终封闭安装或局部返修焊接条件下而具有一定自由度；性固定，也未处于结构最终封闭安装或局部返修焊接条件下而具有一定自由度； 5 5 环境温度为环境温度为常温常温； 6 6 焊接接头板厚不同时，应按厚板确定预热温度；焊接接头材质不同时，焊接接头板厚不同时，应按厚板确定预热温度；焊接接头材质不同时，按高强度、高碳当量的钢材确定预热温度。按高强度、高碳当量的钢材确定

49、预热温度。 实际工程结构施焊时的预热温度，尚应根据下列因素的变化来确定：1 根据焊接接头的坡口形式和实际尺寸、板厚及构件拘束条件确定预热温度。焊接坡口角度及间隙增大时，应相应焊接坡口角度及间隙增大时，应相应提高预热温度提高预热温度；2 根据熔敷金属的扩散氢含量确定预热温度。扩散氢含量高扩散氢含量高时应适当提高预热温度时应适当提高预热温度。当其它条件不变时，使用超低氢型焊条打底预热温度可降低2550。二氧化碳气体保护焊当气体含水量符合本规程3.0 .8条的要求或使用富氩混合气体保护焊时，其熔敷金属扩散氢可视同低氢型焊条；3 根据焊接热输入的大小确定预热温度。当其它条件不变时，热输入增大热输入增大

50、5kJ/cm5kJ/cm，预热温度可降低，预热温度可降低25255050。电渣焊。电渣焊和气电立焊在环境温度为和气电立焊在环境温度为00以上施焊时可不进行预热以上施焊时可不进行预热；4 根据接头热传导条件选择预热温度。在其它条件不变时 T T形接头应比对接接头的预热温度高形接头应比对接接头的预热温度高25255050。但。但T T形接头形接头两侧角焊缝同时施焊时应按对接接头确定预热温度。两侧角焊缝同时施焊时应按对接接头确定预热温度。 本规程根据国内生产、施工实践积累的经验，针对我国目前常用的结构钢牌号提出了最低预热温度要求，明确规定其适用范围并提出各影响因素变化时预热温度的增减范围，也可算是一

51、种半定量的方法，目的是为了能对生产起指导作用； 本表有待实践总结和完善。 当环境温度低于常温但高于当环境温度低于常温但高于00时时, ,全部板厚全部板厚应预热至应预热至2020以上以上, ,低于低于00时应按低温焊接规时应按低温焊接规定定, ,其预热温度应高于常温下的预热温度其预热温度应高于常温下的预热温度. . 6.2.2 预热方法及层间温度控制方法应符合下列规定：1 焊前预热及层间温度的保持宜采用电加热器、火焰加热器等加热，并采用专用的测温仪器测量； 2 预热的加热区域应在焊接坡口两侧，宽度应各为预热的加热区域应在焊接坡口两侧，宽度应各为焊件施焊处厚度的焊件施焊处厚度的1.51.5倍以上，

52、且不小于倍以上，且不小于100100mmmm；预热温度宜在焊件反面测量，测温点应在离电弧经过前的测温点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于焊接点各方向不小于75mm75mm处处；当用火焰加热器预热时用火焰加热器预热时正面测温应在加热停止后进行正面测温应在加热停止后进行。 加热范围及测温点位置对焊缝预热温度实际值有直接影响，如不明确规定则无可比性,此规定与美国钢结构规范一致。6.2.3 当要求进行焊后消氢处理时，应符合下列规定： 1 消氢处理的加热温度应为200250，保温时间应依据工件板厚按每25mm板厚1小时确定。达到保温时间后应缓冷至常温； 考虑到建筑钢结构接点形状较复杂焊缝较短，安装施工

53、时常用热效率较低的火焰加热，因此规定了较低的加热温度。有条件采用电加热设备的大型钢结构厂和工地，可适当提高加热温度至300，并可适当减少保温时间。 2 消氢处理的加热和测温方法按6.2.2条（预热方法及层间温度控制方法）的规定执行。6.2.4 6.2.4 、类钢材的预热温度、层间温度及后热类钢材的预热温度、层间温度及后热处理应遵守钢厂提供的指导性参数要求，或按处理应遵守钢厂提供的指导性参数要求，或按3.0.33.0.3条的规定执行。条的规定执行。 此两类钢材的强度高，合金成分复杂并常以调质热处理状态交货，不恰当的加热参数会破坏材料的性能。如钢厂未提供指导性参数，则应进行焊接性实验和焊接工艺评定

54、后方可施焊。 钢材由铸锭轧成板材后，晶间存在的硫化锰、氧化物、硅酸盐夹杂物也被轧成薄片状与金属带状组织共存。如金属冶炼纯度不高，夹杂物较多形成连续的片状分布时，对钢材厚度方向延性的降低有很大影响； 在T形、十字形及角接接头焊接时，易由于焊接收缩应力作用于板厚方向而使板材沿轧制带状组织晶间产生台阶状层状撕裂，其位置一般在焊缝近缝区脆性区以外。图示为典型的层状撕裂形态。 层状撕裂产生的影响因素 钢材成分（尤其是含硫量）与厚度方向延性（以断面收缩率为评定指标）； 焊接节点形式（T形、十字形或角接接头）； 接头坡口形式与尺寸（非对称坡口、翼缘板厚度方向的焊脚尺寸大）；焊接工艺参数（热输入大）； 焊接顺

55、序（不对称施焊）； 焊接预热及后热等各种因数的综合影响。 3.0.4 焊接焊接T T形、十字形、角接接头，当其翼缘形、十字形、角接接头，当其翼缘板厚度等于或大于板厚度等于或大于40mm40mm时时，设计宜采用抗层状撕裂的钢板。钢材的厚度方向性能级别应根据工程的结构类型、结构类型、节点形式及板厚和受力状态节点形式及板厚和受力状态的不同情况选择。3 材料 （选材选材上防止层状撕裂的措施） 钢板厚度方向性能级别Z15、Z25、Z35相应的含硫量、断面收缩率应符合国家现行标准厚度方向性能钢板GB/T 5313的规定（附录A）。级 别 含硫量（%）断面收缩率（z%） 三个试样平均值不小于单个试样值不小于

56、Z15 0.01 15 10Z25 0.007 2515Z35 0.005 3525附 录 A 钢板厚度方向性能级别及其含硫量、 断面收缩率值 3.0.4条规定 选用Z15的板厚界限（40 mm）是根据国内钢材生产厂的设备、工艺实际情况及产品质量和实践经验所作的一般规定，并与相关设计规范协调一致； Z25或Z35的选用要综合考虑板厚、节点形式、坡口形状尺寸和焊接工艺条件各因素，现有各种资料推荐了选择钢板厚度方向性能级别的定量或计算方法，但所考虑的因素尚不够全面，结果不易准确,如：层状撕裂敏感指数 PL= Pcm +H/60 + 6S该式未考虑接头形式、尺寸和焊接顺序； 特厚钢材轧制时已广泛使用

57、300mm厚连铸坯，使得压缩比降低到3左右，从而降低钢材厚度方向的延性；未考虑预热和焊后消氢处理可，降低冷却速度并减少扩散氢含量，从而提高抗层状撕裂的能力。4.5 防止板材产生层状撕裂的节点形式节点形式4.5.1 4.5.1 在在T T形、十字形及角接接头中，当翼缘形、十字形及角接接头中，当翼缘板厚度等于、大于板厚度等于、大于2020mmmm时时，为防止翼缘板产生层状撕裂，宜采取下列节点构造设计：1 采用较小的焊接坡口角度及间隙较小的焊接坡口角度及间隙（图4.5.1a），并满足焊透深度要求；2 2 在角接接头中，采用对称坡口或偏向于侧板的坡口在角接接头中，采用对称坡口或偏向于侧板的坡口（图4.

58、5.1b）；3 采用对称坡口（图4.5.1c）；4 在T形或角接接头中，板厚方向承受焊接拉应力的板材板材端头伸出接头焊缝区端头伸出接头焊缝区（图4.5.1d）；5 在T形、十字形接头中采用过渡段，以对接接头取代以对接接头取代T T形、十字形接头形、十字形接头（图4.5.1e、f）。(f)(e)(d)(c)(b)(a)tLtt 减小焊缝横截面，尤其是垂直于翼缘方向的焊缝厚度尺寸，以减小焊缝收缩时翼缘板厚方向受到的拉应力； 改变焊缝收缩应力的方向使其与翼缘成角度，以减小翼缘板厚方向受到的拉应力；采用对称坡口可减小单侧的焊缝厚度； 加长角接接头的翼缘，避免板端处于无约束状态而易于开裂； 避免采用角接

59、接头。图4.5.1 T形、十字形、角接接头防止层状撕裂的设计原则示意6.3 防止层状撕裂的工艺措施工艺措施6.3.1 T形接头、十字接头、角接接头焊接时，宜采用以下防止板材层状撕裂的焊接工艺措施：1 采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接（6.3.0a）；2 采用低强度焊条在坡口内母材板面上先堆焊塑性过渡层(6.3.0b)；3 类及类以上钢材箱形柱角接接头当板厚80mm时，板边火焰切割面宜用机械方法去除淬硬层（见图6.3.0上图）；4 采用低氢型、超低氢型焊条或气体保护电弧焊施焊；5 提高预热温度施焊。图6.3.0 防止板材层状撕裂的焊接工艺措施示意 采用双面坡口对称焊代替单面坡口非对称焊

60、在制造厂较易实现，在工地安装位置施焊时受到限制； 采用低强焊条在坡口内母材板面上先堆焊塑性过渡层，其生产效率低不适合于大规模生产和施工，但可在坡口内翼缘表面先堆焊一层以减小收缩应力； 板边火焰切割面用机械方法去除淬硬层和微裂纹，将增加工序和生产成本； 在多头数控火焰切割机上用加热焰预热切割边后再进行切割也可防止淬硬层产生，但也降低生产率并增加施工成本。(a)(b) 焊前宜用机械方法加工 钢材厚度方向性能级别的选择方法：德国钢结构委员会（DASt）和德国焊接学会（DVS）共同制订了“焊接钢结构中避免层状撕裂的建议（DASt) ”国际焊接学会文件DOC.IIW810-85: 层状撕裂危险性指数LT