钢结构基础学习教材

1、. .焊接检验2021.10.25授课要求与课时安排；1.了解焊接的根底知识焊接原理、焊接方法、钢材焊接性能的初步判断、焊接材料、焊接接头的形式及标注、焊接应力与变形、焊接缺欠/陷、焊接检验1 1/4hr2.初步了解焊接材料的检测的标准 1/4hr3.掌握建筑钢构造焊缝质量等级的划分及要求、焊缝质量检查的抽样方法1/4hr4.掌握建筑钢构造焊接外观检查的工程及方法1hr1. 焊接原理、特点与分类。1.1焊接原理焊接通过加热或加压、或两者并用，并且用或不用填充材料，材料产生原子间的结合成为永久性连接。焊接不仅可以使金属材料永久地连接起来，而且可以使某些非金属材料到达永久连接的目的，如塑料、陶瓷焊

2、接等。  焊接不仅可以应用于在静载荷、动载荷、疲劳载荷及冲击载荷下工作的构造1.2焊接特点  1)节约金属材料  用焊接比用铆接制成的金属构造可省去很多零件，因此能够节约金属1520。另外，同样的构件也可比铸铁、铸钢件节约很多材料。  2)减轻构造重量  采用焊接制成的构件，可以在节省材料的同时减轻自身的重量，从而可以加大构件的承载能力。  3)减轻劳动强度、提高生产率    焊接与铆接相比，劳动强度减轻。由于简化了生产准备工作，缩短了生产周期，从而提高了生产率。  4)构件质量高&#

3、160; 焊接可以将两块材料连接起来，同时焊缝是连续的，具有和母材一样或更高的机械性能，并且获得致密性(容器能到达水密、气密)，因而提高了产品构造的质量。  5)焊接的材料厚度不受限制  金属焊接的方法很多，同一种焊接方法也可采用多种焊接工艺，因而焊接的材料厚度一般不受限制。6建筑构造设计自由度大 (1) 建筑造型设计自由度大(2) 构件设计自由度大7)金属焊接的缺乏之处  (1)由于焊接是局部的、不均匀的加热、冷却或加压，所以焊后的金属易产生变形及应力。  (2)焊接接头的材质要发生一定的变化。2. 建筑钢构造常用的焊接方法1. 焊接方法分类电弧焊螺柱

4、焊熔焊 焊条电弧焊 埋弧焊 氩弧焊熔化极 CO2焊钨极氩弧焊原子氢焊等离子弧焊氧氢气焊 氧乙炔 空气乙炔铝热焊电渣焊电子束焊激光焊熔焊、压焊、钎焊；熔焊是将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。压焊是在焊接过程中，对焊件施加压力(加热或不加热)以完成焊接的方法。这类焊接有两种形式，一是将被焊金属接触局部加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定的压力，以使金属原子间相互结合形成结实的焊接接头。二是不进展加热，仅在被焊金属的接触面上施加足够大的压力，借助于压力所引起的塑性变形，使原子间相互接近而获得结实的挤压接头。钎焊用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点，低于母材

5、熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。图1 图2 焊条电弧焊 熔化极气体保护电弧焊 图3药芯焊丝电弧焊 图4 气电立焊图5埋弧焊 图6电渣焊图7螺柱焊3. 2. 建筑钢构造常用的焊接方法的根本原理、用途及特点见表表建筑钢构造常用焊接方法根本原理、用途及特点焊接方法     根本原理    用    途特点焊条电弧焊  利用电弧作为热源熔化焊条和母材而形成焊缝的一种焊接方法  应用广泛，适用于焊短小焊缝、狭窄空间及全位置焊接1)设备简单

6、、本钱低2)工艺灵活，适应性强3)技能要求高4劳动强度高、效率低5调整成分方便，品种多熔化极气体保护焊C02气体保护焊采用连续送进焊丝与焊件间的电弧作为热源来熔化焊丝和母材金属，形成熔池和焊缝的方法，利用C02气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区   主要用于焊接黑色金属  (1)施焊部位的可见度好。  (2)焊接本钱低  (3)生产率高。  (4)可减小焊接应力和变形。  (5)对油、锈的敏感性较低，抗锈能力强，焊缝中含氢量低，抗裂性能好。  (6)适用范围广，既适用于薄板焊接，又适用于中、厚板

7、及全位置的焊接。 7 防风能力差，不可在风速大的地方焊接。  8焊接时飞溅较大，焊缝外表成形较差。混合气体保护焊 采用连续送进焊丝与焊件间的电弧作为热源来熔化焊丝和母材金属，形成熔池和焊缝的方法，利用Ar+ C02气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。 主要用于焊接黑色金属   (1)施焊部位的可见度好。  (2)焊接本钱较低  (3)生产率高。  (4)可减小焊接应力和变形。  (5)。适用范围广，既适用于薄板焊接，又适用于中、厚板及全位置的焊接。7

8、0;防风能力差，不可在风速大的地方焊接。气电立焊  在垂直位置利用C02或Ar+ C02气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。 主要用于焊接立焊位置的中厚板  1焊缝性能比电渣焊好(2)焊接本钱低  (3)生产率高。  (4)可减小焊接应力和变形。 药芯焊丝电弧焊  药芯焊丝电弧焊是依靠药芯焊丝在高温时反响形成熔渣和气体保护焊接区进展焊接的方法，也有另加保护气体的。  主要用于焊接黑色金属   (1)采用气渣联合保护，焊缝成形美观，电弧稳定性好，飞溅少且颗粒细

9、小。    (2)生产效率高(比手工电弧焊高3。5倍)。    (3)焊接各种钢材的适应性强，通过调整焊剂的成分与比例，可提供所要求的焊缝金属化学成分(即可焊接不同的钢种)。    (4)焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮，因此对焊丝保管要求较高。非熔化极气体保护焊氩弧焊采用钨或其合金作为电极材料，在惰性气体保护下利用电极与工件之间产生的电弧作为热源来熔化焊丝和母材金属，形成焊缝的方法，主要用于焊接薄壁的不锈钢构件1） 焊缝质量好2） 焊接工艺性好3） 效率低 埋弧焊  以连续送进的焊丝作为

10、电极和填充金属，焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和母材熔化，形成焊缝  适用于长焊缝焊接，焊接电流大，生产效率高 (1)埋弧焊主要适用于平焊、横焊位置  (2)生产率高。   (3)焊缝质量好。(4)劳动条件好。(5)节省焊接材料和电能。    (6)焊件变形小。  电渣焊利用电流通过熔渣产生电阻热来熔化母材和填充金属进展焊接，它的加热范围大，对厚的工件能一次焊成焊接大型和很厚的零部件，也可进行电渣熔炼1、可焊接厚工件 2、经济效果好 3、焊缝缺陷少 4、以焊代铸、

11、代锻 5、焊接接头晶粒粗大   螺柱焊在焊钉与母材之间通以电流，局部加热熔化焊钉端头和局部母材，而后施压挤出液态金属，使焊钉整个截面与母材形成结实结合的焊接方法。 在混凝土与金属构件的结合中作为剪力件以及各种销、柱、针、螺母等零件与基体的连接。 螺柱焊1、用焊钉焊机纯焊接时间仅1s左右，焊钉装卡辅助作业时间为23s，生产效率比手式电弧焊高几倍。2、焊钉整个横截面都熔化焊接，连接强度高。3、作业方法简单、自动化，与手工电弧焊相比，操作工人培训较简易，技能要求不高。4、减小了弧光、烟雾对工人的危害。高频焊用流经工件连接面的高频电流所产生的电阻热加热，并施加或

12、不施加压力的情况下使金属实现连接的方法焊接H型轻钢、焊接矩型管等1） 效率高2） 本钱低3.钢材焊接性能的间接评定；碳当量把钢中影响焊接性能的合金元素包括碳的含量按其作用换算成碳的相当含量。可作为评定钢材焊接性的一种参考指标 CEN= w (C)+A(C)w (Si)/24+ w (Mn)/16+ w (Cu)/15+ w (Ni)/20+ w( Cr+Mo+V+Nb)/5+5B(%)CEN0.4焊接性能良好CEN0.40.6焊接性能一般CEN0.6焊接性能差同时要考虑考虑构造刚性、板厚、扩散氢含量等因素。使用以上公式时，还应该考虑上述诸因素的影响。4. 焊接材料焊接时必不可少的耗材的通称,包

13、括焊条、焊丝、焊剂、气体、等。 4.1电焊条焊条由焊芯和药皮构成，焊芯主要起导电和填充焊缝金属作用。药皮主要起；提高焊接电弧的稳定性、防止空气对熔池的侵入、形成熔渣保护焊缝金属，使焊缝缓慢冷却，减少了生成气孔的可能性、 掺合金、提高焊接生产率等作用电焊条的型号与牌号国家标准；GB/T5117-1995"碳钢焊条"；规定了碳钢焊条型号分类、技术要求、试验方法及检验规那么等内容电焊条的型号；国家标准规定的分类方法电焊条的牌号；我国在1995年前采用的焊条商品名称构造钢焊条碳钢焊条、低合金钢焊条用J×××表示药皮类型和电源种类熔敷金属的抗拉强度等级4

14、.1.1碳钢焊条：碳钢焊条型号是根据熔敷金属抗拉强度、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分的，E××××表示药皮类型和电源种类表示熔敷金属的最小抗拉强度等级表示焊条4.1.2低合金钢焊条GB/T5117-1995"低合金钢钢焊条"规定了低合金钢焊条型号分类、技术要求、试验方法及检验规那么等内容。低合金钢焊条型号划分：低合金钢焊条型号，是按熔敷金属力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和电流种类划分的，低合金钢焊条型号编制方法与碳钢焊条根本一样，但后缀字母为熔敷金属化学成分分类代号，并以短划“-与前面数字分开，E××

15、×××表示熔敷金属化学分类代号表示药皮类型和电源种类表示熔敷金属的最小抗拉强度等级表示焊条4.2气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝焊丝焊接时导电、熔化后作为填充金属的金属丝。GB/T 8110-2021气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝。本标准规定了气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢实心焊丝和填充丝的分类和型号、技术要求、试验方法、检验规那么ER×××表示焊丝化学成分分类代号表示焊丝熔敷金属的最小抗拉强度等级表示焊丝4.3药芯焊丝焊丝芯部是药粉，外外表是金属皮或管GB/T 10045-2001"碳钢药芯焊丝"，本标准规

16、定了碳钢药芯焊丝的型号分类、技术要求、试验方法、检验规那么几缠绕、包装等内容。GB/T 17493-2021"低合金钢药芯焊丝"。本标准规定了低合金钢药芯焊丝的分类和型号、技术要求、试验方法、检验规那么、包装、标志及品质证明书。、。E×××T××× 表示熔敷金属的冲击性能 表示 保护气体类别 表示焊丝类别特点表示药芯焊丝表示焊接位置表示熔敷金属的最小抗拉强度等级表示焊丝4.4埋弧焊用焊丝与焊剂GB/T593-1999“埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂本标准规定了埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂的型号分类、技术要求、试验方法及检验规那么

17、等内容。一般由焊丝与焊剂组合表示F×××× 表示 焊丝牌号 表示熔敷金属的冲击性能 表示试件为焊态 表示熔敷金属的最小抗拉强度等级表示焊剂4.5电渣焊用焊接材料电极；焊丝、熔嘴、板极、管极一般材质与埋弧焊一样焊剂专用牌号；HJ170、HJ360、HJ431管极涂料4.6圆柱头焊钉及瓷环国家标准为GB/T10433-2002。电弧螺柱焊用圆柱头焊钉 4.6保护气体HGT2537-93焊接用二氧化碳HG/T 3728-2004焊接用混合气体 氩-二氧化碳5.焊接接头及坡口的形式，焊接符号及焊缝标注5.1、焊接接头形式焊接接头的形式可分为：对接接头、T字接头、

18、角接接头以及搭接接头四种。5.1.1、对接接头分为不开坡口、V形坡口、X形坡口、单U形坡口和双U形坡口等五种形式。开坡口是为了保证电弧能深入焊缝根部，使根部焊透，以及便于去除熔渣，获得较好的焊缝成形。钝边是为了防止烧穿，但钝边的尺寸要保证第一层焊缝能焊透。间隙也是为了保证根部能焊透5.1.2、T形接头两块钢板成T字形结合的接头为T形接头。用单边V形、K形或双U形等坡口形式，使接头能焊透，保证接头强度。5.1.3、角接接头两块钢板成直角或某一角度，而在板的顶端边缘上焊接的接头，称为角接接头。角接接头可分为不开坡口、单边V形、V形以及K形四种形式。建筑钢构造的箱形柱的制作中，四角焊缝常采用单边V形

19、或V形的全熔透坡口形式。5.1.4、搭接接头两块钢板相叠而在顶端边缘焊接以及采用塞焊进展焊接的接头称为搭接接头。搭接接头根据其构造形式和对强度的要求不同，可分为不开坡口、圆孔内塞焊以及长孔内角焊三种形式。5.2 焊接方法的代号、符号及焊缝的标注5.2.1、焊接方法的代号5.2. 1、1常用焊接方法的代号GB/T 5185-2005焊接及相关工艺方法代号规定了各种焊接方法用数字代号表示。建筑钢构造常用焊接方法的数字代号焊接方法焊条电弧焊埋弧焊电渣焊熔化极气体保护焊惰性气体保护焊活性气体保护焊数字代号11112721311355.2.1.2建筑钢构造常用焊接方法的代号 JGJ81-2002建筑钢构

20、造焊接规程规定如下；5.2.2焊接符号GB/T 985.1-2021气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口GB/T 985.2-2021埋弧焊的推荐坡口由根本符号与指引线组成。必要时还可加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。简述如下：5.2.1根本符号是表示焊缝横截面形状的符号5.2.2、辅助符号辅助符号是表示焊缝外表形状特征的符号。如提出对焊缝外表形状和焊缝如何布置等要求，均可以用辅助符号表示，5.2.4、指引线 ；指引线一般由带有箭头的指引线简称箭头线和两条基准线一条为实线，另一条为虚线两局部组成 焊缝尺寸符号常用焊缝的尺寸标注方法例如如表所示。5.3、焊缝符号在图样上的表示方法

21、5.3.1、V型、单边V型、J型焊缝的箭头线标注在标注V、单边V、J等类型焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧，如图11.2b所示，必要时，允许箭头线弯折一次，如图11.2c所示。 基准线的虚线可以画在基准线实线的下侧或上侧。5.3.22、根本符号相对基准线的位置的规定见图11.3 如果焊缝在接头的箭头侧，那么根本符号标在基准线的实线侧； 如果焊缝在接头的非箭头侧，那么根本符号标在基准线的虚线侧。建筑钢构造焊接方法的代号、符号及焊缝的标注6.焊接应力与变形    1焊接应力    1)内应力焊接构件由焊接在加热膨胀或冷却收缩过程中受到阻碍

22、而产生的内应力称为焊接应力。焊后残留在焊件内的焊接应力称为焊接剩余应力。    2)减少或消除内应力的方法    控制焊接剩余应力，可从焊接构造的设计上考虑，合理的焊接工艺措施也可减少焊接应力。    2焊接变形    焊件由焊接而产生的变形，称为焊接变形。焊后，焊件残留的变形，称为焊接剩余变形。   焊接变形的种类  常见的焊接变形可分为纵向收缩变形、横向收缩变形、弯曲变形、扭曲变形、角变形和波浪变形等几种。7.焊接缺欠GB/T 64

23、17.1-2005金属熔化焊接头缺欠分类及说明焊接缺欠在焊接接头中因焊接而产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象。简称“缺欠焊接缺陷超规定限值的缺欠，7.1焊接接头常见缺陷 可将金属熔化焊焊缝缺陷按其性质分为六大类，并按其存在的位置及状态，分为假设干小类，分 类名 称分 类名 称分 类名 称裂纹横向裂纹固体夹杂夹渣形状缺陷咬边纵向裂纹焊剂或熔剂夹渣焊袖弧坑裂纹氧化物夹渣下塌枝状裂纹未熔合和未焊透未熔合烧票连续裂纹未焊透未焊满微观裂纹其它缺陷电弧擦伤角焊缝凸度过大孔穴球形气孔飞溅、坞飞溅角变形均布气孔定位焊缺陷错边局部密集气孔外表撕裂链状气孔层间错位条形气孔虫形气孔外表气孔焊缝缺陷还有金相组织

24、不符合要求如晶粒粗大、化学成分不合格等及焊接接头的理化性能不符合要求性能等缺陷包括化学成分、力学性能及不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能等。7.1.1焊接裂纹层状撕裂大型厚壁构造的焊接过程中，会沿钢板的厚度方向产生较大的Z向拉伸应力，如果钢中有较多的夹杂，就会沿钢板轧制出现一种台阶状的裂纹，称为层状撕裂。简单地说，层状撕裂就是焊接时，在焊接构件中，沿钢板轧制层间形成的呈阶梯状的裂纹。层状撕裂常出现在厚板的T型接头、角接接头和十字接头中，7.1.2未焊透和未熔合1、未焊透和未熔合 焊接接头根部未完全熔透的现象。焊接接头焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结合在一起的局部，7.1.3、夹渣焊接熔渣留

25、于焊缝中的现象称夹渣。7.1.4、气孔焊接过程中，熔池金属中的气体在金属冷却凝固以前，未能来得及逸出而残留下来的在焊缝金属内部或外表所形成的空穴称为气孔。气孔形态有圆形、长条型、密集性等7.1.5、形状缺欠7.1.5.1、咬边 咬边是沿着焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷。7.1.5.2、焊瘤 焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上或已冷凝的焊缝上所形成的金属瘤，称为焊瘤。如图10-7所示。7.1.5.3、弧坑与凹坑 凹坑是焊后在焊缝外表或反面形成的低于母材外表的局部低洼局部。弧坑也是凹坑的一种，它是在焊缝收尾处产生的凹陷现象，如图10-8所示。7.1.5.4、焊缝尺寸不符合要求 焊缝外

26、表形状上下不平，波形粗劣；焊缝宽度不齐，太宽或太窄；焊缝余高过高或过低不均；角焊缝焊脚尺寸不均等都属于焊缝尺寸及形状不符合要求。焊缝宽度不一致，除了造成焊缝成形不美观外，还影响焊缝与母材的结合强度；焊缝余高太高使焊缝与母材交界变形，形成应力集中，而焊缝低于母材，就不能得到足够的接头强度；角焊缝的焊脚尺寸不均，且无圆滑过渡也易造成应力集中。7.1.5.5、塌陷与烧穿 塌陷是指熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成焊缝金属过量透过反面，而使焊缝正面塌陷，反面凸起的现象，烧穿即是在焊接过程中，熔化金属自坡口反面流出，形成穿孔缺陷8.焊接质量检验；焊接质量检验贯穿于产品生产的全过程。分三个阶段进展，即焊接前

27、检验、焊接过程中检验和焊后成品检验。一、焊前检验焊前检验的内容主要有：检查技术文件设计图纸、工艺文件等是否完整齐全，并符合现行各项标准、法规的要求；焊接材料焊条、焊点、焊剂等和基体金属原材料的质量验收包括对质量证明书、复验报告、外观质量的检查、验收；焊接工艺评定试验结果及编制的焊接工艺文件或工艺规程的审查；构件装配和坡口质量的检查；焊接设备是否完好、可靠；以及焊工操作水平、资格的认可等。焊接工艺评定验证所拟焊接工艺是否满足要求的试验二、焊接过程中检验监理主要检查焊接工艺执行情况；产品试板的检验；焊缝的外观质量检验和无损探伤的检测等。三、焊后检验检测焊后检验是焊接检验的最后环节，是在全部焊接工作

28、完成后进展的成品检验，是鉴定产品质量的主要依据。成品检验的方法和内容主要包括外观检验构造形状与尺寸及焊缝外表质量的检验；焊缝的无损检测；焊缝金属结合强度的测定等；焊接接头及整体构造的强度试验；构造在承载条件下的应力测试等。8.2焊接质量检验方法8.2.1破坏性检 验焊接接头机械性能拉伸试验弯曲试验硬度试验冲击试验 化学成分分析试验金相试验宏观检验 微观检验焊接性试验评定母材焊接性能的试验8.2.2非破坏性检 验外观检验  用肉眼或低倍放大镜检查焊接接头的外观质量，如裂纹、焊瘤等无损检验渗透检验 磁粉检验超声波检验 射线检验 8.3焊缝

29、的外观检验8.3.1钢构造焊缝外观检验按GB50205-2001"钢构造工程质量验收标准"和其他相应产品标准对照检查。焊缝外观检查是用肉眼或用低倍放大镜不大于5倍观察焊件，以发现未熔合、外表气孔、咬边、焊瘤、夹渣及裂纹等外表缺陷的检验方法。在测量焊缝外形尺寸时，可采用标准板、钢板尺和量规等。8.3.2钢构造焊缝尺寸检验8.3.3焊钉焊接接头的检查焊钉焊接接头的抗拉性能符合YB9238-92钢-混凝土组合楼盖构造设计与施工规程弯曲试验GB50205之5.3.1；30°焊角尺寸GB50205之5.3.39建筑钢构造焊接的质量要求及抽样方法建筑钢构造构件的焊缝根据其重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境、以及应力状态等情况，对质量有不同要求。根据GB50017、GB50205、JGJ81建筑钢构造焊缝分成三个质量标准； 一级、二级、三级。具体要求如下；一级焊缝；外观检验；无损检测；GB11345、B级检验的级及以上。100%检验。二级焊