钢结构焊接结构特性

钢结构施工中焊接结构的特性 张明理、焊接结构的特性与螺栓连接相比，焊接结构具有以下优点：（1） 如图（一）所示钢板的螺栓连接和焊缝连接，可见焊缝连接不需要钻孔，截面无削弱；不需额外的连接件，构造简单;从而焊缝连接可省工省料，得到经济的发展。这些可说是它的最大的优点。（2） 焊接结构的密闭性好、刚度和整体性都大。图（一）钢板的焊缝连接与螺栓连接（a）焊缝对接连接 （b）焊缝搭接连接（c）焊缝梯形连接（d）螺栓搭接连接 （e）螺栓T型连接此外，有些节点如钢管与钢管的Y形和T形连接节等，除焊缝连接外是较难采用螺栓连接或其他连接的。但是焊缝连接还存在以下不足：（1）受焊接时的高温影响，焊缝附近的主体金属中存在所谓“热影响区”，这个区的宽度随焊接速度和焊接所用电流强度的不同而变化，大致为5-6mm。热影响区内随着各部分温度的不同，其金相组织及性能也发生变化，有些部分的品粒变粗。硬度加大而塑性与韧性降低，易导致材质变脆。（2）除非正确选用钢材和焊接工艺，焊缝易存在各种缺陷，如发生裂纹、边缘未熔合、根部未焊透、咬肉、焊瘤、夹渣和气孔等，如图（二）所示。图（二）焊接中的缺陷产生裂纹的主要原因是钢材的化学成分不当，钢材的含硫量高会发生热裂纹，含磷量高会发生冷裂纹。此外，不合适的焊接工艺（指采用的焊接方法、焊接电压、焊接电流及焊接速度等）和不合适的焊接程序等也将导致裂纹产生。裂纹可以是纵向的也可以是横向的；可以存在焊缝内也可以存在于焊缝附近的主体金属内。针对承受动力载荷的重要结构应采用低氢型焊条，就是为了减少氢对产生裂纹的影响。边缘未熔合、根部未焊透、咬肉和焊瘤等缺陷都直接与焊接工艺和焊工操作技术有关。边缘未融合与焊前钢材表面的清理不彻底有关，也与焊接电流过小和焊接速度过快以致母材金属未达到熔化状态有关。根部未焊透除与焊接电流不够和焊接速度过快有关外，还与焊条直径过粗及焊工的其他操作不当有关。对有坡口的对接焊缝，应注意所选坡口形状是否合适。咬肉或称咬边，是靠近焊缝表面的母材处产生的缺陷。主要由于焊接参数选择不当或是由于操作工艺不正确而产生，例如由于所用焊接电流过强和电弧太大（一般说来电弧弧长不应超过所用焊条直径）。焊瘤是在焊接过程中，熔化的金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属瘤。夹渣是微粒焊渣在焊缝金属凝固时来不及浮至金属表面而存在于焊缝内的一种缺陷。不使焊缝冷却过快，可以避免夹渣的产生。当为多层焊（熔敷多层焊缝金属而完成的焊接如图（三）所示）时，在焊下一道焊缝前，应把前一层已焊好的焊缝表面的焊渣清除干净，也是避免夹渣的重要措施。图二多层焊（多道焊）的V形焊缝气孔是在焊接过程中由于焊条药皮受潮，熔化时产生的气体侵入焊缝内而形成的。所有这些缺陷，有的可能在焊后外观检查时就能发现而加以补救，有的则须用仪器检查方能发现，如用X光探伤和超声波探伤等。缺陷的危害性当视缺陷的大小、性质及所处部位等而不同。一般来讲，裂纹、未熔合、未焊透和咬肉等都是严重缺陷。存在于构件受拉区的缺陷危害性较存在于构件受压区的为严重。缺陷的存在常导致构件内产生应力集中而使裂纹扩大。（3） 由于焊接结构的刚度大，个别存在的局部裂纹易扩展到整体。（例如焊接结构容易发生低温冷脆现象，就是这个原因）（4） 焊接后，由于冷却时的不均匀收缩，构件内将存在焊接残余应力，可使构件受荷时部分截面提前进入塑性，降低受压时构件的稳定临界应力。（5） 焊接后，由于不均匀胀缩