钢结构是指主要由钢材组成的结构,是建筑结构的主要类型之一。结构主要由型钢、钢板制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成。构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。由于钢结构自重轻、施工简单,广泛应用于大型工厂、场馆、超高层建筑等领域。
钢结构焊接过程中需要注意的事项有很多,如果忽视了,可能会出现很大的失误。
1.焊接时未选择最佳电压
【现象】
焊接时,无论是打底、填充还是盖面,无论坡口大小,都采用相同的电弧电压,这样就可能达不到所要求的焊缝深度和宽度,从而产生咬边、气孔、飞溅等缺陷。
【措施】
一般来说,应针对不同情况选择长弧或短弧,以获得较好的焊接质量和工作效率。例如,在打底焊时应采用短弧操作以获得较好的熔深,在填充焊或盖面焊时可适当提高电弧电压以获得较高的效率和熔深宽度。
2.焊接时没有控制好焊接电流
【现象】
焊接时,为了加快进度,中厚板的对接焊缝都不开坡口,强度指标降低钢结构焊接加工,甚至达不到标准要求,弯曲试验时出现裂纹,使焊缝接头性能得不到保证,对结构的安全造成隐患。
【措施】
焊接时应按工艺评定控制焊接电流,允许有10-15%的波动。坡口钝边尺寸不宜超过6mm。对接焊时,若板厚超过6mm,应开坡口焊接。
3、不注意焊接速度、焊接电流、焊条直径的配合
【现象】
焊接时,不注意控制焊接速度和焊接电流,协调好焊条直径和焊接位置。例如,进行全焊透角焊缝的打底焊时,由于根部尺寸较窄,如果焊接速度太快,根部气体和熔渣来不及排出,易产生未焊透、夹渣、根部气孔等缺陷;焊接盖面时,焊接速度太快,也容易产生气孔;焊接速度太慢,焊缝余高过高,形状不均匀;焊接薄板或钝边较小的焊缝时,焊接速度太慢,容易产生烧穿。
【措施】
焊接速度对焊接质量和焊接生产效率有着重要影响。选择时,应结合焊接电流、焊缝位置(打底焊、填充焊、盖面焊)、焊缝厚度、坡口尺寸等选择合适的焊接速度。在保证焊透、气体和焊渣易排出、不烧穿、成形好的前提下,应选择较大的焊接速度,以提高生产率和效率。
4.焊接时不注意控制电弧长度
【现象】
焊接时没有根据坡口形式、焊接层数、焊接形式、焊条型号等适当调整电弧长度,由于焊接电弧长度使用不当,难以获得高质量的焊缝。
【措施】
为保证焊缝质量,焊接时一般采用短弧操作,但可根据不同情况选择适当的弧长,以获得最佳焊接质量。例如V型坡口对接接头、角接接头第一层应采用较短的电弧,以保证焊透全、不咬边,第二层可稍长一些,以填满焊缝。焊缝间隙较小时,应采用短弧,间隙较大时,可采用稍长电弧,以提高焊接速度。仰焊电弧应最短,以防止铁水向下流;立焊、横焊时,为控制熔池温度,也应采用小电流、短弧焊接。另外钢结构焊接加工,无论采用何种焊接方法,重要的是在移动过程中保持电弧长度基本不变,以保证整个焊缝的熔宽和深度一致。
5.焊接时未控制焊接变形
【现象】
焊接时未注意从焊接顺序、人员安排、坡口形式、焊接规范选择、操作方法等方面控制变形,导致焊后变形大,矫正困难,成本增加,尤其对厚板、大型工件,矫正难度大。机械矫正易产生裂纹或分层撕裂。火焰矫正成本高,操作不当易引起工件过热。对于精度要求较高的工件,若不采取有效的变形控制措施,将会导致工件安装尺寸达不到使用要求,甚至造成返工或报废。
【措施】
采用合理的焊接顺序、选择合适的焊接规范和操作方法,并采取防变形和刚性固定措施。
6.多层焊接不连续,层间温度不受控制
【现象】
厚板多层焊接时,如果不注意层间温度控制,如层间间隔时间过长,未重新加热就进行焊接,则层间容易产生冷裂纹;如果间隔时间过短、层间温度过高(900℃以上),也会影响焊缝及热影响区的性能,引起晶粒粗大,导致韧性和塑性降低,给接头留下潜在的隐患。
【措施】
厚板多层焊接时,层间温度控制应更加严格。连续焊接时应检查焊接母材温度,尽可能保证层间温度与预热温度一致,还应控制最高层间温度。焊接时间不宜过长。若焊接中断,应采取适当的后加热和保温措施。再次焊接时,重新预热温度应适当高于初始预热温度。
7、未清除焊渣就进行下层焊接,焊缝表面有缺陷。
【现象】
厚板多层焊时,如果每层焊完后不清除焊渣及缺陷,则直接焊下一层,易造成焊缝中产生夹渣、气孔、裂纹等缺陷,降低连接强度,而且在焊接下层时会引起飞溅。
【措施】
厚板多层焊时,各层应连续焊。每层焊缝完成后,应及时清除焊渣、焊缝表面缺陷及飞溅物。若焊缝中存在影响焊接质量的夹渣、气孔、裂纹等缺陷,应在焊前彻底清除。
8.要求全熔透的接头对接或角对接组合焊缝的焊缝角度尺寸不够
【现象】
如果要求全焊透的T型接头、十字接头、角接接头等对接或角对接组合焊缝的焊脚尺寸不够,或者设计有疲劳验算要求的吊车梁或类似构件的腹板及上翼缘连接焊缝的焊脚尺寸不够,都将导致焊缝的强度和刚度不能满足设计要求。
【措施】
丁字接头、十字接头、角接头等要求全焊透的对接接头,必须按设计要求有足够的焊脚要求。一般焊脚尺寸不应小于0.25t(t为连接处较薄板的厚度)。有疲劳验算要求的吊车梁或类似腹板的腹板与上翼缘连接焊缝的焊脚尺寸为0.5t,且不应大于10mm。焊接尺寸允许偏差为0~4mm。
9.将焊条头或铁块塞入接头缝隙中
【现象】
由于焊接时电极头或铁块与焊接部位难以熔合,会产生未熔合、未焊透等焊接缺陷,降低连接强度。若使用生锈的电极头或铁块进行填充,很难保证材质与母材一致;若使用带有油污、杂质的电极头或铁块进行填充,焊缝中会出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷。这些情况都会大大降低接头焊缝的质量,达不到设计和规范中对焊缝的质量要求。
【措施】
(1)当工件装配间隙较大,但未超过规定的允许范围,而装配间隙超过薄板厚度的2倍或大于20mm时,应采用堆焊的方法填平凹陷部位或减小装配间隙。严禁用焊条头或铁块填塞接头间隙的方法进行补焊。
(2)在标注零件时,注意切割后留有足够的切割余量和焊接收缩余量,控制零件尺寸,不要增加间隙,保证整体尺寸。
10、不同厚度、宽度的板材连接时,过渡不圆滑。
【现象】
不同厚度、宽度的板材对接时,应注意板材厚度差是否在标准允许范围内,若不在允许范围内,且未进行圆滑过渡,焊缝在薄板厚度较大处容易造成应力集中和产生未熔合等焊接缺陷,影响焊接质量。
【措施】
当超过有关规定时,焊缝应焊成坡度,最大允许坡度为1:2.5;或在焊接前将厚度的一侧或两侧加工成坡度,最大允许坡度为1:2.5。当结构直接承受动荷载,需要进行疲劳验证时,坡度不应大于1:4。不同宽度的板材对接时,应根据工厂及现场情况,采用热切割、机械加工或砂轮打磨等方法进行圆滑过渡,连接的最大允许坡度值为1:2.5。
11. 不注意有交叉焊缝的部件的焊接顺序
【现象】
对于存在交叉焊缝的构件,没有注意通过分析焊接应力释放、焊接应力对构件变形的影响来合理安排焊接顺序,而是纵横随意焊接,导致纵、横焊缝相互制约,产生较大的温度收缩应力,造成板材变形、板面不平整,焊缝可能产生裂纹。
【措施】
对于有交叉焊缝的构件,应制定合理的焊接顺序,当有几条交叉焊缝时,应先焊收缩变形较大的横焊缝,再焊纵焊缝。这样,横焊缝就不会受到纵焊缝的束缚,使横焊缝的收缩应力不受束缚地释放,既可减少焊接变形,又可保证焊缝质量。或者,应先焊对接焊缝,再焊角焊缝。
12、钢筋搭接接头采用搭接焊时,应在转角处进行连续焊。
【现象】
钢筋与连续板搭接接头焊接时,先焊钢筋两侧焊缝,再焊端部焊缝,焊接不连续。 这样虽有利于减少焊接变形,但易在钢筋转角处造成应力集中和焊接缺陷,影响焊接接头质量。
【措施】
钢筋搭接接头采用搭接焊时,应在拐角处一次连续焊接完成,不得焊到拐角处再跑到另一侧焊接。
13、要求采用等强度对接接头,且吊车梁翼缘与腹板两端不设引弧板及引出板。
【现象】
焊接对接焊缝、全熔透角焊缝、吊车梁翼缘板与腹板之间的焊缝时,起弧处和引出处均未加引弧板和引出板,导致焊接起、收尾端时,电流、电压不够稳定,起、收尾点的温度不够稳定,易导致起、收尾焊缝产生未熔合、未焊透、裂纹、夹渣、气孔等缺陷,降低焊缝强度,达不到设计要求。
【措施】
焊接对接焊缝、全熔透角焊缝、吊车梁翼缘与腹板之间的焊缝时,应在焊缝两端安装引弧板和引出板,其作用是将两端易产生缺陷的部位引出到工件外部,然后将缺陷部位切除,以保证焊缝的质量。
-结束-