中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會
建筑鋼結(jié)構(gòu)分會主辦
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建筑鋼結(jié)構(gòu)分會主辦
管桁架手工電弧焊焊接現(xiàn)場
1 鋼結(jié)構(gòu)焊接(welding of steel structure)
鋼結(jié)構(gòu)焊接是指將各種不同形狀和厚度的鋼結(jié)構(gòu)零件通過局部加熱，達到原子結(jié)合的一種連接方法。中國的手工電弧焊始于20世紀40年代，并于50年代推廣應用埋弧自動焊技術，60年代開始試驗CO2氣體保護焊、電渣焊技術，并逐步推廣應用于鋼結(jié)構(gòu)制造中。
2 焊接方法
鋼結(jié)構(gòu)制造中常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護焊和電渣焊等。
2.1 手工電弧焊
手工焊操作現(xiàn)場
手工電弧焊以焊條與焊件各為一個電極，電弧引燃于其間，焊芯與工件的熔化金屬形成焊縫金屬，以此完成工件的焊接。
手工焊工作原理
手工電弧焊設備簡單，施工方便，能進行平焊、立焊、橫焊、仰焊等全位置的焊接，在鋼結(jié)構(gòu)焊接中目前仍是主要的焊接方法。
對接連接的焊縫位置簡圖
手工電弧焊的主要設備有弧焊變壓器、直流弧焊電機和弧焊整流器等。
手工焊焊接設備
焊條由焊芯和藥皮組成。電焊條的種類很多，要結(jié)合焊接結(jié)構(gòu)的特點、施焊條件、設備狀況和焊接工藝要求等綜合考慮，正確選用焊條。
手工焊焊條
常用的Q235鋼手工焊選用E43系列焊條，Q345鋼手工焊選用E50系列焊條，對于Q235+Q345手工焊采用E43型焊條。焊條說明如下：
2.2 埋弧自動焊
埋弧自動焊是通過裸金屬焊絲和工件之間形成的電弧在覆蓋焊接區(qū)的顆粒狀材料即焊劑的保護下進行焊接的過程。焊接方法分為半自動焊和自動焊兩種。
埋弧自動焊工作原理
埋弧自動焊比手工電弧焊生產(chǎn)效率高5～10倍，且焊接速度快、焊縫質(zhì)量好且穩(wěn)定，在鋼結(jié)構(gòu)焊接中得到了廣泛的應用。但因埋弧自動焊僅能在平焊位置和坡度不大的條件下焊接，且不適合薄板的焊接，它的使用范圍受到一定的限制。常用于工廠制作厚板焊接。
手動埋弧焊
自動埋弧焊
埋弧焊的設備主要由電源、控制盤、焊絲送進機構(gòu)、焊機行走機構(gòu)和焊劑供給機構(gòu)組成。
埋弧焊的焊接設備
大型管道的埋弧焊
2.3 氣體保護焊
氣體保護焊是以惰性氣體(如純Ar)、富Ar和氧化性氣體(如CO2)作為保護介質(zhì)，把熔池和電弧區(qū)與周圍空氣隔離，防止空氣中有害氣體侵入，同時在機械的作用下焊絲連續(xù)送入熔池進行焊接。氣體保護焊分為自動焊和半自動焊兩種。
半自動氣體保護焊
其中CO2氣體保護焊焊接速度快，變形小，生產(chǎn)效率高，焊接成本低，抗銹、抗裂能力強，焊接裂紋傾向小。又由于是明弧焊接，操作比較簡單，可以焊接薄板。其缺點是保護氣體容易被破壞，且要求一定的純度，焊接時飛濺較大。
氣體保護焊工作場景
CO2氣體保護焊的半自動焊設備通常由焊接電源、控制裝置、送絲機構(gòu)、焊柱和附屬裝置組成。
氣體保護焊的工作原理
氣體保護焊的焊機和送絲機構(gòu)
送絲機構(gòu)有推式、推拉式和盤放式三種，現(xiàn)場常用推式送絲機構(gòu)。焊槍的作用除導電外，還要把送絲機構(gòu)送出的焊絲導向熔池，并將保護氣體通過焊槍噴嘴集中噴出以保護熔池。CO2氣體保護焊的焊絲的選擇應根據(jù)母材及接頭設計強度確定。
氣體保護焊焊槍
2.4 電渣焊
電渣焊是利用電流通過液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法。
電渣焊過程示意
電渣焊與一般電弧焊相比，能夠一次焊接很厚的工件，工件不需要開坡口，不易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷，易于調(diào)整焊縫金屬的化學成分及降低焊縫金屬中的有害雜質(zhì)，因此是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的焊接方法。電渣焊常用于箱形截面內(nèi)隔板焊接。
全自動電渣焊場景
電渣焊有絲極電渣焊、板極電渣焊和噴嘴電渣焊三種。
箱形截面的隔板電渣焊場景
電渣焊技術包括焊接材料的選用、焊前準備、焊接過程和焊接檢驗。焊材(焊絲、板極、熔嘴和焊劑)應根據(jù)母材材質(zhì)和設計的要求正確選用。
熔嘴電渣焊與絲極電渣焊的比較
3 焊接缺陷及質(zhì)量控制
優(yōu)良的焊接接頭質(zhì)量取決于合理的結(jié)構(gòu)設計、正確地選擇材料(包括鋼材和焊材)、正確的焊接工藝和完備的焊接質(zhì)量檢查系統(tǒng)。焊接缺陷是危及結(jié)構(gòu)安全使用的重要因素，特別是焊接裂縫危害更大，將導致災難性事故的發(fā)生。
常見的焊接缺陷
為了保證焊接質(zhì)量，要對焊接接頭的質(zhì)量進行檢驗。檢驗方法分為非破壞性檢驗和破壞性檢驗兩大類。
鋼結(jié)構(gòu)常用的焊縫檢測方法
4 焊縫的分類和表示方法
4.1 焊縫分類
焊縫按板件連接形式可分為對接焊縫和角焊縫。其中對接焊縫又分為正對接、斜對接、T形對接焊縫。角接焊縫又分為搭接、角接、T形角接焊縫。
焊縫按焊接位置可分為平焊、立焊、橫焊、仰焊。
4.2 焊縫表示方法
常見的焊縫表示方法如下圖：
常見焊縫標識說明如下：
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