第5章-钢结构连接

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1、钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接（connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成整个结构。在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接以及轻型钢结构用的紧固件连接等。(a)焊缝连接；(b)铆钉连接；(c)螺栓连接；(d)紧固件连接钢结构的连接方法目前以焊接连接应用最为广泛，螺栓其次。铆钉连接由于费工费料，在建筑结构中基本已经不采用。螺栓连接分普通螺栓连接（bolted connections）和高强度螺栓连接（high-strength bolted connections）两种。一、普通

2、螺栓连接普通螺栓连接的连接件包括螺栓杆、螺母和垫圈。任务一 螺栓连接 （一）基本知识（一）基本知识 1 1普通螺栓普通螺栓 （1 1）螺栓按照性能等级分）螺栓按照性能等级分3.63.6、4.64.6、4.84.8、5.65.6、5.85.8、6.86.8、8.88.8、9.89.8、10.910.9、12.912.9等十个等级。等十个等级。小小数点前的数字表示螺栓材料的最低抗拉强度数点前的数字表示螺栓材料的最低抗拉强度fu,4fu,4即即为为400N/mm2400N/mm2；小数点及后面的数字（；小数点及后面的数字（0.60.6、0.80.8等）等）则表示材料的屈强比则表示材料的屈强比。（2

3、2）螺栓的）螺栓的代号代号用字母用字母M M与公称直径的毫与公称直径的毫米数表示，如米数表示，如M16M16、M18M18等，常用的螺栓是等，常用的螺栓是M16M16，M20M20和和M24M24。（3 3）普通螺栓按产品质量和制作公差的不）普通螺栓按产品质量和制作公差的不同，分为同，分为A A级和级和B B级（精制螺栓）、级（精制螺栓）、C C级（粗级（粗制螺栓）。钢结构用连接螺栓，除特殊注制螺栓）。钢结构用连接螺栓，除特殊注明外，一般即为普通粗制明外，一般即为普通粗制C C级螺栓。级螺栓。六角头螺栓六角头螺栓沉头螺栓沉头螺栓地脚螺栓地脚螺栓双头螺栓双头螺栓 2 2螺母螺母 公称高度应公称高

4、度应0.8D0.8D，螺母的螺纹应，螺母的螺纹应和螺栓相一致，一般应为粗牙螺纹。和螺栓相一致，一般应为粗牙螺纹。螺母的机械性能主要是螺母的保证螺母的机械性能主要是螺母的保证应力和硬度。应力和硬度。3 3垫圈垫圈 常用钢结构螺栓连接的垫圈，按形常用钢结构螺栓连接的垫圈，按形状及其使用功能可以分成以下几类：状及其使用功能可以分成以下几类：1 1）圆平垫圈。一般放置于紧固螺）圆平垫圈。一般放置于紧固螺栓头及螺母的支承面下面，用以增栓头及螺母的支承面下面，用以增加螺栓头及螺母的支承面。加螺栓头及螺母的支承面。2 2）方形垫圈。一般置于地脚螺栓头）方形垫圈。一般置于地脚螺栓头及螺母支承面下、用以增加支承

5、面及及螺母支承面下、用以增加支承面及遮盖较大螺栓孔眼。遮盖较大螺栓孔眼。3 3）斜垫圈。主要用于工字钢、槽钢）斜垫圈。主要用于工字钢、槽钢翼缘倾斜面的垫平，使螺母支承面垂翼缘倾斜面的垫平，使螺母支承面垂直于螺杆，避免紧固时造成螺母支承直于螺杆，避免紧固时造成螺母支承面和被连接的倾斜面局部接触。面和被连接的倾斜面局部接触。4 4）弹簧垫圈。防止螺栓拧紧后在动）弹簧垫圈。防止螺栓拧紧后在动荷载作用下的振动和松动，依靠垫圈荷载作用下的振动和松动，依靠垫圈的弹性功能及斜口摩擦面防止螺栓的的弹性功能及斜口摩擦面防止螺栓的松动，一般用于有动荷载（振动）或松动，一般用于有动荷载（振动）或经常拆卸的结构连接处

6、。经常拆卸的结构连接处。在螺母拧紧在螺母拧紧之后给螺母一个力，增大螺母和螺栓之后给螺母一个力，增大螺母和螺栓之间的摩擦力。之间的摩擦力。l（二）普通螺栓安装施工（二）普通螺栓安装施工l1一般要求（一般要求（P116）l普通螺栓作为永久性连接螺栓时，应符合下列要求：普通螺栓作为永久性连接螺栓时，应符合下列要求：l（1）对一般的螺栓连接，螺栓头和螺母下面应放置）对一般的螺栓连接，螺栓头和螺母下面应放置平垫圈，以增大承压面积。平垫圈，以增大承压面积。l（2）螺栓头下面放置的垫圈一般不应多于）螺栓头下面放置的垫圈一般不应多于2个，螺个，螺母头下的垫圈一般不应多于母头下的垫圈一般不应多于1个。个。l（3

7、）对于设计有要求防松动的螺栓、锚固螺栓应采）对于设计有要求防松动的螺栓、锚固螺栓应采用有防松装置的螺母或弹簧垫圈，或用人工方法采用有防松装置的螺母或弹簧垫圈，或用人工方法采取防松措施。取防松措施。l（4）对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接，应按）对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接，应按设计要求放置弹簧垫圈，弹簧垫圈必须设置在螺母设计要求放置弹簧垫圈，弹簧垫圈必须设置在螺母一侧。一侧。l（5）对于工字钢、槽钢类型应尽量使用斜垫圈，使）对于工字钢、槽钢类型应尽量使用斜垫圈，使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。l2螺栓直径和长度的选择（螺栓直径和长度的选择（P114

8、）l（1）螺栓直径的确定原则上应由设计人员按等）螺栓直径的确定原则上应由设计人员按等强度原则通过计算确定，但对某一个工程来讲，强度原则通过计算确定，但对某一个工程来讲，螺栓直径规格应尽可能少，有的还需要适当归类，螺栓直径规格应尽可能少，有的还需要适当归类，便于施工和管理；一般情况螺栓直径应与被连接便于施工和管理；一般情况螺栓直径应与被连接件的厚度相匹配。件的厚度相匹配。l（2）螺栓长度通常是指螺栓螺头内侧面到螺杆）螺栓长度通常是指螺栓螺头内侧面到螺杆端头的长度，一般都是以端头的长度，一般都是以5mm进制。从螺栓的标进制。从螺栓的标准规格上可以看出，螺纹的长度基本不变。显而准规格上可以看出，螺纹

9、的长度基本不变。显而易见，影响螺栓长度的因素主要有：被连接件厚易见，影响螺栓长度的因素主要有：被连接件厚度、螺母高度、垫圈的数量及厚度等。度、螺母高度、垫圈的数量及厚度等。l3螺栓布置螺栓布置（P115）l螺栓连接接头中螺栓的排列布置主要有并列和螺栓连接接头中螺栓的排列布置主要有并列和交错排列两种形式，螺栓间的间距确定既要考交错排列两种形式，螺栓间的间距确定既要考虑连接效果（连接强度和变形），又要考虑螺虑连接效果（连接强度和变形），又要考虑螺栓的施工。栓的施工。l4螺栓紧固螺栓紧固（P117）l普通螺栓连接对螺栓的紧固力没有要求，因此普普通螺栓连接对螺栓的紧固力没有要求，因此普通螺栓的紧固施工

10、是以操作工的手感及连接接头通螺栓的紧固施工是以操作工的手感及连接接头的外形控制为准，即以一个操作工使用普通扳手的外形控制为准，即以一个操作工使用普通扳手靠自己的力量拧紧螺母，保证被连接接触面能密靠自己的力量拧紧螺母，保证被连接接触面能密贴，无明显间隙。这种紧固施工方式虽然有很大贴，无明显间隙。这种紧固施工方式虽然有很大的随意性，但能满足连接要求。为使连接接头中的随意性，但能满足连接要求。为使连接接头中螺栓受力均匀，螺栓的螺栓受力均匀，螺栓的紧固次序紧固次序应从中间开始，应从中间开始，对称向两头进行。对大型接头应采用复拧，即两对称向两头进行。对大型接头应采用复拧，即两次紧固方法，保证接头内各个螺

11、栓能均匀受力。次紧固方法，保证接头内各个螺栓能均匀受力。A A、对顶螺母（对顶螺母（）A A、开槽螺母与开口销开槽螺母与开口销 B B、止动垫圈止动垫圈B B、止动垫圈止动垫圈C C、串联钢丝串联钢丝冲点法防松冲点法防松焊住防松焊住防松 高强螺栓就是高强度的螺栓，是一种标准件。高强螺栓就是高强度的螺栓，是一种标准件。是继铆接连接后的新型钢结构连接形式，是目前是继铆接连接后的新型钢结构连接形式，是目前钢结构连接的主要手段。钢结构连接的主要手段。按受力状况可分为摩擦型连接、摩擦一承压按受力状况可分为摩擦型连接、摩擦一承压型连接、承压型连接和张拉型连接等几种类型，型连接、承压型连接和张拉型连接等几种

12、类型，其中摩擦型连接是目前建筑钢结构和桥梁钢结构其中摩擦型连接是目前建筑钢结构和桥梁钢结构中广泛采用的基本连接形式。中广泛采用的基本连接形式。（一）（一）高强螺栓的种类高强螺栓的种类二、高强螺栓连接扭剪型高强螺栓扭剪型高强螺栓 大六角头高强螺栓大六角头高强螺栓一个连接一个连接副副为一个螺为一个螺栓、栓、一个螺母一个螺母和和一个垫圈一个垫圈一个连接一个连接副副为一个螺为一个螺栓、栓、一个螺母一个螺母和和二个垫圈二个垫圈 高强度螺栓从外形上可分为高强度螺栓从外形上可分为大六角头大六角头和和扭剪型扭剪型两种：按性能等级可分为两种：按性能等级可分为8.88.8级、级、10.910.9级、级、12.91

13、2.9级级等，目前我国使用的大六角高强度螺栓有等，目前我国使用的大六角高强度螺栓有8.88.8级和级和10.910.9级两种，扭剪型高强度螺栓只有级两种，扭剪型高强度螺栓只有10.910.9级一种。级一种。手动扭矩扳手：手动扭矩扳手：高强螺栓以手动紧固时，要使用高强螺栓以手动紧固时，要使用有示明扭矩值的扳手施拧，以达到高强螺栓连接副规定有示明扭矩值的扳手施拧，以达到高强螺栓连接副规定的扭矩和剪力值。常用的手动扭矩扳手有的扭矩和剪力值。常用的手动扭矩扳手有指针式指针式、音响音响式式和和扭剪型扭剪型三种。三种。（二）（二）高强螺栓施工的机具高强螺栓施工的机具响声式扭矩扳手响声式扭矩扳手德国德国We

14、raWera可调控扭力扳手可调控扭力扳手手动扭矩扳手手动扭矩扳手 电动扳手电动扳手 定扭矩、定转角电动扳手定扭矩、定转角电动扳手适用适用于大六角头高强螺栓的紧固，可自于大六角头高强螺栓的紧固，可自动控制扭矩和转角，适用于钢结构动控制扭矩和转角，适用于钢结构桥梁、厂房建设安装桥梁、厂房建设安装大六角头高强大六角头高强螺栓螺栓施工的施工的初拧、终拧初拧、终拧和和扭剪型高扭剪型高强螺栓强螺栓的的初拧初拧。扭剪型电动扳手扭剪型电动扳手适用于适用于扭剪型高强度螺栓扭剪型高强度螺栓的的终拧终拧紧固，常用的扭剪型电动紧固，常用的扭剪型电动扳手有扳手有6922型和型和6924型两型两种。种。6924扭剪扳手扭

15、剪扳手 电动扭剪扳手电动扭剪扳手定扭矩电动扳手定扭矩电动扳手l（三）高强度螺栓连接施工（三）高强度螺栓连接施工l1一般规定（一般规定（P125施工作业条件施工作业条件+P127表）表）l（1）施工前对高强螺栓连接副实物和摩擦面）施工前对高强螺栓连接副实物和摩擦面进行检验和复验，合格后方可进行施工。进行检验和复验，合格后方可进行施工。l（2）对每一个连接接头，应先用临时螺栓或）对每一个连接接头，应先用临时螺栓或冲钉定位。为防止损伤螺纹引起扭矩系数的变冲钉定位。为防止损伤螺纹引起扭矩系数的变化，严禁将高强度螺栓作为临时螺栓使用。对化，严禁将高强度螺栓作为临时螺栓使用。对一个接头来说，临时螺栓和冲钉

16、的数量原则上一个接头来说，临时螺栓和冲钉的数量原则上应根据该接头可能承担的荷载计算确定。应根据该接头可能承担的荷载计算确定。l（3）高强度螺栓的穿入，应在结构中心位置）高强度螺栓的穿入，应在结构中心位置调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，力求一致；安装时要注意垫圈的正反面，即螺力求一致；安装时要注意垫圈的正反面，即螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧；母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧；对于大六角头高强度螺栓连接副靠近螺头一侧对于大六角头高强度螺栓连接副靠近螺头一侧的垫圈，其有倒角的一侧朝向螺栓头。的垫圈，其有倒角的一侧朝向螺栓头。l（4）高

17、强度螺栓的安装应能自由穿入孔，严禁）高强度螺栓的安装应能自由穿入孔，严禁强行穿入，如不能自由穿入时，该孔应用铰刀进强行穿入，如不能自由穿入时，该孔应用铰刀进行修整，修整后孔的最大直径应小于行修整，修整后孔的最大直径应小于1.2倍螺栓倍螺栓直径。修孔时，为了防止铁屑落入板迭缝中，铰直径。修孔时，为了防止铁屑落入板迭缝中，铰孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行，严禁气割扩孔。行，严禁气割扩孔。l（5）高强度螺栓连接中连接钢板的孔径略大于）高强度螺栓连接中连接钢板的孔径略大于螺栓直径，并必须采取钻孔成型方法，钻孔后的螺栓直径，并必须采取钻孔成型方法，

18、钻孔后的钢板表面应平整、孔边无飞边和毛刺，连接板表钢板表面应平整、孔边无飞边和毛刺，连接板表面应无焊接飞溅物、油污等。面应无焊接飞溅物、油污等。l（6）高强度螺栓连接板螺栓孔的孔距及边距）高强度螺栓连接板螺栓孔的孔距及边距除应符合要求外，还应考虑专用施工机具的可除应符合要求外，还应考虑专用施工机具的可操作空间。操作空间。l（7）高强度螺栓在终拧以后，螺栓丝扣外露高强度螺栓在终拧以后，螺栓丝扣外露应为应为23扣，其中允许有扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露的螺栓丝扣外露1扣或扣或4扣。扣。l2.高强度螺栓的施工（P126螺栓紧固）l1）大六角头高强度螺栓l（a）扭矩法施工 使用可直接显示扭矩值的

19、专用扳手，分初拧和终拧二次拧紧。在采用扭矩法终拧前，应首先进行初拧，对螺栓多的大接头，还需进行复拧。l初拧：目的就是使连接接触面密贴，初拧扭矩一般为终拧扭矩的50%左右（对于一般常用规格螺栓M20、M22、M24的在200300Nm，螺栓轴力达到1050kN即可）。l复拧：扭矩一般等于或略大于初拧。终拧：扭矩M与轴力(预拉力)P的关系换算：M=KDP 式中：M终拧扭矩 K扭矩系数，复验测得 P高强度螺栓施工预拉力 D高强度螺栓螺杆直径l初拧、复拧及终拧一般都应从中间向两边或四周对称进行，初拧和终拧的螺栓都应做不同的标记，避免漏拧、超拧等不安全隐患，同时也便于检查人员检查紧固质量。l（b）转角法

20、施工 利用螺母旋转角度以控制螺杆弹性伸长量来控制螺栓轴向力的方法。分初拧和终拧（必要时复拧）。初拧要求比扭矩法严（因为起初连接板间隙的影响，螺母的转角大都消耗于板缝，转角与螺栓轴力关系不稳定）。一般初拧扭矩同扭矩法，初拧应该使连接板缝密贴为准。l终拧是在初拧的基础上（初拧后在螺母和螺栓杆上面通过圆心画一条直线），再将螺母拧转一定的角度（转动角度的大小在施工前由实验确定，一般为120180），使螺栓轴向力达到施工预拉力。2）扭剪型高强度螺栓 紧固施工比大六角头简便。也分初拧和终拧二次进行。初拧用定扭矩扳手，以终拧扭矩的50%80%进行，使接头各层钢板达到充分密贴，再用电动扭剪型扳子把梅花头拧掉，

21、使螺栓杆达到设计要求的轴力。l电动扭剪型扳子一般有大小两各套管，大套管卡住螺母，小套管卡住梅花头，接通电源后，两个套管按反向旋转，螺母逐渐拧紧，梅花头切口受剪力逐渐加大，螺母达到所需要的扭矩时，梅花头切口剪断，梅花头掉下。这时螺栓达到要求的轴力。先将扳手内套筒套入梅花头上，再轻压扳手，再将外套筒套在螺母上；按下扳手开关，外套筒旋转，使螺母拧紧、切口拧断；关闭扳手开关，将外套筒从螺母上卸下，将内套筒中的梅花头顶出。（a）紧固前；（b）紧固中；（c）紧固后1-梅花头；2-断裂切口；3-螺栓；4-螺母；5-垫圈；6-被紧固的构件；7-扳手外套筒；8-扳手内套筒三、轻钢结构的紧固件连接在冷弯薄壁型钢结

22、构中经常采用自攻螺钉（self drilling screws）、钢拉铆钉（steel blind rivets）、射钉（powder-actuated fasteners）等机械式紧固件连接方式，主要用于压型钢板之间和压型钢板与冷弯型钢等支承构件之间的连接。自攻螺钉有两种类型，一类为一般的自攻螺钉，需先行在被连板件和构件上钻一定大小的孔后，再用电动板子或扭力板子将其拧入连接板的孔中；一类为自钻自攻螺钉，无需预先钻孔，可直接用电动板子自行钻孔和攻入被连板件。拉铆钉有铝材和钢材制作的二类，为防止电化学反应，轻钢结构均采用钢制拉铆钉。射钉由带有锥杆和固定帽的杆身与下部活动帽组成，靠射钉枪的动力将射

23、钉穿过被连板件打入母材基体中。射钉只用于薄板与支承构件（如檩条、墙梁等）的连接。特重型特重型双把拉铆枪双把拉铆枪气动拉铆钉枪气动拉铆钉枪平头型射钉平头型射钉(带斜角金属角片带斜角金属角片)自攻螺栓自攻螺栓 钢拉铆钉钢拉铆钉自攻自钻螺钉自攻自钻螺钉一、焊接的定义 焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充金属，使焊件间达到原子间结合的一或不用填充金属，使焊件间达到原子间结合的一种加工方法。种加工方法。也可以说，焊接最本质的特点就是通过焊接使也可以说，焊接最本质的特点就是通过焊接使焊件达到了原子结合，从而将原来分开的物体构焊件达到了原子结合，从而将原

24、来分开的物体构成了一个整体，这是任何其它连接形式所不具备成了一个整体，这是任何其它连接形式所不具备的。的。任务二任务二 焊接连接焊接连接(welded connection)(welded connection)是现代钢结构是现代钢结构最主要的连接方法最主要的连接方法。二、焊缝连接的特点其优点是：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温

25、冷脆问题较为突出。钢结构常用的焊接方法是钢结构常用的焊接方法是电弧电弧焊焊,包括包括手工电弧焊手工电弧焊、自动或半自动或半自动埋弧焊自动埋弧焊及及气体保护焊气体保护焊等。等。又称焊条电弧焊又称焊条电弧焊：是最普遍的是最普遍的熔化焊熔化焊焊接方法，它是利焊接方法，它是利用电弧产生的高温、用电弧产生的高温、高热量进行焊接的。高热量进行焊接的。三、三、焊条：焊条：焊条供手工电弧焊用，焊条供手工电弧焊用，由焊芯和药皮组成。焊条的表示方法由焊芯和药皮组成。焊条的表示方法(如如E4303、E5015)：“E”代表焊代表焊条，前两位条，前两位“43”、“50”表示焊缝表示焊缝金属的抗拉强度等级金属的抗拉强度

26、等级(430、500N/mm2)，第三位数字代表焊接，第三位数字代表焊接的位置，最后一位数表示适用电源种的位置，最后一位数表示适用电源种类及药皮类型。类及药皮类型。电焊机：电焊机：主要有主要有交流弧焊机、交流弧焊机、直流弧焊机直流弧焊机。交流弧焊机交流弧焊机焊焊 条条直流弧焊机直流弧焊机 焊接接头与坡口 为确保焊为确保焊件能焊透，必件能焊透，必须开一定形状须开一定形状的坡口。的坡口。焊接前根据焊接部位的形状、尺寸、焊接前根据焊接部位的形状、尺寸、受力的不同，选择受力的不同，选择 合适的接头类型。合适的接头类型。常见的接头型式有常见的接头型式有 对接、搭接、丁字对接、搭接、丁字 接接和和角接角接

27、等。等。常见的接头型式常见的接头型式对接接头的坡口型式对接接头的坡口型式 焊接工艺参数的选择 手工电弧焊的焊接工艺参数有：焊条直径、焊接电手工电弧焊的焊接工艺参数有：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。焊条直径焊条直径根据根据焊件厚度、接头形式、焊缝位置焊件厚度、接头形式、焊缝位置和和焊接层次焊接层次来选择。来选择。焊接电流焊接电流根据焊条的类型、直径、焊件的厚度、根据焊条的类型、直径、焊件的厚度、接头形式、焊缝空间位置等因素来考虑。其中接头形式、焊缝空间位置等因素来考虑。其中焊条直径焊条直径和焊缝空间位置最为关键和焊缝空间位置最

28、为关键。电弧电压电弧电压根据电源特性，由根据电源特性，由焊接电流决定相应焊接电流决定相应的电弧电压的电弧电压。此外电弧电压还与电弧长有关。此外电弧电压还与电弧长有关。焊接层数焊接层数视焊件的厚度而定。视焊件的厚度而定。除薄板外，一般都采用除薄板外，一般都采用多层焊多层焊。每层。每层焊缝的厚度过大，对焊缝金属的塑性焊缝的厚度过大，对焊缝金属的塑性有不利影响，施工中每层焊缝的厚度有不利影响，施工中每层焊缝的厚度不应大于不应大于45mm。多层焊的焊缝和焊接顺序多层焊的焊缝和焊接顺序 有有平焊、立焊、横焊平焊、立焊、横焊和和仰焊仰焊四种。平焊易操作，劳动条件四种。平焊易操作，劳动条件好，生产率高，好，

29、生产率高，焊缝质量易保证。焊缝质量易保证。立焊、横焊和仰立焊、横焊和仰焊时施焊困难，焊时施焊困难，应尽量避免。应尽量避免。焊缝的空间位置焊缝的空间位置焊缝的空间位置 焊接准备 碰击法碰击法将焊条垂直于焊件将焊条垂直于焊件进行碰击，然后迅速保持一定距离；进行碰击，然后迅速保持一定距离；划擦法划擦法将焊条端头轻轻划将焊条端头轻轻划过焊件，然后迅速保持一定距离。过焊件，然后迅速保持一定距离。严禁在焊缝区以外的母材上打火严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。引弧。包括包括坡口制备、焊口清理、坡口制备、焊口清理、焊条烘干、预热、预变形焊条烘干、预热、预变形及及高强高强度钢切割表面探伤度钢切割表面探伤等。等。

30、引 弧引弧方法引弧方法钢管打坡口钢管打坡口 运条方法 沿其中心线向下送进沿其中心线向下送进焊条被电弧熔化变短，焊条被电弧熔化变短，为保持弧长，须使焊条沿其中心线向下送进，以防止断为保持弧长，须使焊条沿其中心线向下送进，以防止断弧；弧；焊条运条有三个运条方向，三个方向的动作应密切焊条运条有三个运条方向，三个方向的动作应密切配合。配合。沿焊缝方向移动沿焊缝方向移动为形为形成线形焊缝，焊条要沿焊缝方向移成线形焊缝，焊条要沿焊缝方向移动，移动速度应适当；动，移动速度应适当；横向摆动横向摆动为获得一定为获得一定宽度的焊缝，焊条必须横向摆动。宽度的焊缝，焊条必须横向摆动。平焊焊条角度平焊焊条角度和运条基本

31、动作和运条基本动作自动或半自动埋弧焊主要设备是自动电焊机，沿轨道按自动或半自动埋弧焊主要设备是自动电焊机，沿轨道按设定速度移动，通电引弧后，使埋于焊剂下的焊丝和附近的设定速度移动，通电引弧后，使埋于焊剂下的焊丝和附近的焊剂熔化，熔渣浮在熔化的焊缝金属上面，使融化金属不与焊剂熔化，熔渣浮在熔化的焊缝金属上面，使融化金属不与空气接触，并供给焊缝金属以必要的合金元素，随焊机的移空气接触，并供给焊缝金属以必要的合金元素，随焊机的移动，颗粒状焊剂不断从料斗漏下，电弧完全被埋在焊剂之内，动，颗粒状焊剂不断从料斗漏下，电弧完全被埋在焊剂之内，同时焊丝自动地边熔化边下降，称为自动埋弧焊。同时焊丝自动地边熔化边

32、下降，称为自动埋弧焊。(沿轨道推移过程由人工控制时，称为半自动埋弧焊沿轨道推移过程由人工控制时，称为半自动埋弧焊)埋弧焊时焊缝的形成埋弧焊时焊缝的形成 埋弧自动焊的焊接过程埋弧自动焊的焊接过程 埋弧自动焊的优点埋弧自动焊的优点是：生产效率高、是：生产效率高、焊缝质量好、节约钢材和电能、改善焊缝质量好、节约钢材和电能、改善了劳动条件。了劳动条件。埋弧自动焊的缺点埋弧自动焊的缺点是：适应能力差，是：适应能力差，只能在水平位置焊接长直焊缝或大直只能在水平位置焊接长直焊缝或大直径的环焊缝。径的环焊缝。埋埋弧弧自自动动焊焊机机电脑自动埋弧焊生产线电脑自动埋弧焊生产线手工电弧直流手工电弧直流/直流脉冲氩弧

33、焊两用机直流脉冲氩弧焊两用机门式全自动埋弧焊机门式全自动埋弧焊机H H型钢柱上型钢柱上的焊缝的焊缝气体保护焊是利用惰性气体或二氧气体保护焊是利用惰性气体或二氧化碳气体作为保护介质的一种电弧化碳气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。直接依靠保护气体在电熔焊方法。直接依靠保护气体在电弧周围形成局部的保护层，以防止弧周围形成局部的保护层，以防止有害气体侵入，从而保持焊接过程有害气体侵入，从而保持焊接过程的稳定，气体保护焊又称气电焊。的稳定，气体保护焊又称气电焊。(最常用的惰性气体是氩气最常用的惰性气体是氩气)二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊 二氧化碳二氧化碳气体保护焊施焊时焊缝被保护，故焊气体保护

34、焊施焊时焊缝被保护，故焊缝金属纯度高、性能好；焊接加热集中，焊件变形缝金属纯度高、性能好；焊接加热集中，焊件变形小；电弧稳定性好，在小电流时电弧也能稳定燃烧，小；电弧稳定性好，在小电流时电弧也能稳定燃烧，是一种是一种高效率，低成本高效率，低成本的焊接方法。的焊接方法。缺点缺点是：焊缝是：焊缝熔深浅，只适合于焊接熔深浅，只适合于焊接 6mm薄板。薄板。逆变逆变CO2气体保护焊机气体保护焊机 CO2气体保护焊气体保护焊 CO2气体保护焊丝气体保护焊丝西湖国际大厦施工现场西湖国际大厦施工现场采用二氧化碳气体保护施焊采用二氧化碳气体保护施焊焊接方法焊接方法特特 点点适用范围适用范围手手工工焊焊交流焊交

35、流焊机机设备简易设备简易,操作灵活操作灵活,可进行各可进行各种位置的焊接种位置的焊接普通钢结构普通钢结构直流焊直流焊机机焊接电流稳定焊接电流稳定,适用于各种焊适用于各种焊条条要求较高的钢结要求较高的钢结构构埋弧自动焊埋弧自动焊生产效率高生产效率高,焊接质量好焊接质量好,表面表面成型光滑美观成型光滑美观,操作容易操作容易,焊接焊接时无弧光时无弧光,有害气体少有害气体少长度较长的对接长度较长的对接或贴角焊缝或贴角焊缝埋弧埋弧半自动焊半自动焊与埋弧自动焊基本相同与埋弧自动焊基本相同,但操但操作较灵活作较灵活长度较短、长度较短、弯曲焊缝弯曲焊缝COCO2 2气体气体保护焊保护焊生产效率高生产效率高,焊

36、接质量好焊接质量好,成本成本低低,易于自动化易于自动化,可进行全位置可进行全位置焊接焊接用于薄钢板用于薄钢板常用焊接方法的选择焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部的缺陷。常见的缺陷：外部缺陷：焊接变形、焊瘤、烧穿、弧坑、咬边、电弧擦伤、飞溅等；内部缺陷：未熔合、未焊透、裂纹、气孔、夹渣等；以及焊缝尺寸不合要求、焊缝成形不良（过凹或过凸）等。其中裂纹是焊缝连接中最危险的缺陷。产生裂纹的原因很多，如钢材的化学成分不当；焊接工艺条件（如电流、电压、焊速、施焊次序等）选择不合适；焊件表面油污未清除干净等。四、四、(a)裂纹；(b)焊瘤；(c)烧穿；(d)弧坑；(e)气孔；(f

37、)夹渣；(g)咬边；(h)未熔合；(i)未焊透气 孔夹 碴未 焊 透咬 边焊 瘤冷裂纹热裂纹（1）未焊透：母体金属接头处中间（）未焊透：母体金属接头处中间（X坡口）或根坡口）或根 部（部（V、U坡口）的钝边未完全熔合在一起而留下的坡口）的钝边未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。未焊透降低了焊接接头的机械强度，局部未熔合。未焊透降低了焊接接头的机械强度，在未焊透的缺口和端部会形成应力集中点，在焊接在未焊透的缺口和端部会形成应力集中点，在焊接件承受载荷时容易导致开裂。件承受载荷时容易导致开裂。（2）未熔合：固体金属与填充金属之间（焊道与）未熔合：固体金属与填充金属之间（焊道与母材之间），或者填充金

38、属之间（多道焊时的母材之间），或者填充金属之间（多道焊时的焊道之间或焊层之间）局部未完全熔化结合，焊道之间或焊层之间）局部未完全熔化结合，或者在点焊（电阻焊）时母材与母材之间未完或者在点焊（电阻焊）时母材与母材之间未完全熔合在一起，有时也常伴有夹渣存在。全熔合在一起，有时也常伴有夹渣存在。（3）气孔：在熔化焊接过程中，焊缝金属内的气）气孔：在熔化焊接过程中，焊缝金属内的气体或外界侵入的气体在熔池金属冷却凝固前未来体或外界侵入的气体在熔池金属冷却凝固前未来得及逸出而残留在焊缝金属内部或表面形成的空得及逸出而残留在焊缝金属内部或表面形成的空穴或孔隙。尽管气孔较之其它的缺陷其应力集中穴或孔隙。尽管气

39、孔较之其它的缺陷其应力集中趋势没有那么大，但是它破坏了焊缝金属的致密趋势没有那么大，但是它破坏了焊缝金属的致密性，减少了焊缝金属的有效截面积，从而导致焊性，减少了焊缝金属的有效截面积，从而导致焊缝的强度降低。缝的强度降低。（4）夹渣与夹杂物：熔化焊接时的冶金反应产物，例如非金属杂质（氧化物、硫化物等）以及熔渣，由于焊接时未能逸出，或者多道焊接时清渣不干净，以至残留在焊缝金属内，称为夹渣或夹杂物。视其形态可分为点状和条状，其外形通常是不规则的，其位置可能在焊缝与母材交界处，也可能存在于焊缝内。（5）裂纹：焊缝裂纹是焊接过程中或焊接完成）裂纹：焊缝裂纹是焊接过程中或焊接完成后在焊接区域中出现的金属

40、局部破裂的表现。后在焊接区域中出现的金属局部破裂的表现。a.热裂纹产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中热裂纹产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中 b冷裂纹是焊接完成后冷却到低温或室温时出冷裂纹是焊接完成后冷却到低温或室温时出现的裂纹现的裂纹（7）咬边与烧穿：这类缺陷属于焊缝的）咬边与烧穿：这类缺陷属于焊缝的外部缺陷。当母体金属熔化过度时造成外部缺陷。当母体金属熔化过度时造成的穿透（穿孔）即为烧穿。在母体与焊的穿透（穿孔）即为烧穿。在母体与焊缝熔合线附近因为熔化过强也会造成熔缝熔合线附近因为熔化过强也会造成熔敷金属与母体金属的过渡区形成凹陷，敷金属与母体金属的过渡区形成凹陷，即是咬边。即是咬边。（8）焊

41、瘤：焊缝根部的局部突出，这是焊焊瘤：焊缝根部的局部突出，这是焊接时因液态金属下坠形成的金属瘤。焊接时因液态金属下坠形成的金属瘤。焊瘤下常会有未焊透缺陷存在，这是必须瘤下常会有未焊透缺陷存在，这是必须注意的。注意的。1 1）电弧擦伤）电弧擦伤 在焊缝坡口外部引弧时产生在焊缝坡口外部引弧时产生于母材金属表面上的局部损伤。如果在坡口于母材金属表面上的局部损伤。如果在坡口外随意引弧，有可能形成弧坑而产生裂纹，外随意引弧，有可能形成弧坑而产生裂纹，又很容易被忽视、漏检，导致事故发生。又很容易被忽视、漏检，导致事故发生。2 2）飞溅）飞溅 熔焊过程中，熔化的金属颗粒和熔焊过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围

42、飞散的现象称为飞溅。熔渣向周围飞散的现象称为飞溅。l五、焊接的质量检验五、焊接的质量检验l焊接质量检验包括焊前检验、焊接生产中检验焊接质量检验包括焊前检验、焊接生产中检验和成品检验。和成品检验。l（一）焊前检验（一）焊前检验l检验技术文件（图纸、标准、工艺规程等）是检验技术文件（图纸、标准、工艺规程等）是否齐备。焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、气体否齐备。焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、气体等）和钢材原材料的质量检验，构件装配和焊等）和钢材原材料的质量检验，构件装配和焊接件边缘质量检验、焊接设备（焊机和专用胎、接件边缘质量检验、焊接设备（焊机和专用胎、模具等）是否完善。焊工应经过考试取得合格模具等）是

43、否完善。焊工应经过考试取得合格证，停焊时间达证，停焊时间达6个月个月及以上，应重新考核，才及以上，应重新考核，才能上岗。能上岗。l（二）焊接生产中的检验l主要是对焊接设备运行情况、焊接规范和焊接工艺的执行情况，以及多层焊接过程中夹渣、未焊透等缺陷的自检等，目的是防止焊接过程中缺陷形成，及时发现缺陷，采取整改措施，特别是为了提高焊工对产品质量的高度责任心和认真执行焊接工艺的严明的纪律性。l（三）焊接成品检验l全部焊接工作结束，焊缝清理干净后进行成品检验。检验的方法有很多种。通常可分为无损检验和破坏性检验两大类。l1无损检验l可分为外观检查、致密性检验、无损探伤。l（1）外观检查：是一种简单而应用

44、广泛的检查方法，焊缝的外观用肉眼或低倍放大镜进行检查表面气孔、夹渣、裂纹、弧坑、焊瘤等，并用测量工具检查焊缝尺寸是否符合要求。l（2）致密性检验：主要用水（气）压试验、煤油渗漏、渗氨试验、真空试验、氦气探漏等方法，这些方法对于管道工程、压力容器等是很重要的方法。l（3）无损探伤；主要有磁粉探伤、涡流探伤、渗透探伤、射线探伤、超声波探伤等，所谓无损探伤就是利用放射线、超声波、电磁辐射、磁性、涡流、渗透性等物理现象，在不损伤被检产品的情况下，发现和检查内部或表面缺陷的方法。l2破坏性检验l焊接质量的破坏性检验包括焊接接头的机械性能试验、焊缝化学成分分析、金相组织测定等，主要用于测定接头或焊缝性能是

45、否能满足使用要求。机械性能试验，包括测定焊接接头的强度、延伸率、断面收缩率，拉伸试验、冷弯试验、冲击试验等；l化学成分分析：是对焊缝的化学成分分析，是测定熔敷金属化学成分，我国的焊条标准中以此做出了专门的规定；l金相组织测定是为了了解焊接接头各区域的组织，晶粒度大小和氧化物夹杂，氢白点等缺陷的分布情况，通常有宏观和微观方法之分。（1）报废 性能无法满足要求或焊接缺陷过于严重，使得局部返修不经济或质量不能保证的焊缝应作报废处理。（2）返修 局部焊缝存在缺陷超标时，可通过返修来修复不合格焊缝。但焊缝上同一部位多次返修时焊接热循环会对接头性能造成影响。对于压力容器，规定焊缝同一部位的返修一般不超过两次。（3）回用 有些焊缝虽然不满足标准要求，但不影响产品的使用性能和安全，且用户因此不会提出索赔，可作“回用”处理。“回用”处理的焊缝必须办理必要的审批手续。（4）降低使用条件 在返修可能造成产品报废或造成巨大经济损失的情况下，可以根据检验结果并经用户同意，降低产品的使用条件。一般很少采用此种处理方法。