中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
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管桁架手工電弧焊焊接現場(chǎng)
1 鋼結構焊接(welding of steel structure)
鋼結構焊接是指將各種不同形狀和厚度的鋼結構零件通過(guò)局部加熱，達到原子結合的一種連接方法。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(dòng)焊技術(shù)，60年代開(kāi)始試驗CO2氣體保護焊、電渣焊技術(shù)，并逐步推廣應用于鋼結構制造中。
2 焊接方法
鋼結構制造中常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氣體保護焊和電渣焊等。
2.1 手工電弧焊
手工焊操作現場(chǎng)
手工電弧焊以焊條與焊件各為一個(gè)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(jiǎn)單，施工方便，能進(jìn)行平焊、立焊、橫焊、仰焊等全位置的焊接，在鋼結構焊接中目前仍是主要的焊接方法。
對接連接的焊縫位置簡(jiǎn)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(lèi)很多，要結合焊接結構的特點(diǎn)、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(shuō)明如下：
2.2 埋弧自動(dòng)焊
埋弧自動(dòng)焊是通過(guò)裸金屬焊絲和工件之間形成的電弧在覆蓋焊接區的顆粒狀材料即焊劑的保護下進(jìn)行焊接的過(guò)程。焊接方法分為半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊兩種。
埋弧自動(dòng)焊工作原理
埋弧自動(dòng)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)量好且穩定，在鋼結構焊接中得到了廣泛的應用。但因埋弧自動(dòng)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(chǎng)制作厚板焊接。
手動(dòng)埋弧焊
自動(dòng)埋弧焊
埋弧焊的設備主要由電源、控制盤(pán)、焊絲送進(jìn)機構、焊機行走機構和焊劑供給機構組成。
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)，把熔池和電弧區與周?chē)諝飧綦x，防止空氣中有害氣體侵入，同時(shí)在機械的作用下焊絲連續送入熔池進(jìn)行焊接。氣體保護焊分為自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊兩種。
半自動(dòng)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(jiǎn)單，可以焊接薄板。其缺點(diǎn)是保護氣體容易被破壞，且要求一定的純度，焊接時(shí)飛濺較大。
氣體保護焊工作場(chǎng)景
CO2氣體保護焊的半自動(dòng)焊設備通常由焊接電源、控制裝置、送絲機構、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
送絲機構有推式、推拉式和盤(pán)放式三種，現場(chǎng)常用推式送絲機構。焊槍的作用除導電外，還要把送絲機構送出的焊絲導向熔池，并將保護氣體通過(guò)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(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。
電渣焊過(guò)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(kāi)坡口，不易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷，易于調整焊縫金屬的化學(xué)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隔板焊接。
全自動(dòng)電渣焊場(chǎng)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(chǎng)景
電渣焊技術(shù)包括焊接材料的選用、焊前準備、焊接過(guò)程和焊接檢驗。焊材(焊絲、板極、熔嘴和焊劑)應根據母材材質(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)量取決于合理的結構設計、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。焊接缺陷是危及結構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(jiàn)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(jìn)行檢驗。檢驗方法分為非破壞性檢驗和破壞性檢驗兩大類(lèi)。
鋼結構常用的焊縫檢測方法
4 焊縫的分類(lèi)和表示方法
4.1 焊縫分類(lèi)
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(jiàn)的焊縫表示方法如下圖：
常見(jiàn)焊縫標識說(shuō)明如下：
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