鋼結構的焊接

1、 1. 1.鋼結構的連接方法鋼結構的連接方法22. 2.焊接連接的特性焊接連接的特性3.3.對接焊縫的構造和計算對接焊縫的構造和計算4. 4.角焊縫的構造和計算角焊縫的構造和計算5. 5.焊接殘余應力與變形焊接殘余應力與變形3一、一、焊縫連接焊縫連接 鋼結構的連接方法鋼結構的連接方法對接焊縫連接對接焊縫連接優(yōu)點：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；優(yōu)點：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；缺點：材質(zhì)易脆，存在殘余應力，對裂紋敏感。缺點：材質(zhì)易脆，存在殘余應力，對裂紋敏感。 角焊縫連接角焊縫連接4一、鋼結構常用焊接方法一、鋼結構常用焊接方法1.1.手工電弧焊手工電弧焊A、焊條的選擇：、焊條的選擇：

2、焊條應與焊件焊條應與焊件鋼材相適應。鋼材相適應。原理：利用電弧產(chǎn)生熱量原理：利用電弧產(chǎn)生熱量 熔化焊條和母材形熔化焊條和母材形 成焊縫。成焊縫。 焊接連接的特性焊接連接的特性 焊機焊機導線導線熔池熔池焊條焊條焊鉗焊鉗保護氣體保護氣體焊件焊件電弧電弧5Q390Q390、Q420Q420鋼選擇鋼選擇E55E55型焊條型焊條(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345鋼選擇鋼選擇E50E50型焊條型焊條(E5000-5048)(E5000-5048)B B、焊條的表示方法：、焊條的表示方法：E E焊條焊條( (ElectrodeElectrode) )第第1 1、2 2位數(shù)字為熔

3、融金屬的最小抗拉強度位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強度（kgf/mm2) )第第3 3、4 4適用焊接位置、電流及藥皮的類型。適用焊接位置、電流及藥皮的類型。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強度鋼材相適應的焊條。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強度鋼材相適應的焊條。缺點：質(zhì)量波動大，要求焊工等級高，勞動強度大，效率低。缺點：質(zhì)量波動大，要求焊工等級高，勞動強度大，效率低。 優(yōu)點：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；優(yōu)點：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；Q235Q235鋼選擇鋼選擇E43E43型焊條（型焊條（E4300-E4328)E4300-E4328)C C、優(yōu)、缺點、優(yōu)、缺點6、焊絲轉盤焊

4、絲轉盤送絲器送絲器焊劑漏斗焊劑漏斗焊劑焊劑熔渣熔渣焊件焊件埋弧自動焊埋弧自動焊7A A、焊絲的選擇應與焊件等強度。、焊絲的選擇應與焊件等強度。 B B、優(yōu)、缺點：、優(yōu)、缺點： 優(yōu)點：自動化程度高，焊接速度快，勞動強度低，優(yōu)點：自動化程度高，焊接速度快，勞動強度低，焊接質(zhì)量好。焊接質(zhì)量好。 缺點：設備投資大，施工位置受限等。缺點：設備投資大，施工位置受限等。 送送絲絲器器機機器器8優(yōu)、缺點：優(yōu)、缺點： 優(yōu)點：焊接速度快，焊接質(zhì)優(yōu)點：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。量好。 缺點：施工條件受限制等。缺點：施工條件受限制等。91.1.焊接連接形式焊接連接形式對接對接10搭接搭接11（1）對接焊縫）對接焊縫正對

5、接焊縫正對接焊縫（2）角焊縫）角焊縫T型對接焊縫型對接焊縫斜對接焊縫斜對接焊縫123. 3. 焊縫位置焊縫位置131.1.焊縫缺陷焊縫缺陷14焊縫缺陷：裂紋焊縫缺陷：裂紋15焊縫缺陷：氣孔焊縫缺陷：氣孔焊縫缺陷：氣孔焊縫缺陷：氣孔16焊縫缺陷：未焊透焊縫缺陷：未焊透17焊縫缺陷：縮孔焊縫缺陷：縮孔18焊縫缺陷：焊縫缺陷：19焊縫缺陷：氣孔焊縫缺陷：氣孔20咬邊缺陷咬邊缺陷（1 1）咬邊定義）咬邊定義答：焊接電弧將母材融化后未及時填充液態(tài)金屬而留下的鴻溝稱作咬邊。答：焊接電弧將母材融化后未及時填充液態(tài)金屬而留下的鴻溝稱作咬邊。（2 2）咬邊對焊縫的影響）咬邊對焊縫的影響答：咬邊不但降低焊件的斷面

6、尺寸而且在咬邊處應力集中，當焊件受載后易從咬邊處答：咬邊不但降低焊件的斷面尺寸而且在咬邊處應力集中，當焊件受載后易從咬邊處產(chǎn)生開裂。產(chǎn)生開裂。（3 3）咬邊產(chǎn)生的原因）咬邊產(chǎn)生的原因答：焊接電流或電弧電壓過高，焊接速度過慢、操作手法不正確等因素。答：焊接電流或電弧電壓過高，焊接速度過慢、操作手法不正確等因素。（4 4）解決辦法）解決辦法答：適當調(diào)整焊接電流，電弧電壓及焊接速度、采用正確的操作手法。答：適當調(diào)整焊接電流，電弧電壓及焊接速度、采用正確的操作手法。21氣孔氣孔（1 1）氣孔的定義）氣孔的定義答：焊接時有些氣孔未來得及逸出焊縫而產(chǎn)生的空穴稱作氣孔。答：焊接時有些氣孔未來得及逸出焊縫而產(chǎn)

7、生的空穴稱作氣孔。（2 2）氣孔對焊縫的影響）氣孔對焊縫的影響答：降低焊縫的致密性、氣孔處應力集中、加劇了合金元素的氧化、致使焊縫金屬翠答：降低焊縫的致密性、氣孔處應力集中、加劇了合金元素的氧化、致使焊縫金屬翠化等?；取＃? 3）氣孔對焊縫的影響）氣孔對焊縫的影響答：待焊處油污銹垢過多、焊接電弧過長、電弧電壓過高、保護氣體挺度不夠等。答：待焊處油污銹垢過多、焊接電弧過長、電弧電壓過高、保護氣體挺度不夠等。（4 4）解決辦法）解決辦法答：焊前仔細清理待焊處的油污銹垢、盡量采用短弧焊接、適當調(diào)整電弧電壓及保護答：焊前仔細清理待焊處的油污銹垢、盡量采用短弧焊接、適當調(diào)整電弧電壓及保護氣體流量等。氣

8、體流量等。22夾渣夾渣（1 1）夾渣的定義）夾渣的定義答：焊縫中過多的雜物未來得及逸出在焊縫中殘留的夾雜物稱作夾渣。答：焊縫中過多的雜物未來得及逸出在焊縫中殘留的夾雜物稱作夾渣。（2 2）夾渣對焊縫的影響）夾渣對焊縫的影響答：夾渣不但降低焊縫的截面尺寸而且在夾渣兩端應力高度集中，當焊縫受載后易在答：夾渣不但降低焊縫的截面尺寸而且在夾渣兩端應力高度集中，當焊縫受載后易在夾渣兩端產(chǎn)生延伸性裂紋。夾渣兩端產(chǎn)生延伸性裂紋。（3 3）夾渣產(chǎn)生的原因）夾渣產(chǎn)生的原因答：焊接電流過小、焊接速度過快、操作手法不正確、待焊處的雜質(zhì)過多等。答：焊接電流過小、焊接速度過快、操作手法不正確、待焊處的雜質(zhì)過多等。（5

9、5）夾渣種類）夾渣種類答：孤立夾渣、條形夾渣答：孤立夾渣、條形夾渣（4 4）解決辦法）解決辦法答：焊前仔細清理待焊處的雜物、適當調(diào)整焊接電流及焊接速度、適當調(diào)整操作手法答：焊前仔細清理待焊處的雜物、適當調(diào)整焊接電流及焊接速度、適當調(diào)整操作手法等。等。23焊瘤焊瘤（1 1）焊瘤的定義）焊瘤的定義答：液態(tài)金屬流淌到焊縫以外形成的瘤狀熔敷金屬答：液態(tài)金屬流淌到焊縫以外形成的瘤狀熔敷金屬（2 2）焊瘤對焊縫的影響）焊瘤對焊縫的影響答：焊瘤不但影響外在美觀而且在焊瘤處應力集中，在焊瘤底部還存在未融合等缺陷。答：焊瘤不但影響外在美觀而且在焊瘤處應力集中，在焊瘤底部還存在未融合等缺陷。（3 3）焊瘤產(chǎn)生的原

10、因）焊瘤產(chǎn)生的原因答：焊接電流過大，焊接速度過慢、操作手法不正確等答：焊接電流過大，焊接速度過慢、操作手法不正確等（4 4）解決辦法）解決辦法答：適當調(diào)整焊接電流及焊接速度、才用正確的操作手法。答：適當調(diào)整焊接電流及焊接速度、才用正確的操作手法。24未焊透未焊透（1 1）未焊透的定義）未焊透的定義答：指焊件底部未完全融化結合答：指焊件底部未完全融化結合（2 2）未焊透對焊縫的影響）未焊透對焊縫的影響答：未焊透不但將級焊縫的斷面尺寸而且在未融合處應力集中答：未焊透不但將級焊縫的斷面尺寸而且在未融合處應力集中（3 3）未焊透產(chǎn)生的原因）未焊透產(chǎn)生的原因答：母材坡口不合格、焊接電流電弧電壓過小、焊接

11、速度過快、操作手法不正確等答：母材坡口不合格、焊接電流電弧電壓過小、焊接速度過快、操作手法不正確等（4 4）解決辦法）解決辦法答：合理加工母材坡口、正確選用焊接電流電弧電壓，焊接速度及操作手法等答：合理加工母材坡口、正確選用焊接電流電弧電壓，焊接速度及操作手法等25裂紋裂紋（1 1）裂紋的定義）裂紋的定義答：在焊縫新界面形成的裂痕答：在焊縫新界面形成的裂痕（2 2）裂紋對焊縫的影響）裂紋對焊縫的影響答：裂紋是焊接缺陷中最大的缺陷之一，易產(chǎn)生質(zhì)量事故答：裂紋是焊接缺陷中最大的缺陷之一，易產(chǎn)生質(zhì)量事故（3 3）裂紋產(chǎn)生的原因）裂紋產(chǎn)生的原因答：焊接應力過大、質(zhì)脆因素等答：焊接應力過大、質(zhì)脆因素等（

12、4 4）解決辦法）解決辦法答：焊前進行預熱、焊中錘擊、控制層間溫度、焊后緩冷及熱處理答：焊前進行預熱、焊中錘擊、控制層間溫度、焊后緩冷及熱處理（5 5）裂紋種類）裂紋種類答：有縱向裂紋、橫向裂紋、（條狀裂紋、星狀裂紋、放射性裂紋）等。答：有縱向裂紋、橫向裂紋、（條狀裂紋、星狀裂紋、放射性裂紋）等。26焊縫過大或過小焊縫過大或過?。? 1）焊縫過大或過小的定義）焊縫過大或過小的定義答：指焊縫大于或小于圖樣要求答：指焊縫大于或小于圖樣要求（2 2）對焊縫的影響）對焊縫的影響答：焊縫過大不但增加了焊接工作量而且增加了焊接變形節(jié)焊接殘余應力，焊縫過小答：焊縫過大不但增加了焊接工作量而且增加了焊接變形節(jié)

13、焊接殘余應力，焊縫過小降低焊件的強度降低焊件的強度（3 3）產(chǎn)生的原因及解決辦法）產(chǎn)生的原因及解決辦法答：按圖樣要求施焊并符合標準答：按圖樣要求施焊并符合標準27焊縫成型不良焊縫成型不良（1 1）焊縫成型不良有哪些）焊縫成型不良有哪些答：焊偏、焊縫寬度、凸度不均勻、焊波過于粗大等答：焊偏、焊縫寬度、凸度不均勻、焊波過于粗大等（2 2）對焊縫的影響）對焊縫的影響答：不但影響外在美觀而且還存在一些焊接缺陷答：不但影響外在美觀而且還存在一些焊接缺陷（3 3）解決辦法）解決辦法答：提高焊接技術水平從而提高焊接質(zhì)量答：提高焊接技術水平從而提高焊接質(zhì)量28焊接變形焊接變形（1 1）焊接變形的定義）焊接變形

14、的定義答：焊接后焊件產(chǎn)生尺寸上的變化稱作焊接變形答：焊接后焊件產(chǎn)生尺寸上的變化稱作焊接變形（2 2）焊接變形對焊件的影響）焊接變形對焊件的影響答：焊接變形不但降低焊件的尺寸精度而且降低了焊件的使用穩(wěn)定性答：焊接變形不但降低焊件的尺寸精度而且降低了焊件的使用穩(wěn)定性（3 3）產(chǎn)生原因）產(chǎn)生原因答：焊件收到了不同程度的加熱及冷卻、焊件焊接時受環(huán)境影響等答：焊件收到了不同程度的加熱及冷卻、焊件焊接時受環(huán)境影響等（4 4）解決辦法）解決辦法答：采用焊前預熱降低焊接變形、采用合理的焊接順序、焊件焊接時底部一定要放平答：采用焊前預熱降低焊接變形、采用合理的焊接順序、焊件焊接時底部一定要放平防止焊件受熱塑性狀

15、態(tài)后，下垂變形。防止焊件受熱塑性狀態(tài)后，下垂變形。(5)(5)焊接變形種類焊接變形種類答：收縮變形、角變形、錯變形、彎曲變形、扭曲變形、破浪變形等答：收縮變形、角變形、錯變形、彎曲變形、扭曲變形、破浪變形等29外觀檢查：外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；檢查外觀缺陷和幾何尺寸；內(nèi)部無損檢驗：內(nèi)部無損檢驗：檢驗內(nèi)部缺陷。檢驗內(nèi)部缺陷。 內(nèi)部檢驗主要采用超聲內(nèi)部檢驗主要采用超聲 波，有時還用磁粉檢驗波，有時還用磁粉檢驗 熒光檢驗等輔助檢驗方熒光檢驗等輔助檢驗方法。還可以采用法。還可以采用X X射線或射線或射線透照或拍片。射線透照或拍片。30鋼結構工程施工及驗收規(guī)范鋼結構工程施工及驗收規(guī)范規(guī)定：規(guī)定

16、： 焊縫按其檢驗方法和質(zhì)量要求分為一級、二級焊縫按其檢驗方法和質(zhì)量要求分為一級、二級和三級。和三級。 三級焊縫只要求對全部焊縫作外觀檢查且符合三級焊縫只要求對全部焊縫作外觀檢查且符合三級質(zhì)量標準三級質(zhì)量標準。 一、二級焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)一、二級焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)量的超聲波檢驗并符合相應級別的質(zhì)量標準。量的超聲波檢驗并符合相應級別的質(zhì)量標準。31 鋼結構設計規(guī)范鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003GB50017-2003）中，對焊）中，對焊縫質(zhì)量等級的選用有如下規(guī)定：縫質(zhì)量等級的選用有如下規(guī)定： (1) (1) 需要進行疲勞計算的構件中，垂直于作用力方向需要進行疲勞計

17、算的構件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時應為一級，受壓時應為二級。的橫向?qū)雍缚p受拉時應為一級，受壓時應為二級。 (2) (2) 在不需要進行疲勞計算的構件中，凡要求與母材在不需要進行疲勞計算的構件中，凡要求與母材等強的受拉對接焊縫應不低于二級；受壓時宜為二級。等強的受拉對接焊縫應不低于二級；受壓時宜為二級。 32 （）重級工作制和起重量（）重級工作制和起重量 的中級工作的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的形接頭焊透的對接與角接組合焊縫，與節(jié)點板之間的形接頭焊透的對接與角接組合焊縫，不應低于二級。不應低于二

18、級。 （）角焊縫質(zhì)量等級一般為三級，直接承受動力（）角焊縫質(zhì)量等級一般為三級，直接承受動力荷載且需要驗算疲勞和起重量的中級工荷載且需要驗算疲勞和起重量的中級工作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應符合二級。作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應符合二級。3334 詳細參見表詳細參見表3-1，圖，圖3-13351 1、對接焊縫的坡口形式、對接焊縫的坡口形式: : 對接焊縫的構造與計算對接焊縫的構造與計算 對接焊縫的焊件常做坡口，坡口形式與對接焊縫的焊件常做坡口，坡口形式與板厚和板厚和施工條件施工條件有關。有關。 t-t-焊件厚度焊件厚度(1)(1)當當:t6mm(:t6mm(手工焊手工焊),t10mm(),t2

19、0mm(3)t20mm時，宜采用時，宜采用U形、形、K形、形、X形坡口。形坡口。36C=0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p p（d）C=34mmp pC=34mmp p（e）C=34mmp p（f）2 2、V V形、形、U U形坡口焊縫單面施焊，但背面需進行補焊；形坡口焊縫單面施焊，但背面需進行補焊；3 3、對接焊縫的起、滅弧點易出現(xiàn)缺陷，故一般用引、對接焊縫的起、滅弧點易出現(xiàn)缺陷，故一般用引弧板引出，焊完后將其切去；不能做引弧板時，每弧板引出，焊完后將其切去；不能做引弧板時，每條焊縫的計算長度等于實際長度減去條焊縫的計算長度等于實際長度減去2t2t1 1，t t1 1較

20、較薄焊件厚度；薄焊件厚度；4 4、當板件厚度或?qū)挾仍谝粋认嗖畲笥?、當板件厚度或?qū)挾仍谝粋认嗖畲笥?mm4mm時，應做坡時，應做坡度不大于度不大于1:2.5(1:2.5(靜載靜載) )或或1:4(1:4(動載動載) )的斜角，以平緩的斜角，以平緩過度，減小應力集中。過度，減小應力集中。371:2.51:2.538對接焊縫分為：對接焊縫分為：焊透焊透和和部分焊透（自學）部分焊透（自學）兩種；兩種；動荷載作用下部分焊透的對接焊縫不宜用做動荷載作用下部分焊透的對接焊縫不宜用做垂直受垂直受力方向力方向的連接焊縫；的連接焊縫；對于靜載作用下的一級和二級對接焊縫其強度可視對于靜載作用下的一級和二級對接焊縫其

21、強度可視為與母材相同，不與計算。三級焊縫需進行計算；為與母材相同，不與計算。三級焊縫需進行計算；對接焊縫可視作焊件的一部分，故其計算方法與構對接焊縫可視作焊件的一部分，故其計算方法與構件強度計算相同。件強度計算相同。39NNt401、軸心力作用下的對接焊縫計算軸心力作用下的對接焊縫計算)283 ( wcwtwfftlN或 式中：式中： N軸心拉力或壓力；軸心拉力或壓力； t板件較小厚度；板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度；形連接中為腹板厚度； f ft tw w、f fc cw w 對接焊縫的抗拉和抗壓強度設計值。對接焊縫的抗拉和抗壓強度設計值。NNl lw wtA 當不滿足上式時，可采用斜對

22、當不滿足上式時，可采用斜對接焊縫連接如圖接焊縫連接如圖B。wvwwcwtwftlNfftlN cossin或另另: :當當tantan1.51.5時時, ,不用驗算不用驗算! !NNtBNsinsinNcoscosl lw w)293(62max wtwwftlMWM 41l lw wtAMV)303 (23max wVwwwftlVtIVS 因焊縫截面為矩形，因焊縫截面為矩形，M、V共同作用下應力圖為：共同作用下應力圖為：故其強度計算公式為：故其強度計算公式為：式中：式中：W Ww w焊縫截面模量；焊縫截面模量； S Sw w-焊縫截面面積矩；焊縫截面面積矩； I Iw w-焊縫截面慣性矩。

23、焊縫截面慣性矩。（1）板件間對接連接）板件間對接連接wtwfWMwvwwftIVS)313(1 . 132121 wtf 42MV1焊縫截面焊縫截面A A、對于焊縫的、對于焊縫的maxmax和和maxmax應滿足式應滿足式3-2和和3-3要求；要求；max11maxB B、對于翼緣與腹板交接點焊縫、對于翼緣與腹板交接點焊縫（1點）點），其折算應，其折算應 力尚應滿足下式要求：力尚應滿足下式要求：1.11.1考慮最大折算應力只在局部出現(xiàn)的強度增大系數(shù)?？紤]最大折算應力只在局部出現(xiàn)的強度增大系數(shù)。43求解思路：求解思路：（1）受力特征）受力特征(3)有效截面及截面特性有效截面及截面特性（4）應力）

24、應力（2）計算內(nèi)容）計算內(nèi)容（5）強度）強度習題：習題：3-244hehfhf普通式普通式hehf1.5hf平坡式平坡式1 1、角焊縫的形式、角焊縫的形式: : 角焊縫的構造與計算角焊縫的構造與計算直角角焊縫、斜角角焊縫直角角焊縫、斜角角焊縫（1 1）直角角焊縫直角角焊縫hehfhf凹面式凹面式45按he=0.7hf斜角角焊縫按he=0.7hf(a)hfhfhfhfa）銳角角焊縫；b）鈍角角焊縫(b)按he=hf coshfhfhfhf2按he=hf cos2（2）斜角角焊縫斜角角焊縫對于對于135135o o或或606mmt6mm時，時，h hf,maxf,maxt-(1t-(12)mm2)

25、mm；hf ft t1 1t 為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導致母材開裂，硬組織，導致母材開裂，hf,min應滿足以下要求應滿足以下要求: : )(5 . 12min,計算數(shù)值只進不舍！計算數(shù)值只進不舍！thf 54 式中式中: : t t2-較厚焊件厚度較厚焊件厚度 另另: :對于埋弧自動焊對于埋弧自動焊hf,min可減去可減去1mm; ; 對于對于T型連接單面角焊縫型連接單面角焊縫hf,min應加上應加上1mm; ; 當當t t24mm時時, , hf,min=t=t2 側面角焊縫在彈性工作階段沿長度方向受力不均，側面角焊縫在彈

26、性工作階段沿長度方向受力不均，兩端大而中間小。焊縫長度越長，應力集中系數(shù)越兩端大而中間小。焊縫長度越長，應力集中系數(shù)越大。如果焊縫長度不是太大，焊縫兩端達到屈服強大。如果焊縫長度不是太大，焊縫兩端達到屈服強度后，繼續(xù)加載，應力會漸趨均勻；當焊縫長度達度后，繼續(xù)加載，應力會漸趨均勻；當焊縫長度達到一定的長度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，到一定的長度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，故：故：fwhl60 55注注： 1 1、當實際長度大于以上值時，計算時不與考慮；、當實際長度大于以上值時，計算時不與考慮； 2 2、當內(nèi)力沿側焊縫全長分布時，不受上式限制。、當內(nèi)力沿側焊縫全長分布時，不受上式限制。

27、對于焊腳尺寸大而長度小的焊縫，焊件局部加對于焊腳尺寸大而長度小的焊縫，焊件局部加熱嚴重且起落弧坑相距太近，以及可能產(chǎn)生缺陷，熱嚴重且起落弧坑相距太近，以及可能產(chǎn)生缺陷，使焊縫不可靠。故為了使焊縫具有一定的承載力，使焊縫不可靠。故為了使焊縫具有一定的承載力，規(guī)范規(guī)定：規(guī)范規(guī)定：mmhlfw408且不得小于且不得小于 56 當板件端部僅采用兩條側面角焊縫連接時：當板件端部僅采用兩條側面角焊縫連接時： A、為了避免應力傳遞的過分彎折而使構件中應力、為了避免應力傳遞的過分彎折而使構件中應力 不均，規(guī)范規(guī)定：不均，規(guī)范規(guī)定：blw ）（或或）（mmtmmmmttb121901216111 57B、為了避

28、免焊縫橫向收、為了避免焊縫橫向收 縮時引起板件的拱曲縮時引起板件的拱曲 太大，規(guī)范規(guī)定：太大，規(guī)范規(guī)定：t1t2bwl 58C. 當角焊縫的端部位于構件轉角處時，應作當角焊縫的端部位于構件轉角處時，應作2h2hf f的的繞繞 角焊角焊，且轉角處必須連續(xù)施焊。，且轉角處必須連續(xù)施焊。bwl2hf f2551且且t t1t2 1 1、試驗表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在試驗表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部喉部，故通常將故通常將4545o o截面作為計算截面，作用在該截面上截面作為計算截面，作用在該截面上的應力如下圖所示：的應力如下圖所示：59hfhehh1h2dehel lw wh-h-焊縫厚度、

29、焊縫厚度、h h1 1熔深熔深h h2 2凸度、凸度、d d焊趾、焊趾、e e焊根焊根603 3、由于我國規(guī)范給定的角焊由于我國規(guī)范給定的角焊縫強度設計值，是根據(jù)抗剪條縫強度設計值，是根據(jù)抗剪條件確定的故上式又可表達為：件確定的故上式又可表達為：式中：式中：wuf-焊縫金屬的抗拉強度焊縫金屬的抗拉強度hel lw w)43( wexflhN )33( weyflhN 61NNyNx2f ff= fh he el lw w45O45Oh hf f62wfffff3232222 將能量強度條件可得：將能量強度條件可得：得 1.22整理上式，并令 23f ) 53(22 wfffff 上式即為規(guī)范給

30、定的角焊縫強度計算通用公式上式即為規(guī)范給定的角焊縫強度計算通用公式f f正面角焊縫強度增大系數(shù)；正面角焊縫強度增大系數(shù)； 靜載時取靜載時取1.221.22，動載時取，動載時取1.01.0。63) 63 ( wffewffhlN 對于正面角焊縫，對于正面角焊縫，f f=0=0，可得：，可得：對于側面角焊縫，對于側面角焊縫，f f=0=0，可得：，可得：) 73 ( wfewffhlN 以上各式中：以上各式中： h he e=0.7h=0.7hf f； l lw w角焊縫計算長度，考慮起滅弧缺陷時，每條焊縫取其角焊縫計算長度，考慮起滅弧缺陷時，每條焊縫取其 實際長度減去實際長度減去2h2hf f。

31、64ewwffhlfN 四、各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計算四、各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計算wfwefflhN 1 1、軸心力作用下、軸心力作用下(1)(1)軸心力作用下的蓋板對接連接軸心力作用下的蓋板對接連接: :A A、僅采用側面角焊縫連接：、僅采用側面角焊縫連接：B B、采用三面圍焊連接：、采用三面圍焊連接：wfewffhlNN NNl lw wl lw w65(2)(2)T形角焊縫連接形角焊縫連接) 83 (cos ewfhlN ) 93 (sin ewfhlN ) 53 (22 wfffff N Nx xN Ny yN N2wl2wlN N代入式代入式3-133-13驗算焊縫

32、強度，即驗算焊縫強度，即: :66(3)(3)角鋼角焊縫連接角鋼角焊縫連接A A、僅采用側面角焊縫連接、僅采用側面角焊縫連接)113 ()103 (221121 eNeNNNN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :故故: :)133 ()123 (2211212121 NkeeeNNNkeeeNN肢肢尖尖焊焊縫縫內(nèi)內(nèi)力力分分配配系系數(shù)數(shù)肢肢背背焊焊縫縫內(nèi)內(nèi)力力分分配配系系數(shù)數(shù) 2211212121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w26768)153 ()143 (222111 wfewfwfewffhlNfhlN 對于校核問題對于校核問題: :對于設計問題對

33、于設計問題: :)173 ()163 (222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w269B B、采用三面圍焊、采用三面圍焊)213 (2)203 (2322311 NNkNNNkN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :)183 (333 wffewfhlN )193 (33 wffefbhN 余下的問題同情況余下的問題同情況A，即，即: :Ne1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w270)153 ()143 (222111 wfewfwfewffhlNfhlN 對于校核問題對于校核問題: :對于設計問題對于設計問題: :)173

34、 ()163 (222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w271)233 ()223 (23123 NNNNkNC C、采用、采用L L形圍焊形圍焊由平衡條件可得由平衡條件可得: :對于設計問題對于設計問題: :02 N)243 (333111 wwfffwfewlfNhfhNl Ne1e2bN1xxN3l lw1w1722 2、N、M、V共同作用下共同作用下(1)(1)偏心軸力作用下角焊縫強度計算偏心軸力作用下角焊縫強度計算NeNx xNy y2wl2wlMANxNxM MNyNy 2,6weewxAflhMhlN ewyAfhlN

35、, wfAffAff 2,2, h he eh he et t73( (2) ) V、M共同作用下焊縫強度計算共同作用下焊縫強度計算h1fAfAfBfBf fwffwfAfhIM 21對于對于A點：點：式中：式中：I Iw w全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩；全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩； h h1 1兩翼緣焊縫最外側間的距離。兩翼緣焊縫最外側間的距離。xxh h2BBAh1MeFVM74對于對于B點：點： 2,2,22weffBwfBlhVhIM wffBffBf 22 強度驗算公式：強度驗算公式：式中：式中：h h2 2、l lw,2w,2腹板焊縫的計算長度；腹板焊縫的計算長度； h

36、he,2e,2腹板焊縫截面有效高度。腹板焊縫截面有效高度。h1f1f1f2f2f fxxh h2BBAh1MVM將將F F向焊縫群形心向焊縫群形心簡化得簡化得: : V=F V=F T=F(e T=F(e1 1+e+e2 2) )75假定假定: :A A、被連接件絕對剛性，焊縫、被連接件絕對剛性，焊縫為彈性，即：為彈性，即：T T作用下被連作用下被連接件有繞焊縫形心旋轉的趨接件有繞焊縫形心旋轉的趨勢；勢；B B、T T作用下焊縫群上任意點的作用下焊縫群上任意點的應力方向垂直于該點與焊縫應力方向垂直于該點與焊縫形心的連線，且大小與形心的連線，且大小與r r成成正比；正比；C C、在、在V V作用

37、下，焊縫群上的應作用下，焊縫群上的應力均勻分布。力均勻分布。Fe1e2x0l l1l l2xxyyAA0TVr故：該連接的設計控制點故：該連接的設計控制點 為為A A點和點和A A點點)253( yxPTAIIrTIrT 76xxyyrrxryATAxTAxTAyTAyTATA0VyVyh he eT作用下作用下A點應力點應力: :將其沿將其沿x x軸軸和和y y軸分解軸分解: :)273 (cos)263 (sin rrIrTrrIrTxPTTAyyPTTAx e2x0l l1l l2xxyyAA0TVr側縫側縫正縫正縫77剪力剪力V作用下作用下,A,A點應力點應力: : weVVAylhV

38、 A A點垂直于焊縫長度方點垂直于焊縫長度方向的應力為向的應力為: :TAyVAyf A A點平行于焊縫長度方點平行于焊縫長度方向的應力為向的應力為: :TAxf 強度驗算公式：強度驗算公式：wfffff 22 wfTAxfVAyTAyf 22 即：即：思考思考: :以上計算方法為近似計算，為什么以上計算方法為近似計算，為什么? ?V VxxyyrrxryATAxTAxTAyTAyTATA0VyVyh he e一、焊接殘余應力的分類及其產(chǎn)生的原因一、焊接殘余應力的分類及其產(chǎn)生的原因 1 1、焊接殘余應力的分類、焊接殘余應力的分類 A A、縱向焊接殘余應力縱向焊接殘余應力沿焊縫長度方向沿焊縫長度

39、方向; ; B B、橫向焊接殘余應力橫向焊接殘余應力垂直于焊縫長度方向垂直于焊縫長度方向; ; C C、沿厚度方向的焊接殘余應力。沿厚度方向的焊接殘余應力。 2 2、焊接殘余應力產(chǎn)生的原因、焊接殘余應力產(chǎn)生的原因 （1 1）縱向焊接殘余應力）縱向焊接殘余應力7879 焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻過程，焊件上焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻過程，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場，焊縫處可達產(chǎn)生不均勻的溫度場，焊縫處可達16001600o oC C，而鄰近區(qū)域，而鄰近區(qū)域溫度驟降。高溫鋼材膨脹大，但受到兩側溫度低、膨脹溫度驟降。高溫鋼材膨脹大，但受到兩側溫度低、膨脹小的鋼材限制，產(chǎn)生小的鋼材限制，產(chǎn)生

40、熱態(tài)塑性壓縮熱態(tài)塑性壓縮，焊縫冷卻時被，焊縫冷卻時被塑性塑性壓縮壓縮的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側鋼材的限制而產(chǎn)生的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側鋼材的限制而產(chǎn)生拉應力拉應力。對于低碳鋼和低合金鋼，該拉應力可以使鋼材。對于低碳鋼和低合金鋼，該拉應力可以使鋼材達到達到屈服強度屈服強度。焊接殘余應力是無荷載的。焊接殘余應力是無荷載的內(nèi)應力內(nèi)應力，故在，故在焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠區(qū)產(chǎn)生壓應力。焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠區(qū)產(chǎn)生壓應力。+-500500o oC C800800o oC C300300o oC C300300o oC C500500o oC C800800o oC C施施焊焊方方

41、向向8cm64202468cm-+產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因: :1 1、焊縫的縱向收縮，使焊件有反向、焊縫的縱向收縮，使焊件有反向彎曲變形彎曲變形的趨勢，的趨勢，導致兩焊件在焊縫處導致兩焊件在焊縫處中部受拉，兩端受壓中部受拉，兩端受壓；2 2、焊接時已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向、焊接時已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向膨脹，產(chǎn)生膨脹，產(chǎn)生橫向塑性壓縮變形橫向塑性壓縮變形。焊縫冷卻時，后焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應力，焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應力，因而先焊焊縫產(chǎn)生壓應力，因應力自相平衡應力自相平衡，更遠，更遠處焊縫則產(chǎn)生拉應力處焊縫

42、則產(chǎn)生拉應力；應力分布與施焊方向有關應力分布與施焊方向有關。 以上兩種應力的組合即為，橫向焊接殘余應力以上兩種應力的組合即為，橫向焊接殘余應力。8081(a)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮 時的變形趨勢時的變形趨勢-+-(b)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮 時的橫向應力時的橫向應力xy+-+施施焊焊方方向向(c)焊縫橫向收縮焊縫橫向收縮 時的橫向應力時的橫向應力xy-+-+(d)焊縫橫向焊縫橫向殘余應力殘余應力yx不同施焊方向下不同施焊方向下,焊縫橫向收縮時產(chǎn)生的橫向殘余應力焊縫橫向收縮時產(chǎn)生的橫向殘余應力:-+施施焊焊方方向向(e)-+-施施焊焊方方向向( f )xyyx 在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊，焊在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊，焊接時沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的接時沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的膨脹，產(chǎn)生膨脹，產(chǎn)生塑性壓縮變形塑性壓縮變形。焊縫冷卻時，后焊焊縫的。焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應力，而先焊焊縫產(chǎn)收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應力，因生壓應力，因應力自相平衡應力自相平衡，更遠處焊縫則產(chǎn)生拉應，更遠處焊縫則產(chǎn)生拉應力。因此，除了橫向和縱向焊接