焊接操作技巧：学习钢结构工程识图与施工技巧

2023-08-22 理论教育版权反馈

【摘要】：焊接过程中，最低道间温度应不低于预热温度；静载结构焊接时，最大道间温度不宜超过250℃；周期性荷载结构和调质钢焊接时，最大道间温度不宜超过230℃。

1.钢材的预热

预热温度和道间温度应根据钢材的化学成分、接头的拘束状态、热输入大小、熔敷金属含氢量水平及所采用的焊接方法等因素综合考虑确定或进行焊接试验。

常用结构钢材采用中等热输入焊接时，最低预热温度宜符合表3-18的规定。

表3-18 常用结构钢材最低预热温度要求

注：1.焊接热输入约为15～25kJ/cm，热输入每增大5kJ/cm，预热温度可降低20℃。

2.当采用非低氢焊接材料或焊接方法焊接时，预热温度应比该表规定的温度提高20℃。

3.当母材施焊处温度低于0℃时，应将表中母材预热温度增加20℃，且应在焊接过程中保持这一最低道间温度。

4.焊接接头板厚不同时，应按接头中较厚板的板厚选择最低预热温度和道间温度。

5.焊接接头材质不同时，应按接头中较高强度、较高碳当量的钢材选择最低预热温度。

6.本表各值不适用于供货状态为调质处理的钢材；控轧控冷（热机械轧制）钢材最低预热温度可下降的数值由试验确定。

7.“—”表示焊接环境在0℃以上时，可不采取预热措施。

电渣焊和气电立焊在环境温度为0℃以上施焊时可不进行预热；但板厚大于60mm时，宜对引弧区域的母材预热且不低于50℃。

焊接过程中，最低道间温度应不低于预热温度；静载结构焊接时，最大道间温度不宜超过250℃；周期性荷载结构和调质钢焊接时，最大道间温度不宜超过230℃。

预热及道间温度控制应符合下列规定：

（1）焊前预热及道间温度的保持宜采用电加热、火焰加热和红外线加热等加热方法进行，并采用专用的测温仪器测量。

（2）预热的加热区域应在焊缝坡口两侧，宽度应为焊件施焊处板厚的1.5倍以上，且不小于100mm；预热温度宜在焊件受热面的背面测量，测量点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处；当采用火焰加热器预热时正面测温应在加热停止后进行。

Ⅲ、Ⅳ类钢材及调质钢的预热温度、道间温度的确定应符合钢厂提供的指导性参数要求。

2.背面清根

在电弧焊接过程中，当接头有全熔透要求时，对于V形、单边V形、X形、K形坡口的对接和T形接头，背面第一层焊缝容易发生未焊透、夹渣和裂纹等缺陷，因此必须从背面彻底清除后再行焊接，这种作业叫做清根。特别是在定位焊缝处更容易产生这类缺陷，所以必须注意背面清根工作。

（1）背面清根常用的方法是碳弧气刨。这种方法以镀铜的碳棒作为电极，采用直流或交流电弧焊机作为电源发生电弧，由电弧把金属熔化，从碳刨夹具孔中喷出压缩空气，吹去熔渣而刨成槽子。

（2）用碳弧气刨进行背面清根时，碳棒电极应保持一定的角度，一般以45°为宜（图3-15）。在角度选择时，一般根据手把的结构和压缩空气的压力来确定。角度过大，成槽的形状窄而深，熔化金属不易吹去，易留在底部；角度过小，成槽形状浅，缺陷不易清除。

图3-15 碳弧气刨

（3）背面清根时，应彻底清理出无缺陷的焊缝金属后方可施焊。背面清根状况的好坏对于以后的焊接有很大影响，必须加强管理。

3.引弧与熄弧

（1）焊接引弧时，应在焊接启动后，且必须使电弧充分引燃。启动时焊接电压应比正常焊接时的电压稍高2～4V。

（2）严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。在坡口内引弧的局部面积应熔焊一次，且不得留下弧坑。

（3）对接和T形接头的焊缝引弧和熄弧，应在焊件两端的引入板和引出板开始和终止。

（4）引弧处不应产生熔合不良和夹渣，熄弧处和焊缝终端为了避免裂纹应充分填满坑口。

（5）收弧时可逐步减少焊接电流和电压并投入少量焊剂，断续通电2～3次。断电时可送入适量的焊丝，以补充熔池金属凝固收缩时所需的金属，避免发生收缩裂纹。

（6）施焊中，因换焊条后的重新引弧，均应在起焊点前面15～20mm处焊缝内的基本金属上引燃电弧，然后将电弧拉长，带回起焊点，稍停片刻，作预热动作后，再压短电弧，把熔池熔透并填满到所需要的厚度，再把焊条继续向前移动。

（7）用堆焊法修补重要工件时，不允许在焊件上引弧，应在堆焊处旁边放置一小块铁板作引弧用，称为引弧板引弧。

4.焊接顺序

焊接顺序是影响焊接结构变形的主要因素之一。所以，为了防止钢结构焊接变形，必须制定合理的焊接顺序，并应注意以下原则：

（1）尽量采用对称焊接。对于具有对称焊缝的工件，最好由成对的焊工对称进行焊接，这样可以使由各焊缝所引起的变形相互抵消一部分。

（2）对某些焊缝布置不对称的特点，以焊接顺序控制焊接变形量。

（3）常见的焊接顺序有五种，如图3-16所示。

图3-16 常见的焊接顺序

a）逐步退焊法 b）分中逐步退焊法 c）跳焊法 d）交替焊法 e）分中对称焊法

对于长焊缝，在结构允许的条件下，应将连续焊缝改成断续焊缝，以减少变形；如不允许采用断续焊缝时，应选择合理的焊接顺序使焊接变形减小或相互抵消。

如焊缝在1m以上时，可采用逐步退焊法、分中逐步退焊法、跳焊法、交替焊法；中等长度（0.5～1m）的焊缝可采用分中对称焊法。

一般情况下，退焊法和跳焊法的每一段焊缝长度约为100～350mm较为适宜。交替焊法因工作位置移动次数太多而用得较少。

平行的焊缝尽可能地沿同一焊接方向同时进行焊接。从结构的中心向外进行焊接。从板的厚处向薄处焊接。

（4）工字钢接头的焊接顺序一般采用分中对称焊法，如图3-17所示。

图3-17 工字钢接头的焊接顺序

（5）屋架上下弦连接板与腹杆的焊接顺序如图3-18所示。

（6）工字梁翼板和腹板的焊接顺序如图3-19所示。

如果只有一名焊工操作，可先焊焊缝1，再焊焊缝2，然后把工字钢翻过来，接焊焊缝3、4和5、6，最后又翻过来焊焊缝7、8。如果四条角焊缝不需焊两层，则焊焊缝1、2时，不焊满焊缝的全长，留下焊缝长度的30%～50%，等焊完焊缝3、4后再焊。焊接每一边焊缝时，都是从中间向外分段焊。

图3-18 屋架节点焊接顺序

图3-19 工字梁的焊条电弧焊顺序

a）一名焊工操作 b）两名焊工操作

如果两名焊工同时操作，则应在互相对称的位置上采用基本相同的电流、焊速和方向进行焊接。

对带有筋板的工字梁，如先进行翼板和腹板的焊接，再焊筋板的角焊缝时，由于角焊缝的横向收缩较大，会使翼板和腹板的角焊缝内产生很大的应力。为了使构件能自由收缩，可按图3-20所示的焊接顺序进行焊接，但要注意腹板两侧必须同时进行焊接。

图3-20 工字梁的逐格焊接法

（7）角钢接头的焊接顺序一般采用分中对称焊法，如图3-21所示。

图3-21 角钢接头的焊接顺序

5.薄壁型钢构件焊接

薄壁型钢构件焊接时，为避免出现咬肉、未焊透、夹渣、气孔、裂纹、错缝、错位及单边等缺陷，应采取以下措施：

（1）构件焊接工作应严格控制质量，焊接前应熟悉薄壁钢材的特点和焊接工艺所规定的焊接方法、焊接程序和技术措施，根据具体情况先做试验，以确定具体焊接参数。

（2）焊接前应将焊接部位附近的铁锈、污垢、积水等消除干净，焊条应进行烘干处理。

（3）型钢对接焊接或沿截面围焊时，不允许在同一位置起弧灭弧，应盖过起弧处一段距离后方可灭弧，也不允许在钢材的非焊缝部位和焊缝端部起弧或灭弧。

（4）构件所有焊缝的弧坑必须填满，钢材上不得有肉眼可见的咬肉，并应尽可能采用平焊以保证质量。

（5）焊缝表面熔渣待冷却后必须清除。

（6）焊接成型的型钢，焊接前应采取反变形措施，以减少焊接变形。

（7）对接焊缝，必须根据具体情况采用适宜的焊接措施（比如预留间隙、垫衬板单面焊及双面焊等方法），以保证焊透。

6.焊接空心球-钢管网架

焊接空心球可分为不加肋焊接空心球和加肋焊接空心球两类产品，连接各杆件的焊接球节点如图3-22所示。不加肋焊接空心球如图3-23所示。当受力需要时，亦可制成加肋焊接空心球。

加肋焊接空心板加于两个半球的拼接缝平面处，用于提高焊接空心球的承载能力和刚度，如图3-24所示。

图3-22 焊接球节点

图3-23 不加肋焊接空心球

δ—空心球的壁厚

图3-24 加肋焊接空心球

δ—空心球的壁厚

（1）焊接空心球和杆件选用材料为Q235A钢时，若选用16Mn钢应符合《低合金高强度结构钢》（GB 1591—2008）的要求。

（2）焊工应经过考试并取得合格证后方可施焊，合格证中应注明焊工的技术水平及所能承担的焊接工作。如停焊半年以上应重新考核。

（3）两个半球的对口拼接焊缝以及杆件与焊接空心球对接焊缝的质量等级，应根据产品加工图纸要求的焊缝质量等级选择相应焊接工艺进行施焊。

（4）首次采用的钢种及焊接材料必须进行焊接工艺性能和力学性能试验，符合要求后，方可采用。

（5）多层焊接应连续施焊，其中每一层焊缝焊完后应及时清理，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须清除后再焊。

（6）焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应申报焊接技术负责人查清原因，订出修补措施后，方可处理。钢球焊完后应打上焊工代号的钢印。

（7）焊接空心球出厂前应涂刷一道可焊性防锈漆，安装完成后再按要求补涂底漆和面漆。

涂料和涂层厚度均应符合设计要求，如设计无规定，可涂刷两道防锈底漆和两道面漆。漆膜总厚度为：室外为125～175μm，室内为100～150μm。

（8）焊接空心球的几何尺寸及形位极限偏差，见表3-19。

表3-19 焊接空心球几何尺寸及偏差

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