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發(fā)布時間:2025-06-24 作者:諾科膜結構 閱讀量:0
鋼結構焊接節(jié)點中,層狀撕裂是一種常見且危害較大的缺陷,主要發(fā)生在厚板焊接的T形、十字形及角接接頭中。為防止層狀撕裂,需從材料選擇、接頭設計、焊接工藝等多方面采取構造措施介紹:
1材料選擇
控制鋼材成分:鋼材中的非金屬夾雜物,如硫化物、硅酸鹽等,是導致層狀撕裂的主要原因。這些夾雜物在軋制過程中會呈帶狀分布,降低鋼材在厚度方向(Z向)的塑性。因此,應選用硫、磷等有害元素含量低的鋼材,如Z向性能鋼(Z向鋼)。Z向鋼通過特殊的冶煉和軋制工藝,提高了鋼材在厚度方向的力學性能,其硫含量一般控制在0.01%以下,Z向斷面收縮率不低于15%,能有效抵抗層狀撕裂。
合理選用焊接材料:焊接材料的性能應與母材相匹配,同時要考慮其對層狀撕裂的影響。應選用低氫型焊接材料,以降低焊縫中的擴散氫含量,減少氫致裂紋的產(chǎn)生,從而降低層狀撕裂的風險。此外,焊接材料的強度不宜過高,以免在焊接接頭中產(chǎn)生過大的拘束應力。
2接頭設計
優(yōu)化接頭形式:
避免應力集中:在接頭設計中,應盡量避免出現(xiàn)應力集中的情況。例如,在T形接頭中,可采用過渡坡口或插入式接頭,使焊縫金屬的填充量減少,降低焊接殘余應力。
改變受力方向:通過改變接頭的受力方向,使焊縫和熱影響區(qū)避開高應力區(qū)域。例如,將垂直于板厚方向的受力改為平行于板厚方向,可減少層狀撕裂的可能性。
合理設置坡口:
坡口形式:根據(jù)板厚和焊接方法,選擇合適的坡口形式。對于厚板焊接,可采用X形、K形等雙面坡口,以減小焊接坡口的深度和寬度,降低焊接熱輸入和殘余應力。
坡口尺寸:坡口尺寸應合理,既要保證焊縫的熔透深度,又要避免過大的坡口角度和間隙。過大的坡口角度會增加焊接填充量,導致焊接殘余應力增大;過大的間隙則容易產(chǎn)生焊接缺陷。
增加接頭剛度:在某些情況下,可通過增加接頭的剛度來減少層狀撕裂的風險。例如,在T形接頭中,可在腹板上設置加勁肋,提高接頭的整體剛度,分散焊接應力。
3焊接工藝
控制焊接熱輸入:焊接熱輸入是影響層狀撕裂的重要因素之一。過大的焊接熱輸入會導致焊接接頭過熱,產(chǎn)生較大的焊接殘余應力和變形,增加層狀撕裂的風險。因此,應根據(jù)鋼材的材質(zhì)、板厚和焊接方法,合理控制焊接熱輸入。例如,采用多層多道焊、小電流快速焊等工藝,可降低焊接熱輸入。
預熱和后熱:
預熱:對于厚板焊接或易產(chǎn)生層狀撕裂的鋼材,在焊接前應進行預熱。預熱可降低焊接接頭的冷卻速度,減少焊接殘余應力,防止裂紋的產(chǎn)生。預熱溫度應根據(jù)鋼材的材質(zhì)、板厚和焊接方法等因素確定,一般控制在100 - 250℃之間。
后熱:焊接完成后,應及時進行后熱處理。后熱可促進焊縫中氫的逸出,降低焊縫中的氫含量,減少氫致裂紋的產(chǎn)生。后熱溫度一般控制在200 - 350℃之間,保溫時間根據(jù)板厚確定,一般為每25mm板厚保溫1小時。
焊接順序:合理的焊接順序可減少焊接殘余應力和變形,降低層狀撕裂的風險。在焊接厚板時,應采用對稱焊接、分段退焊等順序,使焊接應力均勻分布。例如,在焊接T形接頭時,可先焊接腹板與翼緣板的角焊縫,再焊接翼緣板的對接焊縫,且焊接方向應相反。
4施工措施
嚴格控制裝配質(zhì)量:在焊接前,應嚴格控制接頭的裝配質(zhì)量,確保坡口的尺寸精度和裝配間隙符合要求。過大的裝配間隙會增加焊接填充量,導致焊接殘余應力增大;過小的裝配間隙則可能影響焊縫的熔透。
清理焊接區(qū)域:焊接前,應清理焊接區(qū)域的油污、鐵銹、水分等雜質(zhì),防止這些雜質(zhì)在焊接過程中產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷,影響焊接質(zhì)量。同時,清理焊接區(qū)域還可減少氫的來源,降低層狀撕裂的風險。
焊后檢驗:焊接完成后,應進行嚴格的檢驗,包括外觀檢查、無損檢測等。外觀檢查可發(fā)現(xiàn)焊縫表面的裂紋、氣孔、夾渣等缺陷;無損檢測(如超聲波檢測、射線檢測等)可發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部的缺陷。對于發(fā)現(xiàn)的缺陷,應及時進行返修,確保焊接質(zhì)量。
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