钢结构焊接件

金属焊接件类别与焊接开裂分析

工程机械产品品种繁多、焊接件几何形状复杂，尺寸、重量相差悬殊，工序长短和复杂程度也各不相同。大都是采用焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等焊接工艺方法。对工程机械产品焊接件分类并进行开裂分析：

对焊接件分类与焊接开裂的分析可以看出，焊接件开裂主要集中在工作装置类构件。这是因为此类焊接件不仅结构复杂、承受大的工作载荷，抗变形能力差，而且采用的钢材品种多、强度级别高，焊接施工难度大。是常见易开裂的焊接件。

焊接件常见裂纹与开裂的特点

氢致裂纹

这是一种常见的冷裂纹。它往往不是焊后立即出现，而有一段孕育期，延迟一段时间才产生，亦称延迟裂纹。这种延迟现象主要由氢引起，因此又称氢致延迟裂纹，或简称氢致裂纹、氢裂纹。

氢致裂纹开裂部位：对于强度不很高的碳钢与合金结构钢焊接接头，往往先在热影响区粗晶区开裂，扩展到其他区域；强度很高时往往先在焊缝区开裂，扩展到热影响区。

按开裂位置可分为：焊缝金属裂纹、热影响区裂纹；

按相对焊缝的启裂和扩展位置，热影响区氢致裂纹通常有三种形态和部位

钢结构件焊接结构设计准则：

1）几何连续性准则：

焊缝及其影响区的强度特别是其动载荷强度一般比周围材料的强度要低，往往还有内应力，因此应尽量将焊缝设置于应力水平较低的区域。

例如：避免在几何形状突变处设置焊缝（因为这里应力集中。）；

焊缝欲连接的两侧有时不能保证几何形状的连续性，常见的是板厚不同。对此要在结构设计时留有过渡结构，从而减轻几何形状的突变性。

工程应用实例：

（1）不同板厚焊接时，留有过渡结构，减轻几何形状的突变性；

（2）压力容器焊接时（曲率突变点，应力集中严重，也是高应力区，不宜设置焊缝），将封头在离焊接处一定距离的区域弯曲，从而使焊缝处不再有曲率突变；

（3）焊接不同厚度管时，尽量将焊缝错开，避免圆周焊缝。

2）避免焊缝重叠准则：

复杂结构的焊接常会遇到多条焊缝交叉重叠的问题，焊缝交汇处刚性大，结构翘曲严重，从而加大焊缝内应力。结构多次过热，材料性能下降，易发生裂纹。这些都会引起焊接结构承载性能的下降，因此焊缝的交叉重叠应予避免。

防止焊缝的交叉重叠的结构措施有三种：

（1）加辅助结构；

（2）切除部分；

（3）焊缝错开。

3）焊缝根部优先受压准则：

在焊接构件遭受弯曲作用，即构件一面受拉，另一面受压时，应将焊缝根部置于受压一面。因为焊缝根部易产生缺口作用，承拉载荷能力比之承压载荷能力差，对于载荷方向变化的焊接构件可采用双面焊。

4）避免铆接式结构准则：

工程实际中不少焊接结构是模仿铆接结构得来的，这种结构通常采用衬板、搭接等形式，貌似加强了承载能力，实则不然。

5）避免尖角准则：

尖角处焊接定位苦难，焊接质量不易保证，而且热熔体太小，尖角易被熔化，这种焊接结构不应采用。

6）便利焊接工艺准则：

焊接结构设计不仅要满足结构本身功能的要求，还必须满足焊接工艺的要求，焊接工艺不仅指焊接本身，还包括前、后处理和检测。

（1）要有足够大的操作空间；

（2）焊接要方便定位；

（3）焊接件要方便检测；

（4）点焊需要有足够大的平台，避免电极与旁边的板材粘结。

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