高級(jí)焊工(中篇)

1、（職業(yè)技能鑒定規(guī)范）（職業(yè)技能鑒定規(guī)范）高級(jí)焊工技能培訓(xùn)高級(jí)焊工技能培訓(xùn)1張明錄張明錄（中篇）提提 綱綱梁的結(jié)構(gòu)、梁的焊接柱的結(jié)構(gòu)、柱的焊接梁、柱焊接變形梁、柱焊接缺陷產(chǎn)生原因及防止措施2了解梁和柱的結(jié)構(gòu)、梁與梁的連接，掌握梁的組裝和焊接順序。 第一節(jié) 梁的焊接梁的結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)承受彎曲的桿件叫做梁。梁及柱的焊接梁及柱的焊接梁的外形根據(jù)梁的斷面形狀的不同，主要有工字梁根據(jù)梁的斷面形狀的不同，主要有工字梁和箱形梁兩大類和箱形梁兩大類。常用的工字梁斷面形狀見圖9-1，最簡(jiǎn)單的工字梁由三塊板組成，見圖9-1a)，焊接四條角焊縫，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，焊接工作量小，應(yīng)用最廣泛；圖9-1b)是為了增加翼緣厚度而采用

2、雙層翼緣板的工字梁 圖9-1c)是為了提高承載能力，增加型鋼梁的腹板高度，并且使焊縫避開受力復(fù)雜的位置，將腹板接寬的工字梁；當(dāng)梁的上部有較大的載荷，并需要縱向加勁提高上部的穩(wěn)定性時(shí)，可采用圖9-1d)所示的工字梁；在電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)中，有些大板梁的高度很高，為了便于制造和吊裝，將兩個(gè)工形梁疊放并栓接在一起，稱為疊形梁，如圖9-1 e) 所示。 圖9-1 焊接工字梁斷面形狀 箱形梁的斷面形狀為封閉形，整體結(jié)構(gòu)剛箱形梁的斷面形狀為封閉形，整體結(jié)構(gòu)剛性大，可以承受較大外力性大，可以承受較大外力，常用的箱形梁的斷面形狀見圖9-2。圖9-2 a)和圖9-2 b)是由型鋼和鋼板組合焊接成的箱形梁，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

3、，焊接量小，受型鋼軋制的限制，它們截面尺寸較??；如果設(shè)計(jì)大截面尺寸的箱形梁就需要采用鋼板組合焊接， 如圖9-2 c) 是口字形箱形梁；圖9-2 d) 是井字形箱形梁；為了提高箱形梁的整體剛度，需要在蓋板和腹板上焊接縱向加勁肋，如圖9-2 e)所示；在公路橋鋼砼結(jié)合梁上，一般采用開口箱形梁，如圖9-2 f)所示，箱形梁與混凝土橋面間采用剪力釘連接；目前在公路橋鋼箱梁設(shè)計(jì)上，一般采用正交異性板箱形結(jié)構(gòu)，在箱形梁頂板、底板、腹板和隔板上設(shè)置U形加勁肋、板式加勁肋或球扁鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加勁，如圖9-2 g)所示。 圖9-2 焊接箱形梁斷面形狀 根據(jù)梁的截面形狀是否有變化，又可分為根據(jù)梁的截面形狀是否有變化，

4、又可分為等截面梁和變截面梁兩大類等截面梁和變截面梁兩大類。等截面梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，如圖9-3 a)所示。變截變截面梁主要是根據(jù)梁長(zhǎng)度方向上的受力大小面梁主要是根據(jù)梁長(zhǎng)度方向上的受力大小不同，通過改變蓋板的厚度、腹板的寬度不同，通過改變蓋板的厚度、腹板的寬度或腹板的外形來達(dá)到梁截面尺寸的變化或腹板的外形來達(dá)到梁截面尺寸的變化，圖9-3 b)是雙層翼板梁，圖9-3 c)是不等厚翼板對(duì)接梁，圖9-3 d)是魚腹形梁，圖9-3 e)是等高空腹梁，圖9-3 f)是不等高空腹梁。圖9-3 焊接梁的外形梁與梁的對(duì)接梁與梁的對(duì)接包括上、下蓋板的對(duì)接和梁腹板的對(duì)接，一般蓋板對(duì)接坡口沖上，平位施焊；腹板對(duì)接焊

5、縫立位施焊，腹板厚度較薄時(shí)，開單面坡口，如果腹板厚度較厚，開雙面坡口。隨著陶質(zhì)襯墊的開發(fā)和推廣使用，通常采用陶質(zhì)襯墊單面焊雙面成形工藝，避免對(duì)接焊縫背面氣刨清根，見圖9-5。因?yàn)樵诤附酉律w板對(duì)接焊縫時(shí)，受到腹板的遮擋，正對(duì)腹板處焊接操作和焊縫清理受到障礙，為了保證下蓋板對(duì)接焊縫與腹板正對(duì)段的焊接質(zhì)量，腹板端部應(yīng)開適當(dāng)?shù)倪^焊孔，如圖9-5詳圖A所示。圖9-5 梁對(duì)接焊縫坡口 梁與梁對(duì)接焊縫，一般位于梁受彎矩較小處，避免對(duì)接焊縫分布在梁跨度中間區(qū)域。另外，在同一對(duì)接口處，蓋板對(duì)接焊縫與腹板對(duì)接焊縫可以錯(cuò)開布置，避免對(duì)接焊縫位于同一截面上，見圖9-6，當(dāng)蓋板、腹板對(duì)接焊縫焊接完成后，再焊接主角焊縫。

6、圖9-6 梁對(duì)接焊縫的布置 在梁與梁對(duì)接的蓋板、腹板焊接順序上，在梁與梁對(duì)接的蓋板、腹板焊接順序上，應(yīng)首先焊接下蓋板、腹板、上蓋板對(duì)接焊應(yīng)首先焊接下蓋板、腹板、上蓋板對(duì)接焊縫的根部焊道縫的根部焊道23道，然后交替焊接三條道，然后交替焊接三條對(duì)接焊縫的填充焊道，避免蓋板、腹板對(duì)對(duì)接焊縫的填充焊道，避免蓋板、腹板對(duì)接焊縫一一單獨(dú)施焊，否則會(huì)產(chǎn)生很大的接焊縫一一單獨(dú)施焊，否則會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中和焊接變形。應(yīng)力集中和焊接變形。在焊接蓋板與腹板較近處焊縫時(shí)，由于焊接操作和焊縫清理空間受到障礙，應(yīng)當(dāng)做到操作細(xì)心，采用專用小型磨光機(jī)認(rèn)真清理，以保證焊接質(zhì)量。梁與梁的T形連接工形梁與工形梁的T形連接包括橫梁

7、蓋板與主梁蓋板的對(duì)接，以及橫梁腹板與主梁腹板的角接，如圖9-7 a)所示；箱形梁的T形連接包括橫梁蓋板、腹板與主梁蓋板間角焊縫，如圖9-7 b)所示。工形梁與工形梁的T形連接，一般在主梁的兩側(cè)都有連接，如果只在主梁的一側(cè)連接，則需要在主梁的另一側(cè)增加加勁板結(jié)構(gòu)，以增加梁的剛度；箱形梁與箱形梁的T形連接，在正對(duì)橫梁處主梁內(nèi)側(cè)設(shè)置橫向加勁隔板。圖9-7 梁與梁的T形連接 梁的組裝 工形梁的組裝 工形梁的組裝方法分為臥式組裝和立式組裝。 三. 梁的焊接圖9-8 工形梁臥式組裝示意圖圖9-9 工形梁立式組裝示意圖組裝T形組裝工形箱形梁的組裝箱形梁的組裝方法如圖9-10所示，首先將一側(cè)蓋板置于平臺(tái)上，然

8、后組對(duì)隔板，接著組裝兩側(cè)腹板形成槽形，焊接隔板三面角焊縫，最后在槽形上組裝另一蓋板，形成箱形?？凵w成箱形組裝腹板成槽形組裝隔板梁的焊接工形梁的焊接工形梁首先焊接四條主角焊縫，一般采用埋弧自動(dòng)焊，船位焊接，為了保證梁上拱為了保證梁上拱度，首先焊接下蓋板側(cè)角焊縫，然后焊接度，首先焊接下蓋板側(cè)角焊縫，然后焊接上蓋板側(cè)角焊縫上蓋板側(cè)角焊縫。對(duì)工形蓋板焊接變形修整后，組裝腹板上加勁肋，采用CO2氣體保護(hù)焊焊接加勁肋角焊縫，應(yīng)從梁長(zhǎng)度方向的中間向兩端對(duì)稱焊接，有頂緊要求的加勁板應(yīng)從頂緊端向另一端焊接。箱形梁的焊接箱形桿件組成槽形后，采用CO2氣體保護(hù)焊焊接隔板三面角焊縫，應(yīng)對(duì)稱焊接，扣蓋組成箱形后，焊接箱

9、形四條主角焊縫。主角焊縫一般采用埋弧自動(dòng)焊，為了防止箱形桿件扭曲變形，四條主角焊縫應(yīng)同向焊接，同一腹板側(cè)兩條主角焊縫對(duì)稱焊接。如果坡口較深，焊接量大，應(yīng)首先焊接四條主角焊縫的坡口根部焊道，增加箱形的整體剛度，然后再對(duì)稱焊接填充焊道. 柱的結(jié)構(gòu) 在工作狀態(tài)承受壓力的桿件叫做柱。 1.柱的分類 根據(jù)斷面形狀的不同，柱分為工字柱、梅花形柱、箱形柱、圓形柱等，斷面形狀 第二節(jié) 柱的焊接圖9-12 柱的斷面形狀箱 形 柱梅 花 形 柱工 形 柱圓 形 柱 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，柱分為實(shí)腹柱和格構(gòu)柱。實(shí)腹柱見圖9-13，采用型鋼或鋼板組成，型鋼實(shí)腹柱焊接量小，加工簡(jiǎn)單，但受到型鋼尺寸的限制。鋼板實(shí)腹柱適應(yīng)性強(qiáng)，可

10、根據(jù)要求制作各種大小尺寸的柱，但焊接量大，制造比較復(fù)雜。格構(gòu)柱見圖9-14，一般采用型鋼拼焊而成，格構(gòu)柱構(gòu)造簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，省材料，風(fēng)的阻力小，但焊縫短，不利于自動(dòng)化焊接。圖9-13 實(shí)腹柱型鋼實(shí)腹柱隔板隔板隔板鋼板實(shí)腹柱圖9-14 格構(gòu)柱柱頭柱頭主要與被支撐梁相連接，或焊接端部封頭板，見圖9-18。圖9-18 柱頭結(jié)構(gòu)柱腳柱腳主要承受外力和整個(gè)柱的質(zhì)量。柱腳需要具有較大的剛度，一般在柱腳處采用加勁板補(bǔ)強(qiáng)，柱腳結(jié)構(gòu)見圖9-19，柱腳與基礎(chǔ)通過螺栓或焊接與基礎(chǔ)相連。圖9-19 柱腳結(jié)構(gòu) 實(shí)腹柱的焊接 工形實(shí)腹柱和箱形實(shí)腹柱的焊接要求與工形梁和箱形梁的焊接要求相近，一般主角焊縫采用埋弧自動(dòng)焊，加勁板

11、或隔板采用CO2氣體保護(hù)焊。對(duì)于要求隔板四面全焊的箱形柱，最后采用電渣焊焊接隔板與蓋板間角焊縫。二.柱的焊接格構(gòu)柱的焊接格構(gòu)柱的焊接一般較簡(jiǎn)單，焊縫長(zhǎng)度較短，組裝定位后，主要采用焊條電弧焊或CO2氣體保護(hù)焊方法焊接，盡可能對(duì)稱施焊。 第三節(jié) 梁、柱焊接缺陷產(chǎn)生原因及防止措施 （一） 梁、柱焊接變形產(chǎn)生原因 梁、柱焊接變形主要有彎曲變形和扭曲變形。產(chǎn)生梁、柱彎曲變形的原因是，當(dāng)焊縫分布不在構(gòu)當(dāng)焊縫分布不在構(gòu)件截面的中性軸上或不對(duì)稱，由于焊縫焊接后會(huì)件截面的中性軸上或不對(duì)稱，由于焊縫焊接后會(huì)產(chǎn)生縱向收縮或橫向收縮，會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，圖產(chǎn)生縱向收縮或橫向收縮，會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，圖13-1是箱形桿件的焊接

12、彎曲變形，當(dāng)焊縫距離構(gòu)是箱形桿件的焊接彎曲變形，當(dāng)焊縫距離構(gòu)件截面的中性軸越遠(yuǎn)，或不對(duì)稱分布越嚴(yán)重，造件截面的中性軸越遠(yuǎn)，或不對(duì)稱分布越嚴(yán)重，造成的梁、柱焊接彎曲變形量越大成的梁、柱焊接彎曲變形量越大。造成梁、柱扭曲變形的原因是，由于梁、柱的焊接順序和焊接方向不當(dāng)，由于在桿件截面各部位上的焊縫沿桿件長(zhǎng)度方向產(chǎn)生的收縮變形不一致，就會(huì)產(chǎn)生扭曲變形，圖13-2是工形桿件的焊接扭曲變形。一、梁、柱焊接變形圖13-1 箱形桿件的焊接彎曲變形圖13-2 工形桿件的焊接扭曲變形 （二） 梁、柱焊接變形防止措施 1.設(shè)計(jì)措施 1）確定合理的焊縫尺寸和坡口形式確定合理的焊縫尺寸和坡口形式 焊縫尺寸直接關(guān)系到焊

13、接工作量和焊接變形量的大小，焊縫尺寸大，不但焊接量增加，而且焊接變形也大。如果設(shè)計(jì)者對(duì)焊縫不夠了解，對(duì)焊縫信心不足，片面地認(rèn)為只有增大焊縫尺寸才能夠保證構(gòu)件安全，不合理地增大焊縫尺寸，增大了構(gòu)件的焊接變形。因此在保證結(jié)構(gòu)承載能力的條件下，應(yīng)盡可能減小焊縫尺寸。 2）盡可能減少不必要的焊縫盡可能減少不必要的焊縫 在焊接結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力求焊縫數(shù)量少，避免不必要的焊縫。在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，常常采用加勁肋板來提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度，比如有的結(jié)構(gòu)件，為了減輕鋼板的重量，采用厚度較薄的鋼板，而通過增加加勁板的數(shù)量來提高結(jié)構(gòu)剛度，這樣加勁板增加太多，并且很密集，會(huì)造成很大的焊接變形，增加組裝和修整的工作量，反而不

14、如適當(dāng)增加鋼板厚度，減少加勁肋板更經(jīng)濟(jì)。 3）合理安排焊縫位置合理安排焊縫位置 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，焊縫盡可能對(duì)稱于截面中性軸，這樣，有可能使焊縫產(chǎn)生的焊接變形相互抵消，對(duì)減小梁、柱的焊接變形有利。另外焊縫盡量靠近中性軸分布，焊縫距離中性軸越近，產(chǎn)生的焊接變形越小。 2.工藝措施 1）采用正確的組裝和焊接順序采用正確的組裝和焊接順序 采用合理的組裝和焊接順序?qū)p小焊接變形具有重要意義，同一個(gè)焊接構(gòu)件，如果采用不同的組裝和焊接順序，焊后產(chǎn)生的焊接變形不一樣。如圖13-3所示的焊接梁，是由兩根槽鋼、蓋板和若干隔板組成，槽鋼與蓋板間焊接角焊縫1，隔板與蓋板間焊接角焊縫2，隔板與槽鋼間焊接角焊縫3，這個(gè)

15、構(gòu)件可采用三種不同的組裝焊接 圖13-3 帶蓋板的雙槽鋼箱形梁蓋 板槽 鋼隔 板焊 縫 1焊 縫 2焊 縫 3 先把隔板與槽鋼裝配在一起，然后焊接角焊縫3，再將蓋板與槽鋼加隔板裝配起來，焊接焊縫1，最后焊接焊縫2 焊接變形焊縫3、2、1均在中性軸以下，造成桿件上拱 焊 縫 1焊 縫 2焊 縫 3 先把槽鋼與蓋板裝配在一起，焊接焊縫1，再裝配隔板，焊接焊縫2，最后焊接焊縫3 焊縫1、2均在中性軸以下，造成上拱焊接變形，而焊縫3絕大部分在中性軸以上，造成下彎焊接變形 焊縫1焊縫3焊縫2 先將隔板與蓋板組裝起來，焊接焊縫2，然后裝配兩側(cè)槽鋼，焊接焊縫1和焊縫3 由于焊縫2距離中性軸很近，產(chǎn)生的焊接變

16、形很小 焊縫2焊縫1焊縫3 對(duì)于工形梁的焊接，為了保證梁上拱，應(yīng)首先焊接下蓋板側(cè)角焊縫，然后焊接上蓋板側(cè)角焊縫，見圖13-4 a），如果梁的焊腳尺寸較大，需要多道施焊，應(yīng)首先焊接四條主角焊縫的根部第一焊道，然后再逆序焊接其余焊道，見圖13-4 b）。圖13-4 b） 工形梁主角焊縫焊接順序 如果焊接T形梁，角焊縫焊后會(huì)產(chǎn)生很大的彎曲變形，如圖13-5 a)為了減小梁的彎曲變形，可以將兩個(gè)T形梁連接成工形，如圖13-5 b)所示，然后進(jìn)行工形角焊縫的焊接，待工形桿件焊接完成后，再將工形拆成兩個(gè)T形梁。圖13-5 T形梁的焊接方案定位焊（主焊縫焊后拆開） 2）采用正確的焊接方向 對(duì)于梁、柱主角焊縫

17、，應(yīng)同向施焊，箱形桿件同一腹板側(cè)兩條主角焊縫應(yīng)對(duì)稱焊接。箱形隔板、工形桿件上加勁肋應(yīng)從梁的中間向兩端對(duì)稱焊接，有頂緊要求的加勁肋應(yīng)從頂緊端向另一端焊接。 3）選擇焊接變形小的焊接方法選用線能將較小的焊接方法，可以有效地防止焊接變形。例如，對(duì)于薄板多加勁板的梁和柱結(jié)構(gòu)件，采用CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊代焊條電弧焊，是減小焊接變形的有效焊接方法，另外還提高了焊接效率，降低焊接成本。 1. 梁、柱焊接其它缺陷產(chǎn)生原因 1）縱向收縮變形 對(duì)于長(zhǎng)細(xì)梁和柱，縱向焊縫引起桿件的縱向收縮，一般工形桿件的角焊縫尺寸越大或箱形桿件棱角焊縫的坡口越大，產(chǎn)生的縱向收縮變形越大；焊接線能量越大產(chǎn)生的縱向收縮變形越大；焊縫長(zhǎng)

18、度越長(zhǎng)，產(chǎn)生的縱向收縮變形越大。 二. 梁、柱焊接其它缺陷 2）蓋板角變形 在焊接工形桿件時(shí)，往往會(huì)發(fā)生蓋板角變形，如圖13-6所示，產(chǎn)生角變形的根本原因是焊接產(chǎn)生的橫向收縮變形在鋼板厚度方向上的不均勻分布所致，焊縫面鋼板產(chǎn)生的收縮量大，焊縫背面鋼板產(chǎn)生的收縮量小。焊接熱輸入越大，產(chǎn)生的蓋板角變形越大。如果腹板開坡口或要求熔透焊接，則產(chǎn)生的蓋板角變形更大。圖13-6 工形梁蓋板角變形 1）縱向收縮變形的防止措施 對(duì)于梁、柱焊接產(chǎn)生的縱向收縮變形，一方面從設(shè)計(jì)上，盡量減小焊縫尺寸或坡口深度，減小焊接量。另一方面，焊接時(shí)應(yīng)注意焊接順序，防止因焊接變形太大造成火焰修整時(shí)引起收縮變形量大。在鋼板下料時(shí)，梁的長(zhǎng)度方向應(yīng)預(yù)留足夠的焊接收縮量，避免因收縮量太大造成桿件長(zhǎng)度不能滿足技術(shù)要求。 2）蓋板角變形的防止措施 對(duì)于工形桿件蓋板角變形，一方面從設(shè)計(jì)上，盡量減小焊縫尺寸或坡口深度，減小焊接量。另一方面，焊接時(shí)可以在焊縫背面配合火焰修整，在焊接過程中