钢结构工程详解（二）节点连接之焊接节点

一、 钢结构的常用焊接方法

钢结构的焊接方法最常用的有电弧焊、电阻焊和气焊。

1、电弧焊

电弧焊的质量比较可靠,是最常用的一种焊接方法。电弧焊可分为手工电弧焊、白动或半自动浬弧焊及CO2气体保护焊等。

手工电弧焊是通电后在涂有焊药的焊条与焊件间产生电弧，由电弧提供热源,使焊条熔化,滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中化部分结成焊缝。由焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖熔池,防止空气中的氧与熔化的液休金属接触,避免形成脆性易裂的化合物。

在自动或半自动埋弧焊中,将光焊条埋在焊剂层下,通电后，由于电弧的作用使焊丝和焊剂熔化。熔化后的焊剂浮在熔化的金属表面上保护熔化念属,使之不与外界空气接触,有时焊剂还可供给焊缝必需的合金元素,以改善焊缝质量。自动焊的焊缝质量均匀，塑性好,冲击韧性高。半自动焊除由人工操作前进外,其余过程与自动焊相同。而焊缝质量介于自动焊与手工焊之间。自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂要保证其熔敷金属的抗拉强度不低于相应手工焊焊条的数值。

Q235钢焊件可采用HO8、HO8A、H08MnA等焊丝配合高猛、高硅型焊剂；Q345和Q390钢焊件可采用HO8A、H08E焊丝配合高锰型焊剂,或采用H10Mn2配合无锰型或低锰型焊剂。

2、电阻焊

电阻焊利用电流通过焊件接触点表面产生的热量来熔化金属,再通过压力使其焊合。薄壁型钢的焊接常采用电阻焊,电阻焊适用于厚度为6-12m的板材。

3、气焊

气焊是利用乙炔在氧气中燃烧而形成的火焰来熔化焊条形成焊缝,气焊用于薄钢板或小型结构中。

二、焊缝的连接形式

焊缝的连接形式可按构件相对位置、构造和施焊位置来划分。

1、按构件相对位置划分

焊接的连接形式按构件的相对位置可分为平接、搭接和顶接三种类型（图1）。

2、按构造划分焊接的连接构造可分为焊接焊缝和角焊缝两种形式。（图1）中的平接和顶接（K型焊縫）为对接焊缝,搭接和顶接为角焊缝。采用对接焊缝,如厚度较大就需要将焊接接触边坡口，用角焊缝则不需坡口。对接焊缝的坡口形式，宜根据板厚和施工条件按有关现行国家板准的要求选用。

对接焊缝按作用力的方向可分为直缝和斜缝。

角焊缝可分为正面角焊缝和侧面角焊缝(图2)

焊缝按沿长度方向的分布情况来分有连续角焊缝和断续角焊缝两种形式(图4)连续角焊缝受力性能较好,为主要的角焊缝形式。断续角焊缝容易引起成应力集中,重要结构中应避免采用,它只用于一些次要构件的连接或次要焊缝中。断续角焊缝的长度不得小于10hf或50mm,其净距不宜太大,以免因距离过大使连接不易紧密,潮气易侵入而引起锈蚀。一般在受压构件中净距不应大于15tw,,在受拉构件中不应大于30 tw，tw为较薄焊件的厚度。

3、按施焊位置划分焊缝按施焊位置分俯焊、立焊、横焊和仰焊几种（图3）

俯焊焊缝的焊接工作最方便，质量也好，应尽量采用。立焊和横焊的质量及生产率比俯焊差些，仰焊的操作条件较差，焊缝质量不易保证，因此应尽量避免采用。

三、焊缝连接的质量检验

焊缝中可能存在裂纹、气孔、烧穿和未焊透等缺陷（图4）。焊缝的缺陷将消弱焊缝的受力面积，而且在缺陷处形成应力集中、裂纹,并使裂纹扩展引起断裂,对结构很为不利。因此,焊缝质量验验为重。《钢结构工程施工质量验收规范》规定,焊缝质量检查标准分为一、二、级,其中三级只要求对全部焊缝通过外观检查,即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹、咬边等缺陷。对于重要结构或要求焊缝金属强度等于被焊金属的接焊缝,必须进行一级或二级质量检验,即在外观检查的基础上再做无损检验。二级应进行抽检，抽检比例应小于20%，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》B级检验的III级及III级以上。一级焊缝应进行100%的检验，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》B级检验的II级及II级以上。

钢结构焊缝质量等级是设计人员在设图纸上注明的,设计人员应据结构的重要结构的重要性、荷载等级特征、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况按下述原则分别选用不同的质量等级。(1)在需耍进行疲劳订算的构件中，凡对接焊缝均应焊透、其质量等级为:横向对接焊缝或轴向受力的T形对接与角接组合焊缝受拉时应为一级,受压时应为一级;纵向对接焊继应为二级。

（2）不需要计算疲劳的构件中,凡要求与母材等强的对接焊缝应于焊透。其质量等级当受拉时应不低于二级,受压时宜为二级。

（3）重级工作制（A6-A8级）和起重量Q>50T的中级工作制(A4、A5级)吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缠,其质量等级不应低于二级。

（4）腹板与翼缘之间不要求焊透的T形接头焊缝可采用角焊缝或部分焊透的对接与角接組合焊缝,其质量等级为:对吊车梁为三级,但外观缺陷宜符合二级;对一般梁可采用三级。

应该指出,焊缝的质量等级分两种,即内部缺陷检验的质量等级和外观缺陷检验的质量等级，当设计没有特别指出时，施工单位应视两种等级是一致的。

归结起来,焊缝施工质量要进行三方面的检验,即焊缝內部缺陷检验、焊缝表面缺陷检验和焊缝尺寸偏差检验。

（1）焊缝内部缺陷检验:焊缝内部缺陷亡要有裂纹、未熔合、根部未焊透、气孔和夹渣等，检验主要是采用无损探伤的方法,即超声波探伤,当超声波不能对缺陷作出判断时,应采用射线探伤。具体详见:《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》 、《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》 、《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》 、《建筑钢结构焊接技术规程》和《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》 。

(2}焊缝表面缺陷检验:焊缝表面缺陷见（图5)所示,主要采用观察检查或使用放大镜观察,当存在疑义时,可以采用表面滲透探伤(着色或磁粉)检验。焊缝质量与施焊条件有关,对于施焊条件较差的高空安装焊缝,其强度设计值应乘以0.9，焊缝强度设计值见下表。