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2024-01-31
钢结构焊接的常见问题与解决方法
目录
焊接变形问题
焊接裂纹问题
焊接气孔与夹杂问题
焊接未熔合与未焊透问题
焊接应力与疲劳问题
焊接工艺与操作问题
01
焊接变形问题
热变形
由于焊接过程中局部高温引起的材料热膨胀和冷缩，导致结构发生变形。热变形包括纵向收缩、横向收缩和弯曲变形等。
残余应力变形
焊接过程中产生的残余应力在结构冷却后释放，导致结构发生变形。残余应力变形通常表现为结构的扭曲和翘曲。
约束变形
由于焊接结构受到外部约束或内部约束的限制，导致结构在焊接过程中或冷却后发生变形。
采用合理的结构设计，减少焊接接头数量和复杂度，降低焊接变形的风险。
合理设计焊接结构
预热和后热
选择合适的焊接工艺
使用焊接变形控制装置
对焊接结构进行预热和后热处理，减少焊接过程中的温度梯度，降低热应力和热变形。
根据材料的焊接性和结构特点选择合适的焊接方法、焊接参数和焊接顺序，以减少焊接变形。
采用焊接变形控制装置，如刚性固定、反变形法等，对焊接结构进行约束和控制，减少焊接变形。
综合矫正方法
根据具体情况采用机械矫正、火焰矫正和热处理矫正等多种方法的组合，以达到最佳的矫正效果。
机械矫正
采用机械方法对焊接结构进行矫正，如千斤顶、压力机、矫直机等。
火焰矫正
利用火焰局部加热焊接结构，使材料产生塑性变形，从而达到矫正变形的目的。火焰矫正需要注意加热温度、加热速度和冷却方式等参数的控制。
热处理矫正
对焊接结构进行整体或局部热处理，消除残余应力，使结构恢复到设计要求的形状和尺寸。
02
焊接裂纹问题
由于焊接过程中产生的热应力和变形，以及焊缝金属的低熔点共晶物或杂质的存在，导致在焊缝凝固过程中产生裂纹。
热裂纹
在焊接接头冷却过程中，由于氢的扩散、焊接应力和淬硬组织等因素共同作用而产生的裂纹。
冷裂纹
由于钢板内部存在分层的夹杂物，在焊接过程中受到垂直于轧制方向的拉伸应力作用，导致钢板沿厚度方向撕裂。
层状撕裂
01
02
04
选用合适的焊接材料和工艺参数，以减少热应力和变形。
对焊件进行预热和后热，以减缓冷却速度，降低淬硬倾向和氢的扩散速度。
采用低氢或超低氢焊接材料，并严格烘干焊条和焊剂，以减少焊缝中的氢含量。
对焊件进行合理的结构设计，避免应力集中和过大的拘束应力。
03
碳弧气刨清除裂纹
利用碳弧气刨将裂纹及其周围的金属刨削掉，直至露出无裂纹的金属为止。
砂轮打磨清除裂纹
对于较浅的裂纹，可以采用砂轮打磨的方法将裂纹去除，并打磨成圆滑的过渡。
补焊修复
在清除裂纹后，采用合适的焊接材料和工艺进行补焊修复。补焊时应注意控制焊接热输入和层间温度，以防止产生新的裂纹。
无损检测
在修复完成后，应进行无损检测以确认裂纹已被彻底清除，并保证修复质量符合要求。
03
焊接气孔与夹杂问题
气孔产生原因
焊接过程中，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，形成气孔。可能原因包括焊接材料潮湿、保护气体不纯、焊丝或母材表面有油污或铁锈等。
夹杂产生原因
焊接过程中，熔池中的非金属夹杂物未浮出熔池表面而残留在焊缝中。可能原因包括焊接材料不纯、焊件表面有氧化物或杂质、多层焊时层间清理不彻底等。
防止气孔措施
使用干燥的焊接材料；确保保护气体纯度；焊前清理焊丝和母材表面的油污和铁锈；合理调整焊接参数，如电流、电压和焊接速度等。
防止夹杂措施
选用高纯度的焊接材料；焊前对焊件表面进行清理，去除氧化物和杂质；多层焊时，层间应彻底清理；合理调整焊接顺序和焊接方向，以减少夹杂物的产生。
对于表面气孔，可以采用砂轮打磨或碳弧气刨等方法去除；对于内部气孔，需要采用无损检测方法进行定位和评估，必要时进行返修或报废处理。
气孔处理方法
对于表面夹杂，可以采用砂轮打磨或机械铲除等方法去除；对于内部夹杂，同样需要采用无损检测方法进行定位和评估，根据夹杂物的性质和大小决定返修或报废处理。在处理过程中，应注意避免对周围材料造成损伤或引入新的缺陷。
夹杂处理方法
04
焊接未熔合与未焊透问题
焊接参数不匹配
坡口设计不当
操作技能不佳
焊材选用不当
如焊接电流、电压、速度等参数设置不合理，导致母材未完全熔化。
焊工操作不熟练或技术水平有限，难以保证焊缝质量。
坡口角度、间隙、钝边等尺寸不符合要求，影响焊缝的成形和熔合。
焊条的直径、类型与母材不匹配，导致焊缝金属未能很好熔合。
对于未熔合与未焊透的焊缝，可采用碳弧气刨进行清根处理，将缺陷清除后再进行补焊。
碳弧气刨清根
根据具体情况，选用合适的手工电弧焊工艺进行补焊，补焊时应注意控制焊接参数和操作技巧，确保补焊质量。
手工电弧焊补焊
在补焊过程中，应严格控制焊接质量，避免出现新的焊接缺陷。同时，补焊完成后应进行质量检查，确保焊缝质量符合要求。
严格控制质量
05
焊接应力与疲劳问题
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