鋼板焊接應(yīng)力集中預(yù)防至關(guān)重要，優(yōu)化接頭設(shè)計，避免形狀突變，減少應(yīng)力集中源，嚴(yán)格把控焊接工藝，確保焊縫成型良好，減少氣孔、夾渣、裂紋和未焊透等缺陷，這些缺陷是導(dǎo)致應(yīng)力集中的關(guān)鍵因素，控制焊縫余高和外形，對接焊縫余高過大、角焊縫焊趾過高及咬邊等都會加劇應(yīng)力集中，應(yīng)使對接焊縫去掉余高，或角焊縫焊成凹形焊縫，合理預(yù)熱與焊后緩冷能降低焊接殘余應(yīng)力，多層焊接時需注意層間溫度控制，防止冷裂紋產(chǎn)生。

厚鋼板焊接應(yīng)力集中預(yù)防

1. 原材料控制

• 化學(xué)成分控制：要求Q345B鋼中S含量≤0.04%、P含量≤0.04%，在原材料進(jìn)廠復(fù)驗過程中，對鋼板的S、P含量需進(jìn)行嚴(yán)格的控制，S、P含量的實測值應(yīng)低于標(biāo)準(zhǔn)要求的1/2。
• 無損檢測：厚板原材料進(jìn)廠后應(yīng)逐塊進(jìn)行無損檢測，檢測板內(nèi)有無夾層。
• 不合格品處理：對不符合要求的鋼板必須要求退貨處理。

2. 焊接接頭設(shè)計

• 坡口設(shè)計：在滿足焊透深度要求和焊縫致密性條件下，采用較小的焊接坡口角度及間隙；在角接接頭中，采用對稱坡口或偏向于側(cè)板的坡口；采用雙面坡口對稱焊接代替單面坡口非對稱焊接。
• 焊縫設(shè)計：在T形或角接接頭中，板厚方向承受焊接拉應(yīng)力的板材端頭伸出接頭焊縫區(qū)。

3. 焊接材料選擇

• 材料選擇：在滿足接頭強(qiáng)度要求的條件下，選用具有較好熔敷金屬塑性性能的焊接材料，如氣保焊絲ER50-6。

4. 焊接方法選擇

• 焊接方法：在焊接厚板時，采用富氬混合氣體保護(hù)焊，此種焊接方法為低氫焊接方法的一種，比純CO2氣體保護(hù)焊更容易、更有效的控制焊縫金屬內(nèi)部的含氫量。

5. 坡口制備

• 機(jī)械加工：厚板的坡口制備需優(yōu)先采用機(jī)械坡口機(jī)進(jìn)行加工，避免采用火焰切割，以免導(dǎo)致焊接部位重復(fù)受熱。
• 合理坡口角度：制定合理的坡口角度，在滿足焊縫連接強(qiáng)度的同時，盡可能減小坡口尺寸，以達(dá)到減少焊縫熔敷金屬填充量的目的。
• 坡口尺寸控制：在坡口加工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照既定要求限制坡口角度及鈍邊尺寸的偏差。

6. 焊前預(yù)熱

• 預(yù)熱處理：厚板焊接前，必須進(jìn)行預(yù)熱處理，并根據(jù)鋼板厚度確定合理的預(yù)熱溫度，在保證在不產(chǎn)生附加應(yīng)力的前提下，應(yīng)適當(dāng)提高焊接接頭的預(yù)熱溫度。焊前預(yù)熱可以防止一般拘束度接頭焊接時裂紋的產(chǎn)生，焊前預(yù)熱可以控制焊縫金屬及鄰近母材的冷卻速度。較高的溫度可使氫較快擴(kuò)散且減少冷裂傾向。

7. 焊接工藝控制

• 焊接順序：制定合理的焊接順序，盡可能避免厚度方向的焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，減少焊接接頭的拘束應(yīng)力的集中。
• 焊接熱輸入：焊接過程中嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝卡參數(shù)，盡量控制焊接熱輸入量，采用較小電流進(jìn)行焊接。
• 焊道層間溫度：焊接過程中嚴(yán)格控制焊道層間溫度，應(yīng)小于250℃。
• 焊縫厚度：作用于收縮方向上的焊縫厚度應(yīng)盡可能低。
• 焊縫內(nèi)部質(zhì)量：保證焊縫內(nèi)部質(zhì)量，單側(cè)焊接后進(jìn)行另一側(cè)焊接前應(yīng)采用碳弧氣刨進(jìn)行清根處理。
• 焊腳尺寸：焊腳尺寸在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)應(yīng)盡可能大。
• 焊道層數(shù)：焊道層數(shù)的分布考慮厚板母材與焊縫金屬的局部緩沖。

8. 焊后熱處理

• 熱處理：焊后熱處理可幫助焊縫金屬內(nèi)擴(kuò)散氫的溢出，有效降低焊縫金屬內(nèi)的氫含量。降低焊縫出現(xiàn)冷裂紋的傾向，同時也有效預(yù)防厚板母材的層狀撕裂的產(chǎn)生。與厚板連接焊縫焊接完畢后，應(yīng)對焊縫及厚板母材整體熱處理，保證消除焊縫及母材內(nèi)部的焊接殘余應(yīng)力，減少脆硬組織和焊縫中的氫含量。

9. 環(huán)境因素控制

• 環(huán)境影響：施工現(xiàn)場環(huán)境對鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量有著舉足輕重的作用，必須給予高度重視，避免施工現(xiàn)場的環(huán)境對鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量產(chǎn)生危害。特別是溫度、濕度、風(fēng)力等因素對焊接應(yīng)力的影響。

通過上述措施，可以有效地預(yù)防厚鋼板焊接過程中的應(yīng)力集中問題，提高焊接質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的安全性。

厚鋼板焊接應(yīng)力集中的無損檢測技術(shù)

厚鋼板焊接材料選擇指南

厚鋼板焊接預(yù)熱溫度控制策略

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