中國建筑金屬結構協會
建筑鋼結構分會主辦
管桁架手工電弧焊焊接現場
1 鋼結構焊接(welding of steel structure)
鋼結構焊接是指將各種不同形狀和厚度的鋼結構零件通過局部加熱，達到原子結合的一種連接方法。中國的手工電弧焊始于20世紀40年代，并于50年代推廣應用埋弧自動焊技術，60年代開始試驗CO2氣體保護焊、電渣焊技術，并逐步推廣應用于鋼結構制造中。
2 焊接方法
鋼結構制造中常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護焊和電渣焊等。
2.1 手工電弧焊
手工焊操作現場
手工電弧焊以焊條與焊件各為一個電極，電弧引燃于其間，焊芯與工件的熔化金屬形成焊縫金屬，以此完成工件的焊接。
手工焊工作原理
手工電弧焊設備簡單，施工方便，能進行平焊、立焊、橫焊、仰焊等全位置的焊接，在鋼結構焊接中目前仍是主要的焊接方法。
對接連接的焊縫位置簡圖
手工電弧焊的主要設備有弧焊變壓器、直流弧焊電機和弧焊整流器等。
手工焊焊接設備
焊條由焊芯和藥皮組成。電焊條的種類很多，要結合焊接結構的特點、施焊條件、設備狀況和焊接工藝要求等綜合考慮，正確選用焊條。
手工焊焊條
常用的Q235鋼手工焊選用E43系列焊條，Q345鋼手工焊選用E50系列焊條，對于Q235+Q345手工焊采用E43型焊條。焊條說明如下：
2.2 埋弧自動焊
埋弧自動焊是通過裸金屬焊絲和工件之間形成的電弧在覆蓋焊接區的顆粒狀材料即焊劑的保護下進行焊接的過程。焊接方法分為半自動焊和自動焊兩種。
埋弧自動焊工作原理
埋弧自動焊比手工電弧焊生產效率高5～10倍，且焊接速度快、焊縫質量好且穩定，在鋼結構焊接中得到了廣泛的應用。但因埋弧自動焊僅能在平焊位置和坡度不大的條件下焊接，且不適合薄板的焊接，它的使用范圍受到一定的限制。常用于工廠制作厚板焊接。
手動埋弧焊
自動埋弧焊
埋弧焊的設備主要由電源、控制盤、焊絲送進機構、焊機行走機構和焊劑供給機構組成。
埋弧焊的焊接設備
大型管道的埋弧焊
2.3 氣體保護焊
氣體保護焊是以惰性氣體(如純Ar)、富Ar和氧化性氣體(如CO2)作為保護介質，把熔池和電弧區與周圍空氣隔離，防止空氣中有害氣體侵入，同時在機械的作用下焊絲連續送入熔池進行焊接。氣體保護焊分為自動焊和半自動焊兩種。
半自動氣體保護焊
其中CO2氣體保護焊焊接速度快，變形小，生產效率高，焊接成本低，抗銹、抗裂能力強，焊接裂紋傾向小。又由于是明弧焊接，操作比較簡單，可以焊接薄板。其缺點是保護氣體容易被破壞，且要求一定的純度，焊接時飛濺較大。
氣體保護焊工作場景
CO2氣體保護焊的半自動焊設備通常由焊接電源、控制裝置、送絲機構、焊柱和附屬裝置組成。
氣體保護焊的工作原理
氣體保護焊的焊機和送絲機構
送絲機構有推式、推拉式和盤放式三種，現場常用推式送絲機構。焊槍的作用除導電外，還要把送絲機構送出的焊絲導向熔池，并將保護氣體通過焊槍噴嘴集中噴出以保護熔池。CO2氣體保護焊的焊絲的選擇應根據母材及接頭設計強度確定。
氣體保護焊焊槍
2.4 電渣焊
電渣焊是利用電流通過液體熔渣所產生的電阻熱進行焊接的方法。
電渣焊過程示意
電渣焊與一般電弧焊相比，能夠一次焊接很厚的工件，工件不需要開坡口，不易產生氣孔和夾渣等缺陷，易于調整焊縫金屬的化學成分及降低焊縫金屬中的有害雜質，因此是一種優質、高效、低成本的焊接方法。電渣焊常用于箱形截面內隔板焊接。
全自動電渣焊場景
電渣焊有絲極電渣焊、板極電渣焊和噴嘴電渣焊三種。
箱形截面的隔板電渣焊場景
電渣焊技術包括焊接材料的選用、焊前準備、焊接過程和焊接檢驗。焊材(焊絲、板極、熔嘴和焊劑)應根據母材材質和設計的要求正確選用。
熔嘴電渣焊與絲極電渣焊的比較
3 焊接缺陷及質量控制
優良的焊接接頭質量取決于合理的結構設計、正確地選擇材料(包括鋼材和焊材)、正確的焊接工藝和完備的焊接質量檢查系統。焊接缺陷是危及結構安全使用的重要因素，特別是焊接裂縫危害更大，將導致災難性事故的發生。
常見的焊接缺陷
為了保證焊接質量，要對焊接接頭的質量進行檢驗。檢驗方法分為非破壞性檢驗和破壞性檢驗兩大類。
鋼結構常用的焊縫檢測方法
4 焊縫的分類和表示方法
4.1 焊縫分類
焊縫按板件連接形式可分為對接焊縫和角焊縫。其中對接焊縫又分為正對接、斜對接、T形對接焊縫。角接焊縫又分為搭接、角接、T形角接焊縫。
焊縫按焊接位置可分為平焊、立焊、橫焊、仰焊。
4.2 焊縫表示方法
常見的焊縫表示方法如下圖：
常見焊縫標識說明如下：
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