管桁架手工电弧焊焊接现场

1 钢结构焊接(welding of steel structure)

钢结构焊接是指将各种不同形状和厚度的钢结构零件通过局部加热，达到原子结合的一种连接方法。中国的手工电弧焊始于20世纪40年代，并于50年代推广应用埋弧自动焊技术，60年代开始试验CO2气体保护焊、电渣焊技术，并逐步推广应用于钢结构制造中。

2 焊接方法

钢结构制造中常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊和电渣焊等。

2.1 手工电弧焊

手工焊操作现场

手工电弧焊以焊条与焊件各为一个电极，电弧引燃于其间，焊芯与工件的熔化金属形成焊缝金属，以此完成工件的焊接。

手工焊工作原理

手工电弧焊设备简单，施工方便，能进行平焊、立焊、横焊、仰焊等全位置的焊接，在钢结构焊接中目前仍是主要的焊接方法。

对接连接的焊缝位置简图

手工电弧焊的主要设备有弧焊变压器、直流弧焊电机和弧焊整流器等。

手工焊焊接设备

焊条由焊芯和药皮组成。电焊条的种类很多，要结合焊接结构的特点、施焊条件、设备状况和焊接工艺要求等综合考虑，正确选用焊条。

手工焊焊条

常用的Q235钢手工焊选用E43系列焊条，Q345钢手工焊选用E50系列焊条，对于Q235+Q345手工焊采用E43型焊条。焊条说明如下：

2.2 埋弧自动焊

埋弧自动焊是通过裸金属焊丝和工件之间形成的电弧在覆盖焊接区的颗粒状材料即焊剂的保护下进行焊接的过程。焊接方法分为半自动焊和自动焊两种。

埋弧自动焊工作原理

埋弧自动焊比手工电弧焊生产效率高5～10倍，且焊接速度快、焊缝质量好且稳定，在钢结构焊接中得到了广泛的应用。但因埋弧自动焊仅能在平焊位置和坡度不大的条件下焊接，且不适合薄板的焊接，它的使用范围受到一定的限制。常用于工厂制作厚板焊接。

手动埋弧焊

自动埋弧焊

埋弧焊的设备主要由电源、控制盘、焊丝送进机构、焊机行走机构和焊剂供给机构组成。

埋弧焊的焊接设备

大型管道的埋弧焊

2.3 气体保护焊

气体保护焊是以惰性气体(如纯Ar)、富Ar和氧化性气体(如CO2)作为保护介质，把熔池和电弧区与周围空气隔离，防止空气中有害气体侵入，同时在机械的作用下焊丝连续送入熔池进行焊接。气体保护焊分为自动焊和半自动焊两种。

半自动气体保护焊

其中CO2气体保护焊焊接速度快，变形小，生产效率高，焊接成本低，抗锈、抗裂能力强，焊接裂纹倾向小。又由于是明弧焊接，操作比较简单，可以焊接薄板。其缺点是保护气体容易被破坏，且要求一定的纯度，焊接时飞溅较大。

气体保护焊工作场景

CO2气体保护焊的半自动焊设备通常由焊接电源、控制装置、送丝机构、焊柱和附属装置组成。

气体保护焊的工作原理

气体保护焊的焊机和送丝机构

送丝机构有推式、推拉式和盘放式三种，现场常用推式送丝机构。焊枪的作用除导电外，还要把送丝机构送出的焊丝导向熔池，并将保护气体通过焊枪喷嘴集中喷出以保护熔池。CO2气体保护焊的焊丝的选择应根据母材及接头设计强度确定。

气体保护焊焊枪

2.4 电渣焊

电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。

电渣焊过程示意

电渣焊与一般电弧焊相比，能够一次焊接很厚的工件，工件不需要开坡口，不易产生气孔和夹渣等缺陷，易于调整焊缝金属的化学成分及降低焊缝金属中的有害杂质，因此是一种优质、高效、低成本的焊接方法。电渣焊常用于箱形截面内隔板焊接。

全自动电渣焊场景

电渣焊有丝极电渣焊、板极电渣焊和喷嘴电渣焊三种。

箱形截面的隔板电渣焊场景

电渣焊技术包括焊接材料的选用、焊前准备、焊接过程和焊接检验。焊材(焊丝、板极、熔嘴和焊剂)应根据母材材质和设计的要求正确选用。

熔嘴电渣焊与丝极电渣焊的比较

3 焊接缺陷及质量控制

优良的焊接接头质量取决于合理的结构设计、正确地选择材料(包括钢材和焊材)、正确的焊接工艺和完备的焊接质量检查系统。焊接缺陷是危及结构安全使用的重要因素，特别是焊接裂缝危害更大，将导致灾难性事故的发生。

常见的焊接缺陷

为了保证焊接质量，要对焊接接头的质量进行检验。检验方法分为非破坏性检验和破坏性检验两大类。

钢结构常用的焊缝检测方法

4 焊缝的分类和表示方法

4.1 焊缝分类

焊缝按板件连接形式可分为对接焊缝和角焊缝。其中对接焊缝又分为正对接、斜对接、T形对接焊缝。角接焊缝又分为搭接、角接、T形角接焊缝。

焊缝按焊接位置可分为平焊、立焊、横焊、仰焊。

4.2 焊缝表示方法

常见的焊缝表示方法如下图：

常见焊缝标识说明如下：