5.5 防止板材产生层状撕裂的节点、选材和工艺措施
5.5.1 在T形、十字形及角接接头设计中,当翼缘板厚度不小于20mm时,应避免或减少使母材板厚方向承受较大的焊接收缩应力,并宜采取下列节点构造设计:
1 在满足焊透深度要求和焊缝致密性条件下,宜采用较小的焊接坡口角度及间隙[图5.5.1-1(a)];
2 在角接接头中,宜采用对称坡口或偏向于侧板的坡口[图5.5.1-1(b)];
3 宜采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接[图5.5.1-1(c)];
4 在T形或角接接头中,板厚方向承受焊接拉应力的板材端头宜伸出接头焊缝区[图5.5.1-1(d)];
5 在T形、十字形接头中,宜采用铸钢或锻钢过渡段,并宜以对接接头取代T形、十字形接头[图5.5.1-1(e)、图5.5.1-1(f)];
6 宜改变厚板接头受力方向,以降低厚度方向的应力(图5.5.1-2);
7 承受静荷载的节点,在满足接头强度计算要求的条件下,宜用部分焊透的对接与角接组合焊缝代替全焊透坡口焊缝(图5.5.1-3)。
5.5.2 焊接结构中母材厚度方向上需承受较大焊接收缩应力时,应选用具有较好厚度方向性能的钢材。
5.5.3 T形接头、十字接头、角接接头宜采用下列焊接工艺和措施:
1 在满足接头强度要求的条件下,宜选用具有较好熔敷金属塑性性能的焊接材料;应避免使用熔敷金属强度过高的焊接材料;
2 宜采用低氢或超低氢焊接材料和焊接方法进行焊接;
3 可采用塑性较好的焊接材料在坡口内翼缘板表面上先堆焊塑性过渡层;
4 应采用合理的焊接顺序,减少接头的焊接拘束应力;十字接头的腹板厚度不同时,应先焊具有较大熔敷量和收缩量的接头;
5 在不产生附加应力的前提下,宜提高接头的预热温度。
5.5.1~5.5.3 在T形、十字形及角接接头焊接时,由于焊接收缩应力作用于板厚方向(即垂直于板材纤维的方向)而使板材产生沿轧制带状组织晶间的台阶状层状撕裂。这一现象在国外钢结构焊接工程实践中早已发现,并经过多年试验研究,总结出一系列防止层状撕裂的措施,在本规范第4.0.6条中已规定了对材料厚度方向性能的要求。本条主要从焊接节点形式的优化设计方面提出要求。目的是减小焊缝截面和焊接收缩应力,使焊接收缩力尽可能作用于板材的轧制纤维方向,同时也给出了防止层状撕裂的相应的焊接工艺措施。
需要注意的是目前我国钢结构正处于蓬勃发展的阶段,近年来在重大工程项目中已发生过多起由层状撕裂而引起的工程质量问题,应在设计与材料要求方面给予足够的重视。
- 上一节:5.4 组焊构件焊接节点
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