1)焊缝缺陷

焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部的缺陷。常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透等(图3.4),以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。裂纹是焊缝连接中最危险的缺陷。产生裂纹的原因很多,如钢材的化学成分不当;焊接工艺条件(如电流、电压、焊速、施焊次序等)选择不合适;焊件表面油污未清除干净等。

图3.4　焊缝缺陷

2)焊缝质量等级与检验

(1)质量等级

焊缝的质量等级应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况,按下述原则选用。

①在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中,凡要求与母材等强连接的焊缝应焊透,其质量等级应符合下列规定:

a.作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝,受拉时应为一级,受压时不应低于二级。

b.作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝不应低于二级。

c.重级工作制(A6～A8)和起重量Q≥50t的中级工作制(A4、A5)吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形连接部位焊缝应焊透,焊缝形式宜为对接与角接的组合焊缝,其质量等级不应低于二级。(www.daowen.com)

②在工作温度等于或低于-20℃的地区,构件对接焊缝的质量等级不得低于二级。

③不需要疲劳验算的构件中,凡要求与母材等强的对接焊缝宜焊透,其质量等级受拉时不应低于二级,受压时不宜低于二级。

④部分焊透的对接焊缝、采用角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝的T形连接部位,以及搭接连接角焊缝,其质量等级应符合下列规定:

a.直接承受动荷载且需要疲劳验算的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁以及梁柱、牛腿等重要节点不应低于二级。

b.其他结构可为三级。

(2)质量检验

焊缝缺陷的存在将削弱焊缝的受力面积,在缺陷处引起应力集中,故对连接的强度、冲击韧性及冷弯性能等均有不利影响。因此,焊缝质量检验极为重要。

焊缝质量检验一般可用外观检查及无损检验,前者检查外观缺陷和几何尺寸,后者检查内部缺陷。无损检验目前广泛采用超声波检验,使用灵活、经济,对内部缺陷反应灵敏,但不易识别缺陷性质,有时还用磁粉检验、荧光检验等较简单的方法作为辅助;目前最明确可靠的检验方法是X射线或γ射线透照或拍片,X射线应用较广。

《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2011)规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准;一级、二级焊缝则除外观检查外,还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。

钢结构中一般采用三级焊缝,可满足通常的强度要求,但其对接焊缝的抗拉强度有较大的变异性,《钢结构设计标准》(GB50017—2017)规定其设计值只为主体钢材的85%左右,因而对有较大拉应力的对接焊缝以及直接承受动力荷载构件的较重要的对接焊缝,宜采用二级焊缝;对抗动力和疲劳性能有较高要求处可采用一级焊缝。