1、第四节 钢结构工程施工质量 缺陷分析与防治措施1PPT学习交流 钢结构作为一种承重结构，由于其自重轻、钢结构作为一种承重结构，由于其自重轻、强度高、塑性及韧性好、抗震性能优越、工业装配化程强度高、塑性及韧性好、抗震性能优越、工业装配化程度高、综合经济效益显著、造型美观以及符合绿色建筑度高、综合经济效益显著、造型美观以及符合绿色建筑等众多优点，深受建筑师和结构工程师的青睐，被广泛等众多优点，深受建筑师和结构工程师的青睐，被广泛应用于各类建筑中，尤其在大跨和超高层建筑领域显示应用于各类建筑中，尤其在大跨和超高层建筑领域显示出无以伦比的优势。出无以伦比的优势。 2PPT学习交流 但世界范围内钢结构的
2、事故频繁发生，惨痛的教训一但世界范围内钢结构的事故频繁发生，惨痛的教训一再重复。国内外大量文献统计资料表明，绝大多数事故发再重复。国内外大量文献统计资料表明，绝大多数事故发生在施工阶段到竣工验收前这段时间。生在施工阶段到竣工验收前这段时间。 我国由于过去钢结构工程较少，缺少较完整的统计我国由于过去钢结构工程较少，缺少较完整的统计资料，但据调查表明，施工阶段钢结构屋盖事故较多，使资料，但据调查表明，施工阶段钢结构屋盖事故较多，使用阶段吊车梁事故较多，屋架损伤事故也不少。但最明显用阶段吊车梁事故较多，屋架损伤事故也不少。但最明显的特征是大多数事故均发生在单层工业厂房中，这主要和的特征是大多数事故均
3、发生在单层工业厂房中，这主要和我国钢结构的应用范围有关。我国钢结构的应用范围有关。3PPT学习交流 国内一般将钢结构事故分为两大类。一类是整体国内一般将钢结构事故分为两大类。一类是整体事故，包括结构整体和局部倒塌。另一类是局部事故，事故，包括结构整体和局部倒塌。另一类是局部事故，包括出现不允许的变形和位移，构件偏离设计位置，构包括出现不允许的变形和位移，构件偏离设计位置，构件腐蚀丧失承载能力，构件或连接开裂、松动和分层。件腐蚀丧失承载能力，构件或连接开裂、松动和分层。 就其起因而言钢结构事故分类为材质事故、变形就其起因而言钢结构事故分类为材质事故、变形事故、脆性断裂事故、疲劳破坏事故、失稳破坏
4、事故、事故、脆性断裂事故、疲劳破坏事故、失稳破坏事故、锈蚀事故、火灾事故以及倒塌事故。锈蚀事故、火灾事故以及倒塌事故。4PPT学习交流一、钢结构的材料缺陷及质量事故 钢结构所用材料主要包括钢材和连接材料两大类。钢结构所用材料主要包括钢材和连接材料两大类。 钢材常用种类为钢材常用种类为Q235235、1616Mn、1515MnV; ; 连接材料有铆钉、螺栓和焊接材料。连接材料有铆钉、螺栓和焊接材料。 材料本身性能的好坏直接影响到钢结构的可靠性，材料本身性能的好坏直接影响到钢结构的可靠性，当材料的缺陷累积或严重到一定程度将会导致钢结构事故当材料的缺陷累积或严重到一定程度将会导致钢结构事故的发生。的
5、发生。5PPT学习交流 ( (一）钢材的先天性缺陷原因及治理一）钢材的先天性缺陷原因及治理 1.1.缺陷的现象及特征缺陷的现象及特征 钢材的种类繁多，但在建筑钢结构中，常用的有两钢材的种类繁多，但在建筑钢结构中，常用的有两类钢材，即低碳钢和低合金钢。例如：类钢材，即低碳钢和低合金钢。例如：Q235235、1616Mn、 1515MnV等，钢材的种类不同，缺陷自然也不同。等，钢材的种类不同，缺陷自然也不同。6PPT学习交流 常见的先天性缺陷有化学成分缺陷、冶炼及轧制常见的先天性缺陷有化学成分缺陷、冶炼及轧制缺陷，影响其塑性、韧性、冷弯性能、冲击韧性和可缺陷，影响其塑性、韧性、冷弯性能、冲击韧性和
6、可焊性以及抗锈蚀性能，尤其是可焊性和负温冲击韧性焊性以及抗锈蚀性能，尤其是可焊性和负温冲击韧性等都显著降低，出现等都显著降低，出现“热脆热脆”现象、现象、“冷脆冷脆”现象、现象、“氢脆氢脆”破坏现象，甚至在钢材中形成的各类裂纹。破坏现象，甚至在钢材中形成的各类裂纹。7PPT学习交流 2. 2.原因分析原因分析 化学成分对钢材的性能有重要影响。从有害影响的化学成分对钢材的性能有重要影响。从有害影响的角度来讲，化学成分将产生一种先天性缺陷。角度来讲，化学成分将产生一种先天性缺陷。 就就Q235Q235钢材而言，其中钢材而言，其中Fe约占约占99%99%，其余的，其余的1%1%为为C、 Mn、Si、
7、S、P、O、N、H。它们虽然仅占。它们虽然仅占1%1%，但其影响极，但其影响极大。大。8PPT学习交流 碳的含量愈高，钢材的强度愈高，但其塑性、碳的含量愈高，钢材的强度愈高，但其塑性、韧性、冷弯性能、冲击韧性和可焊性以及抗锈蚀性能韧性、冷弯性能、冲击韧性和可焊性以及抗锈蚀性能等都显著降低，尤其是可焊性和负温冲击韧性。等都显著降低，尤其是可焊性和负温冲击韧性。 因此作为建筑钢结构材料只能是低碳量，要求因此作为建筑钢结构材料只能是低碳量，要求含碳量含碳量0.22%0.22%。对于焊接结构，为保证其良好的可。对于焊接结构，为保证其良好的可焊性，通常要求含碳量焊性，通常要求含碳量0.20%0.20%。
8、9PPT学习交流 锰的含量过高对可焊性不利，故需加以限制。锰的含量过高对可焊性不利，故需加以限制。 普通碳素钢中锰的含量约为普通碳素钢中锰的含量约为0.3% 0.3% 0.8%0.8%，1616Mn钢中钢中锰含量则达到锰含量则达到1.2%1.2%0.55%0.55%。10PPT学习交流 适量的硅可提高钢的强度，而对其他性能影响较适量的硅可提高钢的强度，而对其他性能影响较小，但含量过高则对钢的塑性、韧性、抗锈蚀能力以及小，但含量过高则对钢的塑性、韧性、抗锈蚀能力以及可焊性有降低作用。可焊性有降低作用。 一般低碳钢中硅的含量为一般低碳钢中硅的含量为0.12%0.12%0.30%0.30%，低合金，
9、低合金钢中应为钢中应为0.20%0.20%0.55%0.55%。11PPT学习交流 硫是钢材的一种有害杂质，硫与铁的化合物硫化铁硫是钢材的一种有害杂质，硫与铁的化合物硫化铁（FeS）, ,散布在纯铁体的间层中，在散布在纯铁体的间层中，在80080012101210时熔化时熔化而使钢材出现裂纹，称为而使钢材出现裂纹，称为“热脆热脆”现象。现象。 另外，含硫量增大，会降低钢材的塑性、冲击韧性、另外，含硫量增大，会降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度、抗锈蚀性和可焊性。疲劳强度、抗锈蚀性和可焊性。 故应严格控制其含量，一般不应超过故应严格控制其含量，一般不应超过0.035% 0.035% 0.050%
10、 0.050% 。12PPT学习交流 磷是钢材的一种有害杂质。磷虽然能提高钢的强磷是钢材的一种有害杂质。磷虽然能提高钢的强度和抗锈蚀能力，但会降低钢的塑性、冲击韧性、冷度和抗锈蚀能力，但会降低钢的塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，尤其是磷使钢在低温时韧性降低而弯性能和可焊性，尤其是磷使钢在低温时韧性降低而产生脆性破坏，称为产生脆性破坏，称为“冷脆冷脆”现象。现象。 故对磷的含量要严格控制，一般不超过故对磷的含量要严格控制，一般不超过0.035%0.035%0.045%0.045%。 13PPT学习交流 氧是钢材的一种有害杂质。氧通常是在钢熔融时由空氧是钢材的一种有害杂质。氧通常是在钢熔融时由空
11、气或水分分解而进入钢液，冷却后残留下来。氧的有害影气或水分分解而进入钢液，冷却后残留下来。氧的有害影响同硫，且更甚，使钢材响同硫，且更甚，使钢材“热脆热脆”，一般含量应低于，一般含量应低于0.05%0.05%。 氮作为有害杂质，可能从空气进入高温的钢液中。氮作为有害杂质，可能从空气进入高温的钢液中。氮的影响与磷相似，会使钢材氮的影响与磷相似，会使钢材“冷脆冷脆”，一般氮的含量应，一般氮的含量应低于低于0.008%0.008%。14PPT学习交流 氢作为有害杂质，通常也是由空气或水分分解而氢作为有害杂质，通常也是由空气或水分分解而进入钢液。氢在低温时易使钢材呈脆性破坏，产生所谓进入钢液。氢在低温
12、时易使钢材呈脆性破坏，产生所谓的的“氢脆氢脆”破坏现象。破坏现象。 钢材在冶炼和轧制过程中，由于工艺参数控制不钢材在冶炼和轧制过程中，由于工艺参数控制不严等问题，缺陷在所难免，常见的缺陷严等问题，缺陷在所难免，常见的缺陷常见的缺陷有偏常见的缺陷有偏析、夹杂、裂缝、分层、过热或过烧、脱碳、机械性能析、夹杂、裂缝、分层、过热或过烧、脱碳、机械性能不合格等。不合格等。 15PPT学习交流 3. 3.处理与防治处理与防治 钢材的质量主要取决于冶炼、浇铸和轧制过程中的质钢材的质量主要取决于冶炼、浇铸和轧制过程中的质量控制，普通低碳钢的八种化学成分均对钢材的性能有不量控制，普通低碳钢的八种化学成分均对钢材
13、的性能有不利影响，其中的利影响，其中的C、Mn、Si是有益元素，但不可过量，是有益元素，但不可过量，S、P、O、N、H纯属有害杂质，钢结构的先天性材质缺陷应由纯属有害杂质，钢结构的先天性材质缺陷应由冶金部门处理，从炼钢工艺上得到根本性解决，应根据冶金部门处理，从炼钢工艺上得到根本性解决，应根据碳素结构钢碳素结构钢(GB 700-88)(GB 700-88)和和低合金结构钢低合金结构钢(GB (GB 1591-88)1591-88)的规定，加以严格控制。的规定，加以严格控制。16PPT学习交流（二）（二） 钢构件的加工制作缺陷原因及治理钢构件的加工制作缺陷原因及治理 1.1.缺陷的现象及特征缺陷
14、的现象及特征 钢结构加工制作可能出现的缺陷如下钢结构加工制作可能出现的缺陷如下: : (1) (1) 选材不合格选材不合格; ; (2) (2) 原材料矫正引起冷作硬化原材料矫正引起冷作硬化; ; (3) (3) 放样、号料尺寸超公差放样、号料尺寸超公差; ; (4) (4) 切割边未加工或达不到要求切割边未加工或达不到要求; ;17PPT学习交流 (5) (5) 孔径误差孔径误差; ; (6) (6) 冲孔未作加工，存在硬化区和微裂纹冲孔未作加工，存在硬化区和微裂纹; ; (7) (7) 构件冷加工引起钢材硬化和微裂纹构件冷加工引起钢材硬化和微裂纹; ; (8) (8) 构件热加工引起的残余
15、应力构件热加工引起的残余应力; ; (9) (9) 表面清洗防锈不合格表面清洗防锈不合格; ; (10) (10) 钢构件外型尺寸超公差。钢构件外型尺寸超公差。18PPT学习交流 2. 2.原因分析原因分析 钢结构的加工制作主要是钢构件钢结构的加工制作主要是钢构件( (柱、梁、支撑柱、梁、支撑) )的制作。钢结构制作的基本元件大多系热轧型材和板材。的制作。钢结构制作的基本元件大多系热轧型材和板材。完整的钢结构产品，需要通过将基本元件使用机械设备完整的钢结构产品，需要通过将基本元件使用机械设备和成熟的工艺方法，进行各种操作处理，达到规定产品和成熟的工艺方法，进行各种操作处理，达到规定产品的预定要
16、求目标。的预定要求目标。19PPT学习交流 现代化的钢结构厂应具有进行剪、冲、切、折、割、现代化的钢结构厂应具有进行剪、冲、切、折、割、钻、铆、焊、喷、压、滚、弯、刨、铣、磨、锯、涂、抛、钻、铆、焊、喷、压、滚、弯、刨、铣、磨、锯、涂、抛、热处理、无损检测等加工能力的设备，并辅以各种专用胎热处理、无损检测等加工能力的设备，并辅以各种专用胎具、模具、夹具、吊具等工艺设备。具、模具、夹具、吊具等工艺设备。 由此可见，钢结构的加工制作过程将由一系列的工序由此可见，钢结构的加工制作过程将由一系列的工序而组成，每一工序都有可能产生缺陷。而组成，每一工序都有可能产生缺陷。20PPT学习交流 3. 3.处理
17、与防治处理与防治 钢结构制造厂应重视加工制作各个环节工艺的合钢结构制造厂应重视加工制作各个环节工艺的合理性和设备的先进性，尽量减少手工作业，力求全自动理性和设备的先进性，尽量减少手工作业，力求全自动化，应严格按钢结构加工制作的工序、标准要求进行加化，应严格按钢结构加工制作的工序、标准要求进行加工制作及质量控制。工制作及质量控制。21PPT学习交流（三）钢结构的连接缺陷（三）钢结构的连接缺陷 钢结构的连接方法通常有铆接、栓接和焊接三种。目钢结构的连接方法通常有铆接、栓接和焊接三种。目前大部分为栓焊混合连接为主。前大部分为栓焊混合连接为主。 一般工厂制作以焊接居多，现场制作以螺栓连接居多一般工厂制
18、作以焊接居多，现场制作以螺栓连接居多或者部分相互交叉使用。或者部分相互交叉使用。22PPT学习交流 1. 1.钢结构的铆接缺陷原因及治理钢结构的铆接缺陷原因及治理 （1 1）缺陷的现象及特征）缺陷的现象及特征 铆接工艺带来的缺陷如下铆接工艺带来的缺陷如下: : 铆钉本身不合格铆钉本身不合格; ; 铆钉孔引起构件截面削弱铆钉孔引起构件截面削弱; ;23PPT学习交流铆钉松动，铆合质量差铆钉松动，铆合质量差; ;铆合温度过高，引起局部钢材硬化铆合温度过高，引起局部钢材硬化; ;板件之间紧密度不够。板件之间紧密度不够。24PPT学习交流 （2 2）原因分析）原因分析 铆接是将一端带有预制钉头的铆钉，
19、经加热后插人连铆接是将一端带有预制钉头的铆钉，经加热后插人连接构件的钉孔中，再用铆钉枪将另一端打铆成钉头，以使接构件的钉孔中，再用铆钉枪将另一端打铆成钉头，以使连接达到紧固。连接达到紧固。 铆接有热铆和冷铆两种方法。铆接传力可靠，塑性、铆接有热铆和冷铆两种方法。铆接传力可靠，塑性、韧性均较好。韧性均较好。 在在2020世纪上半叶以前曾是钢结构的主要连接方法，目世纪上半叶以前曾是钢结构的主要连接方法，目前只在桥梁结构和吊车梁构件中偶尔使用，由于铆接是现前只在桥梁结构和吊车梁构件中偶尔使用，由于铆接是现场热作业，工艺不易控制。场热作业，工艺不易控制。25PPT学习交流 （3 3）处理与防治）处理与
20、防治 应严格按铆接工艺要求进行施工及质量控制。应严格按铆接工艺要求进行施工及质量控制。 26PPT学习交流 2. 2.钢结构的栓接缺陷原因及治理钢结构的栓接缺陷原因及治理 （1 1）缺陷的现象及特征）缺陷的现象及特征 螺栓连接给钢结构带来的主要缺陷有螺栓连接给钢结构带来的主要缺陷有: : 螺栓孔引起构件截面削弱；螺栓孔引起构件截面削弱； 普通螺栓连接在长期动载作用下的螺栓松动；普通螺栓连接在长期动载作用下的螺栓松动；27PPT学习交流 高强螺栓连接预应力松弛引起的滑移变形；高强螺栓连接预应力松弛引起的滑移变形； 螺栓及附件钢材质量不合格；螺栓及附件钢材质量不合格； 孔径及孔位偏差；孔径及孔位偏
21、差； 摩擦面处理达不到设计要求，尤其是摩擦系数达摩擦面处理达不到设计要求，尤其是摩擦系数达不到要求。不到要求。28PPT学习交流 （2 2）原因分析）原因分析 螺栓连接包括普通螺栓连接和高强螺栓连接两大类。螺栓连接包括普通螺栓连接和高强螺栓连接两大类。 普通螺栓一般为六角头螺栓，材质为普通螺栓一般为六角头螺栓，材质为Q235235，性能等，性能等级为级为4.64.6级级(4.6(4.6S) )，根据产品质量和加工要求分为，根据产品质量和加工要求分为A A、 B B、C C三级。其中三级。其中A A级为精制螺栓，级为精制螺栓，B B级为半精制螺栓。精制螺级为半精制螺栓。精制螺栓和半精制螺栓采用栓
22、和半精制螺栓采用1 1类孔，孔径比螺栓杆径大类孔，孔径比螺栓杆径大0.30.30.50.5mm。C C级为粗制螺栓，一般采用级为粗制螺栓，一般采用1111类孔，孔径比螺栓类孔，孔径比螺栓杆径大杆径大1.01.01.51.5mm。29PPT学习交流 普通螺栓由于紧固力小，且栓杆与孔径间空隙较大普通螺栓由于紧固力小，且栓杆与孔径间空隙较大( ( 主要指粗制螺栓主要指粗制螺栓 ) )，故受剪性能差，但受拉连接性能好，故受剪性能差，但受拉连接性能好，且装卸方便，故通常应用于安装连接和需拆装的且装卸方便，故通常应用于安装连接和需拆装的 结构。结构。30PPT学习交流 高强螺栓是继铆接连接之后发展起来的一
23、种新型钢结高强螺栓是继铆接连接之后发展起来的一种新型钢结构连接形式，它已成为当今钢结构连接的主要手段之一。构连接形式，它已成为当今钢结构连接的主要手段之一。 高强螺栓常用性能等级为高强螺栓常用性能等级为8.88.8级和级和10.910.9级。级。8.88.8级采用级采用的是的是4545号和号和3535号或号或4040B；10.910.9级采用的钢号为合金钢级采用的钢号为合金钢2020MnTiB、4040B、3535VB。 高强螺栓通常包括摩擦型和承压型两种，而以前者应高强螺栓通常包括摩擦型和承压型两种，而以前者应用最多。摩擦型高强螺栓的孔径比螺栓公称直径大用最多。摩擦型高强螺栓的孔径比螺栓公称
24、直径大1.01.01.51.5mm。高强螺栓连接具有安装简便、迅速、能装能拆和受。高强螺栓连接具有安装简便、迅速、能装能拆和受力性能好、安全可靠等优点，深受用户欢迎。力性能好、安全可靠等优点，深受用户欢迎。31PPT学习交流 （3 3）处理与防治）处理与防治 应严格按栓接工艺要求进行施工及质量控制。应严格按栓接工艺要求进行施工及质量控制。32PPT学习交流 3 3钢结构的焊接缺陷原因及治理钢结构的焊接缺陷原因及治理 （1 1）缺陷的现象及特征）缺陷的现象及特征 焊接是钢结构连接最重要的手段。焊接方法种类很焊接是钢结构连接最重要的手段。焊接方法种类很多，按焊接的自动化程度一般分为手工焊接、半自动
25、焊接多，按焊接的自动化程度一般分为手工焊接、半自动焊接及自动化焊接。及自动化焊接。 焊接连接的优点是不削弱截面、节省材料、构造简焊接连接的优点是不削弱截面、节省材料、构造简单、连接方便、连接刚度大、密闭性好，尤其是可以保证单、连接方便、连接刚度大、密闭性好，尤其是可以保证等强连接或刚性连接。等强连接或刚性连接。 33PPT学习交流 焊接也可能带来以下缺陷焊接也可能带来以下缺陷: : 焊接材料不合格。手工焊采用的是焊条，自动焊采焊接材料不合格。手工焊采用的是焊条，自动焊采用的是焊丝和焊剂。用的是焊丝和焊剂。 实际工程中通常容易出现三个问题实际工程中通常容易出现三个问题: : 一是焊接材料本身质量
26、有问题一是焊接材料本身质量有问题; ; 二是焊接材料与母材不匹配二是焊接材料与母材不匹配; ; 三是不注意焊接材料的烘焙工作。三是不注意焊接材料的烘焙工作。34PPT学习交流 焊接引起焊缝热影响区母材的塑性和韧性降低，使焊接引起焊缝热影响区母材的塑性和韧性降低，使钢材硬化、变脆和开裂。钢材硬化、变脆和开裂。 因焊接产生较大的焊接残余变形。因焊接产生较大的焊接残余变形。 因焊接产生严重的残余应力或应力集中。因焊接产生严重的残余应力或应力集中。 焊缝存在的各种缺陷。如裂纹、焊瘤、边缘未熔合、焊缝存在的各种缺陷。如裂纹、焊瘤、边缘未熔合、未焊透、咬肉、夹渣和气孔等等。未焊透、咬肉、夹渣和气孔等等。3
27、5PPT学习交流 2. 2.原因分析原因分析 如图如图3-573-57所示，焊缝成形不良表现在焊喉不足、余所示，焊缝成形不良表现在焊喉不足、余高过大、焊角尺寸不足或过大等。高过大、焊角尺寸不足或过大等。 如图如图3-58(a)3-58(a)所示。气孔是指焊缝表面或内部存在的所示。气孔是指焊缝表面或内部存在的近似圆球形或洞形的空穴。近似圆球形或洞形的空穴。36PPT学习交流图图3-57 不合格焊缝剖面形状不合格焊缝剖面形状（a）不合格角焊缝的剖面形状（b）不合格对接焊缝的剖面形状37PPT学习交流图图3-58 焊缝缺陷焊缝缺陷38PPT学习交流 产生气孔的原因是：碱性焊条受潮产生气孔的原因是：碱
28、性焊条受潮; ;；酸性焊条烘；酸性焊条烘焙温度太高；焊件不清洁；电流过大使焊条发红；极性焙温度太高；焊件不清洁；电流过大使焊条发红；极性不对；保护气体不纯且焊丝锈蚀等。不对；保护气体不纯且焊丝锈蚀等。 焊缝上的气孔会降低焊缝的机械性能，破坏焊缝焊缝上的气孔会降低焊缝的机械性能，破坏焊缝的致密性，尤其是连续气孔或链状气孔的影响远远大于的致密性，尤其是连续气孔或链状气孔的影响远远大于独立气孔，且特别对动载下疲劳性能的影响远大于对静独立气孔，且特别对动载下疲劳性能的影响远大于对静力性能的影响。力性能的影响。39PPT学习交流 如图如图3-58(b)3-58(b)所示。夹渣是指残存在焊缝中的熔渣或所示
29、。夹渣是指残存在焊缝中的熔渣或其他非金属夹杂物。其他非金属夹杂物。 产生夹渣的原因是产生夹渣的原因是; ; 焊接材料质量不好，熔渣太稠；焊接材料质量不好，熔渣太稠；焊件上或坡口内锈蚀或其他杂质未清理干净；各层熔渣在焊件上或坡口内锈蚀或其他杂质未清理干净；各层熔渣在焊接过程中未彻底清除；电流太小，焊速太快；焊条不当。焊接过程中未彻底清除；电流太小，焊速太快；焊条不当。40PPT学习交流 如图如图3-58(c)3-58(c)所示。咬肉也称咬边，是在靠近焊缝所示。咬肉也称咬边，是在靠近焊缝表面的母材处产生的缺陷。表面的母材处产生的缺陷。 产生咬边或咬肉的原因是：电流太大；电弧过长产生咬边或咬肉的原因
30、是：电流太大；电弧过长或运条角度不当；焊接位置不当。咬肉或咬边会造成应或运条角度不当；焊接位置不当。咬肉或咬边会造成应力集中，尤其对结构动载性能及疲劳性能影响很大。力集中，尤其对结构动载性能及疲劳性能影响很大。 41PPT学习交流 如图如图3-58(d)3-58(d)所示。焊瘤是在焊接过程中，熔化的金所示。焊瘤是在焊接过程中，熔化的金属掖滴到焊缝以外未熔化的母体上所形成的金属瘤。属掖滴到焊缝以外未熔化的母体上所形成的金属瘤。 产生焊瘤的原因有；焊条质量不好；运条角度不当；产生焊瘤的原因有；焊条质量不好；运条角度不当；焊接质量及焊接规范不当。焊瘤不但影响成形美观，而且焊接质量及焊接规范不当。焊瘤
31、不但影响成形美观，而且易引起应力集中。焊瘤处还易夹渣、未熔合，导致裂缝产易引起应力集中。焊瘤处还易夹渣、未熔合，导致裂缝产生。生。42PPT学习交流 如图如图3-58(e)3-58(e)所示。未焊透是指焊缝与母材金属之间所示。未焊透是指焊缝与母材金属之间或焊缝层间局部未熔合。按其在焊缝中的位置可分为或焊缝层间局部未熔合。按其在焊缝中的位置可分为: :根部根部未焊透、坡口边缘未焊透和焊缝层间未焊透。未焊透、坡口边缘未焊透和焊缝层间未焊透。 产生未焊透的原因是：焊接电流太小，焊接速度太快；产生未焊透的原因是：焊接电流太小，焊接速度太快；坡口角度太小，焊接角度不当；焊条有偏心；焊件上有锈坡口角度太小
32、，焊接角度不当；焊条有偏心；焊件上有锈蚀等未清理干净的杂质。焊透缺陷将降低焊缝强度，引起蚀等未清理干净的杂质。焊透缺陷将降低焊缝强度，引起应力集中，导致裂解和结构破坏。应力集中，导致裂解和结构破坏。43PPT学习交流 如图如图3-58(f)3-58(f)所示。边缘未熔合与焊前钢材表面清理所示。边缘未熔合与焊前钢材表面清理的彻底程度有关，也与焊接电流过小或焊接速度过快以致的彻底程度有关，也与焊接电流过小或焊接速度过快以致母材金属未达到熔化状态有关。母材金属未达到熔化状态有关。裂纹是最为严重的焊缝缺陷，如图裂纹是最为严重的焊缝缺陷，如图3-593-59所示。根据裂所示。根据裂纹发生的时间，大致可将
33、裂纹分成高温裂纹和低温裂纹两纹发生的时间，大致可将裂纹分成高温裂纹和低温裂纹两大类。大类。44PPT学习交流图图3-59 焊缝接头裂纹种类焊缝接头裂纹种类45PPT学习交流 高温裂纹：高温裂纹也称为加热裂纹。主要与钢材的高温裂纹：高温裂纹也称为加热裂纹。主要与钢材的硫、氧含量有关。焊道下梨状裂纹是常见的一种高温裂纹，硫、氧含量有关。焊道下梨状裂纹是常见的一种高温裂纹，主要发生在埋弧焊或二氧化碳气体保护焊中，手工电弧焊主要发生在埋弧焊或二氧化碳气体保护焊中，手工电弧焊则很少发生。则很少发生。 此类裂纹产生的原因：主要是焊接条件不当，如电压此类裂纹产生的原因：主要是焊接条件不当，如电压过低、电流过
34、高，在焊缝冷却收缩时使焊道的断面形状呈过低、电流过高，在焊缝冷却收缩时使焊道的断面形状呈现梨形。现梨形。 弧形裂纹也是高温裂纹的一种，其产生原因主要与弧弧形裂纹也是高温裂纹的一种，其产生原因主要与弧坑处的冷却速度过快，弧坑处的凹形未充分填满所致。坑处的冷却速度过快，弧坑处的凹形未充分填满所致。46PPT学习交流 低温裂纹：低温裂纹也称为冷裂纹，主要与钢材的含低温裂纹：低温裂纹也称为冷裂纹，主要与钢材的含磷量、含氮量及含氢量有关。其中根部裂纹是低温裂纹常磷量、含氮量及含氢量有关。其中根部裂纹是低温裂纹常见的一种形态。见的一种形态。 低温裂纹产生的原因如下：焊接金属中含氢量较高。低温裂纹产生的原因
35、如下：焊接金属中含氢量较高。通常氮的来源有多种途径，如焊条中的有机物、结晶水及通常氮的来源有多种途径，如焊条中的有机物、结晶水及焊接坡口附近的水分、油污等。焊接坡口附近的水分、油污等。 另外，含磷量及含氢量高也是产生的原因；焊接接头另外，含磷量及含氢量高也是产生的原因；焊接接头约束力较大；当母材的含碳量较高、冷却速度较快、控制约束力较大；当母材的含碳量较高、冷却速度较快、控制地区硬化，从而导致裂纹的产生。地区硬化，从而导致裂纹的产生。47PPT学习交流 （3 3）处理与防治）处理与防治 焊缝成形不良的修补措施：焊缝成形不良的修补措施： 采用车削、打磨、铲或碳弧气刨等方法消除多余焊缝采用车削、打
36、磨、铲或碳弧气刨等方法消除多余焊缝金属或部分母材，不应有割痕或咬边；修补焊缝前，应先金属或部分母材，不应有割痕或咬边；修补焊缝前，应先将所焊区域清理干净；修补焊接时所用焊条直径要小，一将所焊区域清理干净；修补焊接时所用焊条直径要小，一般不宜大于般不宜大于4 4mm；选择合适的焊接规范。；选择合适的焊接规范。48PPT学习交流 气孔的防止措施气孔的防止措施: : 焊前必须将焊缝坡口表面杂质清理干净；合理焊前必须将焊缝坡口表面杂质清理干净；合理选择焊接方法；焊接材料必须烘焙；在风速大的环境选择焊接方法；焊接材料必须烘焙；在风速大的环境下施焊应采取防风措施。另外，对超过规定的气孔必下施焊应采取防风措
37、施。另外，对超过规定的气孔必须刨去后重新补焊。须刨去后重新补焊。49PPT学习交流 为防止夹渣，在焊前应选择合理的焊接规范及坡口尺为防止夹渣，在焊前应选择合理的焊接规范及坡口尺寸，正确掌握操作工艺及使用工艺性能良好的焊条，坡口寸，正确掌握操作工艺及使用工艺性能良好的焊条，坡口两侧要清理干净。两侧要清理干净。 在多层施焊时要注意认真仔细彻底清理每层的熔渣，在多层施焊时要注意认真仔细彻底清理每层的熔渣，特别是碱性焊条。另外，夹渣缺陷的修补一般采用碳弧气特别是碱性焊条。另外，夹渣缺陷的修补一般采用碳弧气刨将其缺陷的焊缝金属除去，手工补焊。刨将其缺陷的焊缝金属除去，手工补焊。50PPT学习交流 为了避
38、免咬肉缺陷的措施为了避免咬肉缺陷的措施: : 在施焊时正确的选择焊接电流和焊接速度，掌在施焊时正确的选择焊接电流和焊接速度，掌握正确的运条方法，采用合适的焊条角度和电弧长握正确的运条方法，采用合适的焊条角度和电弧长度。咬边的修补措施参见焊缝成形不良的处理方法。度。咬边的修补措施参见焊缝成形不良的处理方法。51PPT学习交流 防止焊瘤的措施是：防止焊瘤的措施是： 尽可能使焊缝处于平焊位置进行焊接，正确选尽可能使焊缝处于平焊位置进行焊接，正确选择焊接规范，正确掌握运条方法。焊瘤的修补一般择焊接规范，正确掌握运条方法。焊瘤的修补一般采用打磨的方法将其打磨光顺。采用打磨的方法将其打磨光顺。52PPT学
39、习交流 为了防止未焊透缺陷，应选择合理的焊接规范，正为了防止未焊透缺陷，应选择合理的焊接规范，正确选用坡口形式、尺寸、角度和沟隙，采用适当的工艺确选用坡口形式、尺寸、角度和沟隙，采用适当的工艺和正确的操作方法。未焊透的消除方法一般采用碳弧气和正确的操作方法。未焊透的消除方法一般采用碳弧气刨刨去有缺陷的焊缝，用手工焊进行补焊。刨刨去有缺陷的焊缝，用手工焊进行补焊。 边缘未熔合的消除方法为采用碳弧气刨刨去焊缝后边缘未熔合的消除方法为采用碳弧气刨刨去焊缝后重焊。重焊。53PPT学习交流 高温裂纹的防止措施为高温裂纹的防止措施为: : 选择适当的焊接电压和电流选择适当的焊接电压和电流; ;焊缝的成形一
40、般控制焊缝的成形一般控制在宽度与高度之比为在宽度与高度之比为1:1.41:1.4较适宜。较适宜。 弧形裂纹的防止措施是安装必要的引弧板和灭弧弧形裂纹的防止措施是安装必要的引弧板和灭弧板，在焊接因故中断或在焊缝终端应注意填满弧坑。板，在焊接因故中断或在焊缝终端应注意填满弧坑。54PPT学习交流 低温裂纹的防止措施为：低温裂纹的防止措施为： 选用低氢或超低氢或其他焊接材料；对焊条或焊剂等选用低氢或超低氢或其他焊接材料；对焊条或焊剂等进行必要的烘焙，使用时注意保管；焊前应将焊接坡口及进行必要的烘焙，使用时注意保管；焊前应将焊接坡口及其附近的水分、油分、铁锈等杂质清理干净；其附近的水分、油分、铁锈等杂
41、质清理干净； 选择正确的焊接顺序和焊接方向，一般性构件焊接时选择正确的焊接顺序和焊接方向，一般性构件焊接时最好采用由中间向两端对称施焊的方法；进行焊前预热及最好采用由中间向两端对称施焊的方法；进行焊前预热及焊后热处理，降低冷却速度。焊后热处理，降低冷却速度。55PPT学习交流 焊接裂纹通常采用的修补措施如下：焊接裂纹通常采用的修补措施如下： 通过超声波或磁粉探伤检查出裂纹的部位和尺寸；通过超声波或磁粉探伤检查出裂纹的部位和尺寸；沿焊接裂纹界限各项焊缝两端延长沿焊接裂纹界限各项焊缝两端延长5050mm，将焊缝金属或，将焊缝金属或部分母材用碳弧气刨刨去；部分母材用碳弧气刨刨去； 选择正确的焊接规范
42、、焊接材料以及采用预热、选择正确的焊接规范、焊接材料以及采用预热、控制层间温度和后热等工艺措施进行补焊。控制层间温度和后热等工艺措施进行补焊。56PPT学习交流 四、钢结构运翰、安装和使用维护中的缺陷四、钢结构运翰、安装和使用维护中的缺陷 原因及治理原因及治理 钢结构在工厂制作完成后，运至现场安装，安装完毕进钢结构在工厂制作完成后，运至现场安装，安装完毕进人使用期。在此过程中通常可能遇到以下缺陷：人使用期。在此过程中通常可能遇到以下缺陷： （1 1）运输过程中引起结构或构件较大的变形和损伤；）运输过程中引起结构或构件较大的变形和损伤； （2 2）吊装过程中引起结构或构件较大的变形和局部失）吊装
43、过程中引起结构或构件较大的变形和局部失稳；稳；57PPT学习交流 （3 3）安装过程中没有足够的临时支撑或锚固，导致）安装过程中没有足够的临时支撑或锚固，导致结构或构件产生较大的变形，丧失稳定性，甚至倾覆等；结构或构件产生较大的变形，丧失稳定性，甚至倾覆等； （4 4）现场焊接及螺栓连接质量达不到设计要求；）现场焊接及螺栓连接质量达不到设计要求； （5 5）使用期间由于地基不均匀沉降、温度应力以及）使用期间由于地基不均匀沉降、温度应力以及人为因素造成的结构损坏；人为因素造成的结构损坏；58PPT学习交流 （6 6）不能做到定期维护，致使结构腐蚀严重，）不能做到定期维护，致使结构腐蚀严重，影响到
44、结构的耐久性。影响到结构的耐久性。 钢结构施工单位应重视安装工序的合理性、人钢结构施工单位应重视安装工序的合理性、人员的高素质以及现场质检工作。尤其是临时支撑和安员的高素质以及现场质检工作。尤其是临时支撑和安全措施不可忽视。全措施不可忽视。59PPT学习交流五、钢结构的材料事故的原因及治理五、钢结构的材料事故的原因及治理 1 1事故的现象及特征事故的现象及特征 钢结构材料事故是指由于材料本身的原因引发的事故。钢结构材料事故是指由于材料本身的原因引发的事故。材料事故可概括为两大类材料事故可概括为两大类: :裂缝事故和倒塌事故。裂缝事故和倒塌事故。 裂缝事故主要出现在钢结构基本构件中；裂缝事故主要
45、出现在钢结构基本构件中； 倒塌事故是因材质原因引起的结构局部倒塌和整体倒倒塌事故是因材质原因引起的结构局部倒塌和整体倒塌。塌。60PPT学习交流 2 2原因分析原因分析 钢结构材料事故的产生原因有：钢材质量不合格；钢结构材料事故的产生原因有：钢材质量不合格；铆钉质量不合格；螺栓质量不合格；焊接材料质量不合铆钉质量不合格；螺栓质量不合格；焊接材料质量不合格；设计时选材不合理；制作时工艺参数不合理，钢材格；设计时选材不合理；制作时工艺参数不合理，钢材与焊接材料不匹配；安装时管理混乱，导致材料混用或与焊接材料不匹配；安装时管理混乱，导致材料混用或随意替代。随意替代。61PPT学习交流 3 3处理与防
46、治处理与防治 材料事故最常见的是构件裂缝，而且裂缝纯属材料本材料事故最常见的是构件裂缝，而且裂缝纯属材料本身不合格所引起。应认真复检钢材及连接材料的各项指标，身不合格所引起。应认真复检钢材及连接材料的各项指标，以确认事故原因。钢材应符合以确认事故原因。钢材应符合碳素结构钢碳素结构钢( GB 700-( GB 700-2006 )2006 )和和低合金结构钢低合金结构钢( GB 1591-88 )( GB 1591-88 )中的相关规定。中的相关规定。焊接材料应符合焊接材料应符合碳钢焊条碳钢焊条( GB 5117-95 )( GB 5117-95 )、低合金低合金钢焊条钢焊条( GB 5118-
47、85 )( GB 5118-85 )以及以及焊接用焊丝焊接用焊丝( GB 1300-( GB 1300-17 )17 )等相关标准规定。等相关标准规定。62PPT学习交流 螺栓材料应符合螺栓材料应符合 紧固件机械性能紧固件机械性能 ( GB 3098-2000 ) ( GB 3098-2000 ) 、 钢结构用高强度大六角螺栓、钢结构用高强度大六角螺栓、大六角螺母、垫圈型式尺寸与技术条件大六角螺母、垫圈型式尺寸与技术条件和和 钢结构用钢结构用扭剪型高强度螺栓连接型式尺寸及技术条件扭剪型高强度螺栓连接型式尺寸及技术条件 等有关规等有关规定。定。 如果构件裂缝的确是材料本身的原因。通常应采用如果构
48、件裂缝的确是材料本身的原因。通常应采用“加固或更换构件加固或更换构件”的处理方法。的处理方法。63PPT学习交流 如果结构不重要，构件的裂纹细小时，也可按下列处理如果结构不重要，构件的裂纹细小时，也可按下列处理方法：方法： 用电钻在裂缝两端各钻一直径约用电钻在裂缝两端各钻一直径约1212l6l6mm的圆孔的圆孔( (直径直径大致与钢板厚度相等大致与钢板厚度相等) )，裂缝末端必须落入孔中，减少裂缝，裂缝末端必须落入孔中，减少裂缝处应力集中。沿裂缝边缘用气割或风铲加工成处应力集中。沿裂缝边缘用气割或风铲加工成K K形坡口。裂形坡口。裂缝端部及焊缝侧金属预热到缝端部及焊缝侧金属预热到1501502
49、00200，用焊条堵焊裂缝，用焊条堵焊裂缝，堵焊后用砂轮打磨平整为佳。对于铆钉连接附近的构件裂缝，堵焊后用砂轮打磨平整为佳。对于铆钉连接附近的构件裂缝，可采用在其端部钻孔后，用高强螺栓封住。可采用在其端部钻孔后，用高强螺栓封住。64PPT学习交流 构件钢板夹层缺陷的处理：构件钢板夹层缺陷的处理： 钢板夹层是钢材最常见的缺陷之一，往往在构件加工钢板夹层是钢材最常见的缺陷之一，往往在构件加工前不易发现，当发现时已成半成品或成品，或者已用于结前不易发现，当发现时已成半成品或成品，或者已用于结构投人使用。下面分几类构件介绍钢板夹层处理方法。构投人使用。下面分几类构件介绍钢板夹层处理方法。65PPT学习
50、交流 （1 1）桁架节点板夹层处理）桁架节点板夹层处理 对于屋盖结构承受静载或间接动载的桁架节点板，当对于屋盖结构承受静载或间接动载的桁架节点板，当夹层深度小于节点板高度的夹层深度小于节点板高度的1/31/3时，应将夹层表面铲成时，应将夹层表面铲成V V形形坡口，焊合处理坡口，焊合处理; ; 当允许在角钢和节点板上钻孔时，也可用高强螺栓拧当允许在角钢和节点板上钻孔时，也可用高强螺栓拧合合; ;当夹层深度等于或大于节点板当夹层深度等于或大于节点板1/31/3高度时，应将节点板高度时，应将节点板拆换处理。拆换处理。66PPT学习交流 （2 2）实腹梁、柱翼缘板夹层处理。当承受静载的）实腹梁、柱翼缘
