要点41 T形、十字形、角接接头焊接出现翼板层状撕裂的防治措施
(1)原因分析。
当翼缘板较厚、节点形式复杂、焊缝集中时,由于焊接收缩应力较大,且节点拘束度也大,板材在近缝区或近板厚中心区沿轧制带状组织晶间会产生台阶状层状撕裂。
(2)防治措施。
1)焊接T形、十字形、角接接头,当其翼板厚度不小于40mm时,设计宜采用抗层状撕裂的钢板,即厚度方向性能钢板。
2)根据现行国家标准《厚度方向性能钢板》(GB/T 5313—2010)的规定,厚度方向性能钢板分为三个性能级别,即Z15、Z25、Z35。钢材的厚度方向性能级别应根据工程的结构类型、节点形式及板厚和受力状态的不同情况选择,其数值见表2-23。
表2-23 钢板厚度方向性能级别及其含硫量、断面收缩率值

3)在T形、十字形及角接接头中,当翼缘板厚度大于等于20mm时,为防止翼缘板产生层状撕裂,宜采取下列节点构造设计。
①采用较小的焊接坡口角度及间隙,如图2-37a所示,并满足焊透深度要求。
②在角接接头中,采用对称坡口或偏向于侧板的坡口,如图2-37b所示。
③宜采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接,如图2-37c所示。
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伸出接头焊缝区,如图2-37d所示。
⑤在T形、十字形接头中,采用过渡段,以对接接头取代T形、十字形接头,如图2-37e、f所示。

图2-37 T形、十字形及角接接头防止层状撕裂的节点构造设计示意图

图2-37 T形、十字形及角接接头防止层状撕裂的节点构造设计示意图(续)
4)T形接头、十字接头、角接接头焊接时,宜采用以下防止板材层状撕裂的焊接工艺措施。
①采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接。
②采用低强度焊条在坡口内母材板面上先堆焊塑性过渡层。
③Ⅱ类及Ⅱ类以上钢材箱形柱角接接头,当板厚不小于80mm时,板边火焰切割面宜用机械方法去除淬硬层,如图2-38所示。
④采用低氢型、超低氢焊条或气体保护电弧焊施焊。
⑤提高预热温度施焊。

图2-38 特厚板角接接头防止层状撕裂的工艺措施示意图
5)对于T形接头、十字接头、角接接头焊接易产生翼板层状撕裂现象必须重视。应在钢材选用、焊接工艺、接头形式设计上采取事先控制。