钢结构裂纹的修复方法

钢结构焊接质量缺陷及处理方法在钢结构的焊接过程中，如果焊接方法不正确，将会导致钢结构出现缺陷。

钢结构焊接的缺陷主要有裂纹、未熔合及未焊透、气孔、固体夹杂、咬边、焊瘤、飞溅及电弧不稳定。

接下来和大家一起看看这些缺陷是如何形成，又如何处理。

1、裂纹原因：裂纹通常有冷、热之分。

其中，产生冷裂纹的主要原因是焊接结构设计不合理、焊缝布置不当、焊接工艺措施不合理，如焊前未预热、焊后冷却快等；产生热裂纹的主要原因是母材抗裂性能差、焊接材料质量不好、焊接工艺参数选择不当、焊接内应力过大等。

处理办法：应在裂纹两端钻止裂孔或铲除裂纹的焊缝金属，进行补焊。

预防措施：对于冷裂纹，应选择抗裂性好的钢材，采用低氢或超低氢、低强的焊条，并控制预热温度、线能量，以降低冷裂纹产生倾向；对于热裂纹，应选择含镍量高的钢材，采用精炼的方法，提高钢材的纯度，降低杂质的含量，并控制焊缝的凹度d小于1mm，降低线能量，以降低热裂纹产生倾向。

2、未熔合及未焊透原因：未熔合及未焊透的产生原因基本相同，主要是工艺参数、措施及坡口尺寸不当，坡口及焊道表面不够清洁或有氧化皮及焊渣等杂物，焊工技术较差等。

处理方法：对于未熔合应铲除未熔合处的焊缝金属后补焊；对于敞开性好的结构的单面未焊透可在焊缝背面直接补焊；对于不能直接补焊的重要焊件应铲去未焊透的金属，重新焊接。

预防措施：焊前应确定坡口形式和装配间隙，并认真清除坡口边缘两侧的污物；合理选择焊接电流、焊条角度及运条速度；对于导热快、散热面积大的焊件，可在焊前预热或焊接的同时用火焰加热，焊缝的起头处与接头处，可选用长弧预热后再焊接；对于要求全焊透的焊缝，应尽量采用单面焊双面成形工艺；避免产生磁偏吹现象，使电弧不偏于一方，保证各处均匀加热。

3、气孔原因：焊接时母材表面有污垢，铁锈、油漆、油渍等；焊条没有烘干，焊条药皮太潮；焊接速度过快，熔化的金属快速凝固而使溶液内气体来不及排出；焊接时操作不当，电弧拉得过长，使得有较多气体溶入金属溶液内；母材材质不佳或用错焊条。

焊接裂纹的分析与处理我们在厂修车体、车架、转向架构架时经常会遇到焊缝或母材的裂纹。

我们已经讲过裂纹的判断，判断出裂纹以后就需要对裂纹进行处理。

如果我们在处理之前对裂纹没有一个准确的分析，就不可能制定出最佳的处理方案。

因此必须要对裂纹进行认真的分折。

根据焊接生产中采用的钢材和结构类型不同，可能遇到各种裂纹，裂纹多产生在焊缝上，如焊缝上的纵向裂，焊缝上的横向裂。

也可以产生在焊缝两侧的热影响区，焊缝热影响区的纵向裂，焊接影响的横向裂纹，焊接热影响区的焊缝贯穿裂纹，有时产生在金属表面，有时产生在金属内部，如焊缝根部裂、焊趾裂，有的裂纹用肉眼可以看到，有的则必须借助显微镜才能发现，有的裂纹焊后立即出现，有的则是放置或运行一段时间之后才出现。

1.焊缝裂纹的分类根据裂纹的本质和特征，可分为五种类型：即热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂及应力腐蚀裂纹。

1.1热裂纹热裂纹是在高温情况下产生的，而且是沿奥氏体晶界开裂，就目前的理解，把裂纹又分为结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹三类。

（1）结晶裂纹—结晶裂纹的形成期，是在焊缝结晶过程中且温度处在固相线附近的高温阶段，即处于焊缝金属的凝固末期固液共存阶段，由于凝固金属收缩时残存液相不足，致使沿晶开裂，故称结晶裂纹，由于这种裂纹是在焊缝金属凝固过程中产生的，所以也称为凝固裂纹。

结晶裂纹的特征：存在的部位主要在焊缝上，也有少量的在热影响区，最常见的是沿焊缝中心长度方向上开裂，即纵向裂，断口有较明显的氧化色，表面无光泽，也是结晶裂纹在高温下形成的一个特征。

（2）液化裂纹—焊接过程中，在焊接热循环峰值温度作用下，在多层焊缝的层间金属以及母材近缝区金属中，由于晶间层金属被重新熔化，在一定的收缩应力的作用下，沿奥氏体晶界产生的开裂，称为“液化裂纹”也称“热撕裂”。

液化裂的特征：①易产生在母材近缝区中紧靠熔合线的地方（部分溶化区），或多层焊缝的层间金属中。

②裂纹的走向，在母材近缝区中，裂纹沿过热奥氏体晶间发展；在多层焊缝金属中，裂纹沿原始柱状晶界发展，裂纹的扩展方向，视应力的最大方向而定，可以是横向或纵向；并在多层焊焊缝金属中，液化裂纹可以贯穿层间；在近缝区中的液化裂纹可以穿越熔合线进入焊缝金属中。

第49卷第4期2021年4月同济大学学报（自然科学版）JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE）Vol.49No.4Apr.2021文章编号：0253⁃374X（2021）04-0476-11DOIDOI：10.11908/j.issn.0253-374x.20385论文拓展介绍第4期姜旭，等：高强螺栓止裂法修复含裂纹钢板疲劳受力性能方法等相关参数进行分析，发现合理止裂孔位大致为0.5倍的孔径，采用一种腰圆孔具有较高的止裂优势，并且采用附加孔等布置形式能有效地降低孔边应力集中系数［9-11］。

关于止裂孔工艺方面，Duprat 学者通过对普通止裂孔进行冷扩孔在孔边边缘产生残余压应力，从而降低循环应力的平均值来达到增加止裂效果的目的。

同时在冷扩孔后又置入直径稍大的栓钉来降低循环应力幅，进而再次提高疲劳剩余寿命［12］。

杜洪增等［13］在航空结构应用方面研究了铆钉填充止裂孔对构件裂纹止裂的提升作用，但提升效果有限。

传统的钻孔止裂法仅是去除应力高度集中的裂纹尖端，若在较大的应力幅下将在孔边产生新的应力集中点进而出现裂纹再扩展，无法解决根本问题，只能作为一种临时措施。

有日本学者提出了高强螺栓止裂孔法［14］，它是将螺栓施拧对止裂孔边产生挤压力，使螺栓垫板与孔边产生较大摩擦力从而减少循环荷载的应力幅，从而改善止裂效果。

Fisher ［15］在对大量足尺钢梁进行疲劳试验后尝试施以高强螺栓进行止裂，并建议当裂纹长度大于20mm 时可采用此方法。

Roeder ［16］对铆接钢梁桥的纵横梁连接处疲劳裂纹进行高强螺栓修复，结果表明该方法能有效阻止裂纹进一步扩展。

国内学者郭阿明［17］通过有限元方法分析了高强螺栓止裂法对中心裂纹钢板的止裂效果。

因此高强螺栓止裂孔法在加固钢结构疲劳裂纹具有较强的合理性和可行性。

但这些文献尚未对螺栓预紧力的效果进行分析，而且关于这种止裂技术在国内钢桥加固领域研究方面较少。

钢结构焊接裂缝的处理原则一、引言钢结构是现代建筑中常用的一种结构形式，其具有强度高、稳定性好等优点，然而在使用过程中，钢结构焊接裂缝的出现会给结构的安全性带来威胁。

因此，处理钢结构焊接裂缝是保障建筑安全的重要措施。

二、钢结构焊接裂缝的成因1. 温度应力：在焊接过程中，由于热量的作用，导致材料发生热胀冷缩现象，从而产生温度应力。

2. 内应力：焊接后材料内部会产生不均匀的应力分布，从而导致内应力。

3. 残余应力：焊接完成后，由于材料收缩不均匀等原因导致残余应力。

三、钢结构焊接裂缝的分类1. 焊缝裂缝：在焊接连接处出现的裂纹。

2. 热影响区裂纹：在热影响区域内出现的裂纹。

3. 内部裂纹：在钢材内部出现的裂纹。

四、处理原则1. 预防为主：采取一系列措施，如合理设计、选用合适的焊接方法和材料等，尽可能减少焊接裂缝的产生。

2. 检测及时：对钢结构进行定期检测，及时发现裂缝并采取措施处理。

3. 选择合适的处理方法：根据裂缝的性质和严重程度选择合适的处理方法，如局部加强、补焊、切割等。

4. 严格执行操作规程：在处理过程中，严格按照操作规程进行操作，确保安全可靠。

五、处理方法1. 局部加强：在裂纹处加装钢板或角钢等加强材料，以增加结构的承载能力。

2. 补焊：对于轻微裂纹可采用补焊方法进行处理。

但要注意补焊后应经过检测确认无裂纹后方可使用。

3. 切割更换：对于严重裂纹或无法修复的情况，需采用切割更换的方式进行处理。

六、结论钢结构焊接裂缝是建筑安全中需要关注和解决的问题。

从预防为主出发，在建筑设计和施工中尽可能减少其产生，同时对已经出现的裂缝及时进行检测和处理，选择合适的处理方法，确保建筑结构的安全可靠。

常见外观缺陷的预防及处理方法外观缺陷，顾名思义，就是存在于构件表面，目视可见的表面质量问题。

大致可归纳为：不连续、不规则、不彻底。

不连续：这里所说的不连续是指均匀连续物体中的中断，比如：存在于焊缝中的裂纹、咬边、气孔、夹杂、未熔合、未焊透等等；也有存在于构件母材中的，夹层、重皮、麻点、压痕等。

这些不连续有的存在于内部，有的存在于表面。

在此我们只讨论存在于焊缝或母材表面的不连续。

当这些不连续的尺寸或密集度超过了标准的限值，那么它就是缺陷。

就必须对这些缺陷进行修补或加强。

因为存在缺陷的构件会影响构件的使用性能，部分缺陷甚至存在安全隐患。

不规则：这里所说的不规则就是指与理想形态存在偏差。

如：焊瘤、未焊满等不规则的焊缝成型状态；母材因焊接变形而存在的形状偏差。

部分不规则同样会危害构件的使用，如：焊缝上的焊瘤会在焊缝与母材间形成尖锐的缺口，从而产生应力集中，危害焊缝连接的可靠性；工字梁的腹板弯曲变形，会影响工字梁的受力性能，使其承载强度下降。

所以超标的不规则必须按规范处理。

不彻底：这里所说的不彻底是指要求清除、清理的焊渣、飞溅、毛刺等未处理或处理不彻底。

这些质量问题对构件的危害程度虽不如不连续那么严重，但这些存在于构件表面，直观可见的问题，直接影响产品的质量形象。

而且这些毛毛刺刺也不只是影响构件的美观形象，它同样存在潜在危害，如：要对构件表面进行防腐处理时，油漆很难在尖锐的毛刺、锐边上形成漆膜。

焊渣及飞溅也会使漆膜存在断裂或与构件表面分离。

这也使漆膜存在露点，使漆膜保护失效。

这些外观缺陷存在于构件各个表面，而且形态各异。

检查及处理费时费工，而且部分缺陷处理非常困难，对于较复杂的结构件更为明显。

不光是费时费工，还很难取得理想的效果。

思考一下，你会发现：其实这些缺陷大多因不规范的施工造成。

因为在施工时不按工艺要求而产生的，也有生产施工时不仔细对构件造成损伤。

这些看似为了施工省时省工，但岂不知最后要花几倍的时间及人工去处理！；另外在生产处理这些外观缺陷时，常常会遗漏大量典型的外观缺陷未处理、有的缺陷也是多次处理未达标、还有的处理旧缺陷又造成新的缺陷、也有处理过度，造成浪费。

钢结构焊接裂纹的原因及防治措施本文基于焊接产生裂纹的理论知识,通过实践经验，对钢结构裂纹产生的内外在原因进行了深入分析。

焊接裂纹是钢结构在制造过程出现的危害最严重的缺陷,我司主要承担为安阳钢铁备件制造、安装及系统检测、修理,在钢结构的制造过程当中,有时焊缝会出现焊接裂纹,给工程施工带来一定的影响,具体表现在:裂纹能引起严重的应力集中,降低焊接接头的承载能力,任其发展的话最终会导致焊接结构的破坏,降低工程质量,缩短结构寿命,严重时可能造成安全事故,间接延误工期并增加施工成本,影响公司的形象,所以说裂纹在钢结构的制造过程当中一经发现必须彻底清除,进行修补,确保产品质量.以下对钢结构制造过程当中裂纹产生的原因及其防治措施进行分析。

1.内在原因分析及相应的预防措施一般焊接裂纹按其产生的温度和时间分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。

1.1.热裂纹热裂纹是指在焊接过程当中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时产生的裂纹,故又称为高温裂纹.其产生的原因是由于焊接熔池在结晶过程当中存在偏析现象,偏析出的物质多为低熔点共晶和杂质.它们在结晶过程当中以液态间层形式存在,凝固以后的强度也较低,当焊接应力足够大时就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂纹.此外如果母材的晶界上也存在低熔点共晶和杂质,则在加热温度超过其熔点的热影响区,这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层,在一定条件下,焊接应力足够大时也会被拉开形成所谓热影响区液化裂纹.总之,热裂纹的产生是冶金因素和力学因素共同作用的结果.热裂纹特征是:多贯穿在焊缝表面,且断口被氧化成氧化色.它主要的表现形式:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹及热影响区裂纹.针对其产生的原因采取以下预防措施:a)限制钢材和焊材中的硫、磷元素的质量分数.b)改善熔池金属的一次结晶,细化晶粒提高焊缝金属的抗裂性:广泛采用的方法是向焊缝金属中加入细化晶粒的元素.c)控制焊接工艺参数,适当提高焊缝成型系数:可采用多层多道焊法,避免中心线偏析,可防止中心线裂纹。

钢结构焊接裂纹的原因及防治措施发表时间：2019-09-11T13:43:12.627Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：张宁[导读] 摘要：对于建筑钢结构工程来说，最主要的连接方式之一就是焊接，在钢结构工程中焊接质量是非常关键的。

身份证号：37012319901228XXXX 250000摘要：对于建筑钢结构工程来说，最主要的连接方式之一就是焊接，在钢结构工程中焊接质量是非常关键的。

由于钢结构建筑的不断深入发展，钢结构焊接施工中产生的质量问题以及影响因素，都会使焊接缺陷形成，会导致灾难性工程质量事故的出现，所以，必须对这一内容高度重视。

关键词：钢结构；焊接裂纹；防治措施前言钢结构焊接过程中，焊接热源对结构的加热不均衡，使得钢结构形状、尺寸会发生改变，这就是我们所说的焊接变形。

在变形过程中，结构内部还会出现应力、应变，这是因为结构此时没有承受外载，就出现这些应力，因此，这些应力属于内应力的范围，也就是我们所说的焊接残余应力，这一应力是自平衡内应力，其分布是不均匀的。

在焊接过程中，焊接应力以及变形大多是不可避免的。

它们对焊接结构的尺寸精度有着直接的影响，对焊接接头的强度有着直接的影响，需要付出很多的人力、物力对其进行矫正，甚至还会使构件报废出现。

同时，焊接应力、变形会使今后应用钢结构过程中的承载能力产生不小的影响。

对于焊接变形和残余应力来说，它们是在同一构件中的两种能量的不同形式，对同一构件不同形式的能量服从，与能量守恒定律相符合；两者之间相互作用、互作影响和转化。

因此，对于技术人员来说，一定要对焊接变形、应力出现的原因、规律以及影响因素等进行了解和掌握，从而能够在安装时有效的对焊接质量进行控制。

1钢结构工程焊接质量的影响因素对于钢结构工程来说，焊接结构质量的形成与工程形成过程相渗透，例如设计、检验、验收等。

在制造过程中，都必然要有下料、成型、焊接、打砂渣等过程。

在这之中，焊接结构质量得以保证的重点是设计质量。