钢结构层状撕裂的防止措施

钢结构层状撕裂的防止措施

钢板的层状撕裂一般在板厚方向有较大拉应力时发生.在焊接节点中，焊缝冷却时，会产生收缩变形。如果很薄或没有对变形的约束，钢板会发生变形从而释放了应力。但如果钢板很厚或有加劲肋，相邻板件的约束，钢板受到约束不能自由变形，会在垂直于板面方向上产生很大的应力。在约束很强的区域，由于焊缝收缩引起的局部应力可能数倍于材料的屈服极限，致使钢板产生层状撕裂.。

层状撕裂只可能发生在基材内，而且当它出现在接近焊缝的焊脚位置时，往往正好位于热影响区边缘，并且不会延伸至钢板表面.层状撕裂表面往往时纤维状的，发生在热影响区外并且具有阶梯行当纵向断面，纵向的尺寸往往数倍于横向尺寸。这些特征可以容易将它与发生在热影响区内的由于氢引起的断裂区分开。

当有可能层状撕裂发生时，为防止钢板的层状撕裂，可采取一下措施:

(1)改进节点的连接形式

改进节点连接形式以减小局部区域内由于焊缝收缩而引起的应力集中，或避免使钢板在板垂直方向受拉。

(2)采用合理的焊缝形式及小焊脚焊缝

焊缝的形式对基材变形有很大影响。坡口焊缝的坡口越大，焊缝表面积也越大，将增加收缩应力。单坡坡口焊缝会在整个连接厚度方向上产生不对称收缩应变而双坡焊缝会减少和平衡部分收缩变形，当

板材厚度不大于19mm时，用双坡口代替单坡口并不能显著降低焊缝收缩变形。随意用全熔透坡口焊代替角焊缝或在不需要熔透焊的连接中也要求采用全熔透焊，并不妥当，它会增加局部应力，容易导致层状撕裂。

(3)分段拼装

在可行的情况下，应将一个大节点分成几个部分分别焊好后再拼装，并对各部分中焊缝的焊接次序进行仔细安排.此外，应尽可能减少定位焊点的尺寸及数量。这些都将有利于节点焊缝去的收缩变形。

(4)谨慎布置加劲肋

加劲肋会对焊缝变形产生约束.应按计算的要求设计加劲肋及其焊缝。

(5)选择屈服强度低的焊条

只要能满足受力要求，应尽可能选择屈服强度低的焊条。美国焊接学会的<<结构焊接规范>>和美国钢结构协会的<<建筑结构设计、制作、安装规程>>均指出:焊条、焊丝和焊剂应于基材"匹配"。一般，这种"匹配"是以抗拉极限强度为基准的。即使当焊接金属标号于结构钢材非常"匹配"时，焊接金属的屈服强度也比基材要高得多。

(6)使用涂层和垫层

在钢板的焊缝处涂焊一层低强高延性的焊接金属，让节点焊缝变形主要在涂层金属中产生，或采用软金属丝做垫层，使得金属焊缝可以发生收缩变形，而不在基材中强烈的应力集中.采用这种方法的时候，一般都选用低强度的焊条。

窄焊道焊接技术用于大尺寸熔透焊时，通过正确确定焊道的先后次序控制收缩变形。

(8)锤击法和预热

锤击法可用于减少焊缝连接中的应力。

有事实证明，预热对减少层状撕裂有一定效果，但目前的预热对焊接中的其他问题更重要。

(9)采用能保证板厚方向（Z向）延性性能的钢材

应该指出，有Z向延性性能要求的钢材，价格要贵的多。因此，设计时应注意只有在可能发生层状撕裂的地方，要求采用Z向性能钢。

在上述措施中，(1)~(4)是设计及制作应采取的措施。当采取这些措施时仍无把握满足防止层状撕裂时，可采取上述措施的(5)~(9)。应当指出，(6)~(9)项措施不可避免会增加费用，应在确实需要时采用。