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第1章 高强度结构钢的焊接性评定、焊接参数优选及接头性能 1

1.1 结构钢材的焊接性 1

1.1.1 常用的钢材焊接性评定方法 2

1.1.2 低合金高强度结构钢的应用 5

1.2 热轧及正火高强结构钢 7

1.2.1 高强度热轧耐候钢BRA520C（宝钢）焊接性及焊接接头性能［7］ 7

1.2.2 高强度热轧耐候钢Q450NQR1（宝钢）焊接接头性能［8］ 11

1.2.3 Q460E-Z35（舞钢）正火钢焊接性及焊接接头性能［9］ 13

1.3 调质高强钢（工程机械及储罐大线能量焊接用钢） 30

1.3.1 调质高强钢热模拟HAZ组织性能 30

1.3.2 调质高强钢焊接性——冷裂敏感性评定及最低预热温度 33

1.3.3 调质高强钢焊接工艺及接头性能 35

1.4 高强度管线钢 47

1.4.1 高强度管线钢SH-CCT曲线分析——热模拟不同冷却速度下的组织和性能 47

1.4.2 高强度管线钢热模拟HAZ组织、性能 58

1.4.3 高强度管线钢焊接工艺及接头性能 67

1.5 低碳及超低碳贝氏体桥梁用钢的焊接性与焊接接头性能 84

1.5.1 Q420qE、Q420qNH（鞍钢）焊接性及焊接接头性能［38］ 84

1.5.2 600MPa和700MPa级高性能桥梁用钢（武钢）［39］ 88

1.5.3 WDB620（舞钢）的焊接性与焊接接头性能［40］ 89

第2章 结构钢高效焊接技术 94

2.1 多丝电弧焊 94

2.1.1 多丝电弧焊特点 94

2.1.2 建筑钢构件的双／三丝埋弧焊接工艺 95

2.1.3 AMET四丝埋弧焊接系统及焊接工艺［5］ 102

2.1.4 圆管环缝双丝埋弧自动焊［6］ 106

2.1.5 建筑钢构件大线能量双丝埋弧焊［7］ 109

2.1.6 双／多丝MAG/MIG电弧焊［9］ 110

2.1.7 双丝气电立焊［13］ 112

2.2 窄间隙焊接技术［14］、［15］ 114

2.2.1 窄间隙焊接技术特点 114

2.2.2 窄间隙焊接工艺特点 114

2.2.3 窄间隙焊接工艺要点 115

2.2.4 窄间隙埋弧焊设备组成 119

2.2.5 窄间隙焊接工件坡口尺寸实例 121

2.3 激光—电弧复合高效焊接技术［16］、［17］ 122

2.3.1 激光—电弧复合高效焊接原理［14］ 122

2.3.2 激光—电弧复合高效焊接种类 122

2.3.3 激光—电弧复合高效焊接系统组成 123

2.3.4 激光—电弧复合高效焊接工艺特点 123

2.3.5 激光—电弧复合焊工艺参数对焊缝成形的影响 124

2.3.6 激光—电弧复合焊焊缝硬度 125

2.3.7 激光—电弧复合焊高效焊接技术应用实例 126

2.4 弧焊接机器人［18］ 126

2.4.1 弧焊机器人制造单元／系统组成 127

2.4.2 弧焊机器人关键技术 127

2.4.3 弧焊机器人的应用 128

2.4.4 建筑钢结构焊接机器人（神钢）［24］、［25］ 131

2.5 焊缝根部反面成形技术 137

2.5.1 表面张力过渡（STT—Surface Tension Transfer）焊接技术 137

2.5.2 熔敷金属控制技术（RMD—Regulated Metal Deposition）焊接技术［29］ 140

2.5.3 陶瓷衬垫单面焊背面成形技术［30］ 142

第3章 焊接变形及其控制 147

3.1 焊接变形的种类［2］ 147

3.2 焊接变形量的估算公式 148

3.3 焊接变形的控制方法［2］ 148

3.3.1 减少热输入总量 148

3.3.2 多层多道焊接 149

3.3.3 小坡口、窄间隙焊接 149

3.3.4 对称焊接顺序 149

3.3.5 分散焊接顺序 150

3.3.6 预制反变形［4］ 152

3.3.7 预留收缩量 153

3.3.8 外加刚性固定 153

3.3.9 分部组装焊接 154

3.3.10 补偿加热 156

3.3.11 振动焊接［12］ 157

3.3.12 非对称截面及异形复杂节点构件综合运用各种焊接变形控制方法实例 158

3.4 焊接变形焊后矫正方法 160

3.4.1 火工矫正法［16］ 160

3.4.2 机械矫正法 162

3.5 施工安装焊接时钢结构的形位控制 163

3.5.1 大跨度钢结构整体焊接变形控制实例 163

3.5.2 超高层钢结构工程施工焊接变形控制 174

3.5.3 大跨度钢桥焊接变形控制实例 192

3.5.4 大型储油罐焊接变形控制实例 197

第4章 钢结构焊接应力及其控制 203

4.1 焊接残余应力对结构的影响［1］ 203

4.1.1 对结构承载力的影响 203

4.1.2 对结构脆断的影响 203

4.1.3 对焊件加工精度和尺寸稳定性的影响 203

4.2 焊接残余应力的分布 203

4.3 焊接残余应力数值的影响因素及控制 205

4.3.1 钢材强度等级的影响［2］ 205

4.3.2 焊接工艺参数的影响［7］ 207

4.3.3 焊接顺序的影响 209

4.4 焊接残余应力的焊后消减处理方法及工程应用实例 210

4.4.1 焊接残余应力的焊后消减处理方法 210

4.4.2 焊后振动时效处理工程应用实例 214

4.4.3 焊后超声冲击处理工程应用实例 221

第5章 钢结构焊接裂纹及其防止 224

5.1 钢结构焊接常见裂纹种类、起因及防止 224

5.1.1 焊接裂纹主要种类 224

5.1.2 焊接热裂纹起因及其防止 224

5.1.3 焊接冷裂纹起因及其防止 225

5.1.4 层状撕裂起因及其防止［1］ 229

5.2 工程焊接裂纹实例分析 234

5.2.1 冷裂纹实例 234

5.2.2 热裂纹实例 241

5.2.3 层状撕裂工程实例及分析［1］ 243

第6章 焊接钢结构疲劳失效、脆性断裂及其控制 252

6.1 概述［1］ 252

6.1.1 钢结构疲劳 252

6.1.2 焊接接头疲劳性能的影响因素 253

6.1.3 钢结构疲劳性能改善措施 255

6.2 吊车梁变截面支座处疲劳裂缝实例及构造细节改善方案［2］ 255

6.2.1 概况 255

6.2.2 吊车梁疲劳破坏实例 255

6.3 桥梁钢结构关键焊接连接件的疲劳强度测评实例 257

6.3.1 某双索面斜拉桥正交异性桥面板与U形肋及其槽型闭口肋嵌补段对接焊缝的疲劳抗力测评［4］ 257

6.3.2 苏通大桥钢箱梁横隔板与顶板及U形肋焊接连接件疲劳强度测评［5］ 261

6.3.3 天兴洲长江大桥钢箱梁U形肋—桥面板及横肋焊接接头试样疲劳强度测评［6］ 264

6.3.4 上海长江大桥索梁锚固区足尺模型疲劳强度测评［7］ 267

6.3.5 湛江海湾大桥（钢箱梁斜拉桥）索梁锚固区足尺模型抗疲劳性能测评［8］、［9］ 269

6.4 海洋钢结构焊接接头脆性断裂及断裂韧性（CTOD）控制 273

6.4.1 概述［10］、［11］、［12］ 273

6.4.2 大厚度海洋工程结构钢（TMCP）单丝埋弧焊和CO2气保护焊接接头断裂韧性（CTOD）评定［15］ 278

6.4.3 海洋平台用钢D36超大厚度各种焊接位置接头断裂韧性（CTOD）评定［11］ 280

6.4.4 海洋平台用钢EQ70、EQ56焊条电弧焊不同线能量焊接接头的断裂韧性（CTOD）评定［16］ 282

6.4.5 海洋平台导管架单、双丝埋弧焊及焊条电弧焊补焊接头断裂韧性（CTOD）评定［17］ 285

6.4.6 海上浮式生产储油船（FPSO）模块支墩焊接接头低温断裂韧性（CTOD）评定［18］ 287

6.4.7 香港后海湾大桥钢箱梁焊接接头的断裂韧度评定［19］ 289

6.5 建筑钢结构关键焊接节点抗震性能及其改善 291

6.5.1 概述［20］、［21］ 291

6.5.2 梁—柱连接节点抗震性能改善措施 297

6.5.3 改进节点构造设计实例及其抗震性能 306