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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