栓钉穿透焊焊接工艺的研究.pdfVIP

IFWT 2006 钢结构焊接国际论坛 栓钉穿透焊焊接工艺的研究 张瑞昌 黄贤聪 （成都斯达特焊接研究所 成都 610051 ） 摘要：在研究电弧螺柱焊焊接机理的基础上，提出栓钉穿透焊应采用熔滴自由过渡的形式。利 用稳定的电弧迅速烧穿压型钢板和汽化（烧损）钢梁上的涂层，借助电磁力和等离子流力将焊 接过程中产生的气体和污物排出熔池。根据这一理论编制的焊接工艺应用到“苏州国际博览中 心”27 万颗φ19mm ×150 （120）mm 的栓钉穿透焊，使焊接一次合格率提高到90%～95% 。 关键词：栓钉穿透焊 栓钉焊接工艺 Abstract：On the basis of arc stud welding mechanism, a droplet free transfer mode in stud welding is used. The stable burning arc can burn through thin plate as well as the coating on the steel beam, and removes the gas and oxide by electro-magnetic force and arc plasma stream force. The quality jo ints are up to 90-95% in the engineering applications with 270 thousand φ19×150 （120 ）mm studs. Key words ：Burn through stud welding，Stud welding process 1 栓钉穿透焊概述 “钢-混凝土组合楼盖板结构”是建筑行业中迅速发展的一项新技术。这种建筑结构不 仅承载能力大，刚度高，抗震性能好，而且施工简便、快捷，建筑周期短，因而得到了迅 速发展。特别是高层建筑、大型体育场馆及展览场馆等都推广应用该项技术。其中钢梁、 压型钢板与钢筋混凝土的结合，靠的是具有剪切力的连接件——栓钉。在这种情况下的栓 钉焊接就必须采用穿透焊，见图1。所谓穿透焊就是将栓钉穿过压型钢板焊接在钢梁上，并 与压型钢板焊为一体的一种焊接方法。 图1 栓钉穿透焊示意图 2006 钢结构焊接国际论坛论文集 419 钢结构焊接国际论坛 IFWT 2006 从上述定义不难看出，栓钉穿透焊与普通的栓钉焊接的最大区别是栓钉焊接时要穿过 压型钢板，而且压型钢板又多是镀锌钢板，钢梁上又涂有油漆，使焊接变得非常复杂，焊 接质量也很难保证。因此认真研究穿透焊焊接工艺，对提高栓钉焊接的一次合格率，保证 “钢-混凝土组合楼盖板结构”的建筑质量具有重要意义。 2 栓钉穿透焊存在的主要问题 2.1 锌对栓钉穿透焊的影响 栓钉如何穿透压型钢板？有以下两种方法可以采用： 1）预先在压型钢板的焊接位置冲 （打）孔，待施工现场铺设后，再将栓钉焊接在钢梁 上。这种方法的优点是焊接质量容易得到保证；缺点是费工、费时。国外大多采用这种方 法。 2 ）用电弧将压型钢板烧穿，而后将栓钉焊接在钢梁上。这种方法的优点是压型钢板的 穿孔和栓钉焊接一气呵成，简单省事；主要问题是如何清除或减小压型钢板上的镀锌对焊 接质量的影响。目前我国多采用这种方法。 为了防腐，“钢-混凝土组合楼盖板结构”所采用的压型钢板一般都是镀锌钢板，其厚度 为0.6～1.6mm ，按YB9238 标准规定，其双面镀锌量应≥275g/m2 。锌的熔点约为 420℃， 沸点为908℃。在栓钉穿透焊时，高温电弧使锌迅速气化和氧化。锌蒸气加大了瓷环内的压 力，增加了飞溅，使焊缝容易出现咬肉现象；锌蒸气如若排不尽，则会在焊缝中产生气孔； 锌在焊缝中产生的低熔点共晶体可形成热裂纹；氧化锌在金属熔液中可形成多孔物质。所 有这些都严重地影响焊接质量，降低了焊接接头的力学性能。 2.2 钢梁上的涂层