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建筑钢结构焊接新技术

¥66.00
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库存: 17 件
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商品详情

  • 出版社: 机械工业出版社

  • ISBN:9787111766162

  • 版次:1

  • 品牌:机械工业出版社

  • 包装:平装

  • 开本:16开

  • 出版时间:2024-12-01

  • 用纸:胶版纸

  • 页数:305

  • 正文语种:中文


  • 新书预售(2024年12月陆续发货)

  • 预售福利:下单即送2024年《金属加工(热加工)》

  • 全年电子刊预售时间:11月11~22日


编辑推荐

本书以大量的工程案例为背景,详细介绍了作者团队研发的六大创新性焊接技术,既有大量的焊接工艺数据,也有施工过程的注意事项,干货满满。同时,本书内容编排注重图表的表达形式,直观明了,可读性强,助力初入职场的焊接小白快速提升专业技能。


内容简介

本书共12章, 以焊接方法与工艺技术、 焊接工艺设计、 焊接应力与 变形等基本焊接知识作为铺垫, 并结合大量的工程案例, 重点介绍了目前 钢结构领域的焊接新技术, 主要包括焊接数值模拟技术、 绿色高效埋弧焊 技术、 超厚板铸锻件焊接技术、 复杂钢结构焊接技术、 高强钢焊接技术、 智能焊接装备及数字化焊接系统等。 本书的出版将有利于钢结构焊接领域 新技术的推广与普及, 进一步推动新质生产力的发展。 本书不仅注重理论分析, 而且提供了大量的焊接工艺数据, 可作为钢 结构领域焊接工艺技术人员、 焊接质量管理与检查人员及安全监督人员的 工具书, 也可作为科研院所、 职业院校、 高等教育院校等焊接相关专业师 生的参考书。

作者简介

无

目录

前言

第 1 章 建筑钢结构焊接概述……………… 1

1. 1 发展历程 ………………………………… 1

1. 2 典型建筑钢结构焊接工程 ……………… 3

1. 2. 1 超高层建筑类 ……………………… 4

1. 2. 2 大跨度建筑类 ……………………… 10

1. 2. 3 塔桅结构类 ………………………… 14

1. 3 发展趋势 ………………………………… 15

第 2 章 焊接方法与工艺技术 …………… 17

2. 1 建筑钢结构用钢材及焊接材料 ………… 17

2. 1. 1 钢材 ………………………………… 17

2. 1. 2 焊接材料 …………………………… 19

2. 2 常用焊接方法 …………………………… 20

2. 3 焊条电弧焊焊接工艺 …………………… 22

2. 4 气体保护焊焊接工艺 …………………… 24

2. 5 埋弧焊焊接工艺 ………………………… 26

2. 6 电渣焊焊接工艺 ………………………… 27

2. 7 栓钉焊焊接工艺 ………………………… 28

第 3 章 焊接工艺设计……………………… 31

3. 1 焊缝构造设计 …………………………… 31

3. 1. 1 焊接接头 …………………………… 31

3. 1. 2 焊缝符号及标注 …………………… 33

3. 2 焊接坡口设计 …………………………… 38

3. 2. 1 坡口设计准则 ……………………… 39

3. 2. 2 形状尺寸代号和标记 ……………… 39

3. 2. 3 焊接坡口形式 ……………………… 40

3. 3 焊接工效计算 …………………………… 50

第 4 章 焊接应力与变形 ………………… 59

4. 1 焊接应力 ………………………………… 59

4. 1. 1 纵向残余应力 σx ………………… 59

4. 1. 2 横向残余应力 σy ………………… 60

4. 1. 3 厚度方向的残余应力 σz ………… 61

4. 1. 4 焊接应力控制措施 ………………… 61

4. 1. 5 焊接应力消减方法 ………………… 62

4. 2 焊接变形 ………………………………… 64

4. 3 典型钢结构焊接顺序 …………………… 68

4. 3. 1 焊接原则 …………………………… 68

4. 3. 2 整体焊接顺序 ……………………… 68

4. 3. 3 钢柱焊接顺序 ……………………… 69

4. 3. 4 钢板墙焊接顺序 …………………… 70

4. 3. 5 桁架焊接顺序 ……………………… 72

4. 3. 6 巨柱焊接顺序 ……………………… 75

4. 4 钢结构零部件加工余量设置 …………… 76

4. 4. 1 尺寸收缩影响因素 ……………… 76

4. 4. 2 加工余量的设置 …………………… 78

第 5 章 焊接数值模拟技术 ……………… 81

5. 1 典型 T 形接头数值模拟技术…………… 81

5. 1. 1 T 形接头焊接试验设计 …………… 81

5. 1. 2 T 形接头有限元数值模型 ………… 84

5. 1. 3 T 形接头残余应力分布 …………… 86

5. 1. 4 T 形接头残余应力成因分析 ……… 91

5. 1. 5 有限元数值分析与试验结果对比 ………………………………… 93

5. 1. 6 本节小结 …………………………… 95

5. 2 大型桁架结构整体焊接顺序数值模拟技术 ………………………………… 95

5. 2. 1 理论基础 …………………………… 95

5. 2. 2 焊接过程模拟技术要点 …………… 96

5. 2. 3 桁架有限元模型的建立和简化 ………………………………… 98

5. 2. 4 巨型带状桁架焊接顺序的选取 ………………………………… 99

5. 2. 5 焊接残余应力模拟分析 ………… 102

5. 2. 6 焊接残余应力的现场监测 ……… 108

5. 2. 7 本节小结 ………………………… 111

第 6 章 绿色高效埋弧焊技术…………… 112

6. 1 集成冷丝复合埋弧焊技术 …………… 112

6. 1. 1 技术背景 ………………………… 112

6. 1. 2 冷丝复合埋弧焊工艺设计 ……… 112

6. 1. 3 焊接工艺试验 …………………… 113

6. 1. 4 焊接效率分析 …………………… 116

6. 1. 5 本节小结 ………………………… 117

6. 2 双电源三粗丝埋弧焊技术 …………… 117

6. 2. 1 试验设备 ………………………… 117

6. 2. 2 焊接参数调试 …………………… 118

6. 2. 3 焊接生产效率对比 ……………… 118

6. 2. 4 本节小结 ………………………… 120

6. 3 埋弧焊全熔透不清根技术 …………… 120

6. 3. 1 技术背景 ………………………… 120

6. 3. 2 新型埋弧打底填充焊 …………… 123

6. 3. 3 焊接参数 ………………………… 125

6. 3. 4 接头性能试验分析 ……………… 125

6. 3. 5 本节小结 ………………………… 130

6. 4 埋弧横焊技术 ………………………… 130

6. 4. 1 技术背景 ………………………… 130

6. 4. 2 技术原理 ………………………… 130

6. 4. 3 技术应用 ………………………… 135

6. 4. 4 本节小结 ………………………… 137

第 7 章 超厚板铸锻件焊接技术 ……… 138

7. 1 高强超厚锻钢节点焊接技术 ………… 138

7. 1. 1 技术背景 ………………………… 138

7. 1. 2 重难点分析 ……………………… 138

7. 1. 3 锻钢节点组装工艺 ……………… 139

7. 1. 4 焊接工艺 ………………………… 140

7. 1. 5 本节小结 ………………………… 143

7. 2 超厚多面体铸钢节点焊接技术 ……… 143

7. 2. 1 技术背景 ………………………… 143

7. 2. 2 铸钢节点结构分析 ……………… 144

7. 2. 3 焊接难点分析 …………………… 144

7. 2. 4 焊接模拟试验 …………………… 145

7. 2. 5 现场焊接 ………………………… 147

7. 2. 6 本节小结 ………………………… 149

7. 3 单层折面空间网格结构焊接技术 …… 149

7. 3. 1 技术背景 ………………………… 149

7. 3. 2 单层折面空间网格结构整体焊接顺序 ………………………… 150

7. 3. 3 大直径异种高强厚壁钢管现场全位置焊接 ……………………… 151

7. 3. 4 本节小结 ………………………… 156

第 8 章 复杂钢结构焊接技术…………… 158

8. 1 管结构多角度全位置焊接技术 ……… 158

8. 1. 1 工程概况 ………………………… 158

8. 1. 2 焊接特点 ………………………… 159

8. 1. 3 多角度全位置焊接技术 ………… 159

8. 1. 4 “黄金树” 整体焊接变形控制 … 162

8. 2 弯扭构件复合焊接工艺 ……………… 162

8. 2. 1 弯扭构件焊接分析 ……………… 163

8. 2. 2 弯扭构件复合焊接工艺研究 …… 163

8. 2. 3 弯扭构件焊接变形及尺寸控制工艺研究 ………………………… 168

8. 3 大尺寸超厚板 “天圆地方” 复杂变截面过渡节点制作技术 …………… 168

8. 3. 1 组焊工艺分析 …………………… 169

8. 3. 2 圆方节点的 CAD 建模方法及外观成形技术 …………………… 170

8. 3. 3 圆方节点组焊工艺 ……………… 174

8. 3. 4 本节小结 ………………………… 180

8. 4 超大型组合巨柱焊接变形控制 ……… 180

8. 4. 1 巨柱单元焊接变形的种类 ……… 181

8. 4. 2 焊接变形控制的设计措施 ……… 182

8. 4. 3 焊接变形控制的工艺措施 ……… 183

8. 4. 4 本节小结 ………………………… 187

8. 5 异形多腔体巨型钢柱现场焊接技术 … 188

8. 5. 1 多腔体巨型钢柱概述 …………… 188

8. 5. 2 多腔体巨型钢柱组拼技术原理及流程 ……………………………… 188

8. 5. 3 异形单元的焊接顺序 …………… 189

8. 5. 4 工艺措施及温度控制 …………… 192

8. 5. 5 巨型钢柱组拼焊接成效 ………… 195

8. 5. 6 狭小腔体内工作环境的改善 …… 196

8. 5. 7 本节小结 ………………………… 197

8. 6 厚板箱形 K 节点防层状撕裂焊接工艺研究 ……………………………… 197

8. 6. 1 技术背景 ………………………… 197

8. 6. 2 层状撕裂的产生机理及影响因素 ……………………………… 198

8. 6. 3 箱形 K 节点防层状撕裂焊接工艺措施 ………………………… 199

8. 7 片式钢板墙结构组焊工艺 …………… 202

8. 7. 1 技术背景 ………………………… 202

8. 7. 2 片式钢板墙结构加工制作分析 … 202

8. 7. 3 片式钢板墙组焊工艺 …………… 202

8. 7. 4 本节小结 ………………………… 205

8. 8 超长超厚钢板剪力墙现场焊接变形控制技术 ……………………………… 206

8. 8. 1 技术背景 ………………………… 206

8. 8. 2 钢板剪力墙结构焊接特点 ……… 206

8. 8. 3 钢板剪力墙现场焊接变形控制技术 ……………………………… 206

8. 8. 4 钢板剪力墙焊接残余应力消除技术 ……………………………… 210

8. 8. 5 本节小结 ………………………… 211

8. 9 高层网格结构马鞍形节点建造技术 … 211

8. 9. 1 技术背景 ………………………… 211

8. 9. 2 工艺分析 ………………………… 213

8. 9. 3 模压成形工艺方案 ……………… 214

8. 9. 4 马鞍形节点装配焊接工艺 ……… 217

第 9 章 高强钢焊接技术 ………………… 219

9. 1 690 级高强钢焊接技术 ……………… 219

9. 1. 1 技术背景 ………………………… 219

9. 1. 2 国产 S690QL1 钢性能分析 ……… 220

9. 1. 3 690 级高强钢切割工艺试验……… 221

9. 1. 4 690 级高强钢焊接工艺试验……… 222

9. 1. 5 690 级高强钢复杂节点工厂焊接 ……………………………… 229

9. 1. 6 相控阵检测 ……………………… 230

9. 1. 7 本节小结 ………………………… 230

9. 2 高强钢现场仰焊技术 ………………… 230

9. 2. 1 技术背景 ………………………… 230

9. 2. 2 高强钢现场仰焊工艺 …………… 230

9. 2. 3 焊后热处理 ……………………… 231

9. 2. 4 本节小结 ………………………… 232

第 10 章 智能焊接装备及数字化焊接系统 ……………………………… 233

10. 1 智能化焊接机器人在建筑钢结构行业中的应用 ……………………………… 233

10. 1. 1 焊接机器人应用难点 …………… 233

10. 1. 2 焊接机器人类型 ………………… 233

10. 1. 3 焊接机器人工厂应用场景 ……… 235

10. 2 焊接机器人参数化编程技术 ………… 237

10. 2. 1 焊接机器人参数化编程设计 ……………………………… 237

10. 2. 2 焊接机器人参数化编程应用 ……………………………… 240

10. 2. 3 结果分析 ………………………… 242

10. 3 智能焊接机器人上位机软件 ………… 242

10. 3. 1 技术背景 ………………………… 242

10. 3. 2 ArcCtrl 软件总体介绍…………… 242

10. 3. 3 硬件集成控制 …………………… 243

10. 3. 4 免编程免示教技术 ……………… 245

10. 3. 5 焊接工艺数据库及专家系统 ……………………………… 245

10. 3. 6 远程生产管控 …………………… 247

10. 4 三维模型驱动视觉焊接机器人技术 …………………………………… 249

10. 4. 1 技术背景 ………………………… 249

10. 4. 2 技术原理 ………………………… 249

10. 4. 3 本节小结 ………………………… 251

10. 5 三维全景视觉焊接机器人技术 ……… 251

10. 5. 1 技术背景 ………………………… 251

10. 5. 2 大型钢结构件机器人系统集成 ……………………………… 252

10. 5. 3 大型钢结构件智能焊接工艺流程 ……………………………… 252

10. 5. 4 工程实例 ………………………… 254

10. 6 现场焊接机器人装备 ………………… 256

10. 6. 1 技术背景 ………………………… 256

10. 6. 2 焊接技术原理 …………………… 256

10. 6. 3 应用场景 ………………………… 258

10. 6. 4 本节小结 ………………………… 259

10. 7 焊机群控系统 ………………………… 260

10. 7. 1 技术背景 ………………………… 260

10. 7. 2 系统原理及功能 ………………… 260

10. 7. 3 本节小结 ………………………… 266

10. 8 建筑钢结构焊接新技术未来展望 …………………………………… 266

第 11 章 建筑钢结构焊接质量 ………… 268

11. 1 焊接人员资质 ………………………… 268

11. 2 焊接机具与焊缝检测仪器 …………… 268

11. 3 焊接材料 ……………………………… 273

11. 4 焊接环境 ……………………………… 273

11. 5 焊接工艺评定 ………………………… 273

11. 6 焊接工艺控制要点 …………………… 275

11. 6. 1 工件下料与装配 ………………… 275

11. 6. 2 定位焊 …………………………… 277

11. 6. 3 预热和道间温度 ………………… 278

11. 6. 4 焊接过程控制 …………………… 279

11. 6. 5 焊接后热处理 …………………… 281

11. 6. 6 焊后质量检验 …………………… 281

11. 6. 7 焊接缺陷 ………………………… 285

第 12 章 建筑钢结构焊接安全 ………… 295

12. 1 概述 …………………………………… 295

12. 2 钢结构焊接施工中的安全隐患 ……… 295

12. 2. 1 触电隐患 ………………………… 295

12. 2. 2 火灾爆炸隐患 …………………… 296

12. 2. 3 高处坠落隐患 …………………… 296

12. 2. 4 职业病及中毒隐患 ……………… 296

12. 3 钢结构焊接施工的安全防控措施 …………………………………… 298

12. 3. 1 现场 “十不准” 原则…………… 298

12. 3. 2 触电的安全防控措施 …………… 298

12. 3. 3 火灾保障的安全防护措施 ……… 299

12. 3. 4 高处坠落安全防护措施 ………… 299

12. 3. 5 中毒隐患安全防护措施 ………… 300

参考文献 ……………………………………… 301



前言/序言

焊接是通过加热、 加压, 或两者并用, 用或不用填充材料, 使两个 (或以上) 工件产 生原子间结合的加工工艺方法。 焊接应用广泛, 发展历史悠久。 公元前 3000 多年埃及出现 了锻焊技术; 公元前 1000 多年中国的殷商时期采用铸焊制造兵器。


建筑钢结构是指利用钢材作为主要结构材料所构建的建筑体系。 焊接技术是决定建筑钢 结构施工效率和建筑可靠性最为重要的因素之一。 焊接时热量高度集中的瞬时热源输入结构 局部, 使结构材料产生不均匀变形和热状态塑性压缩, 导致构件或结构内部在焊接后产生焊 接变形和残余应力, 削弱焊接接头周边强度或可能影响构件材料的韧性和硬度, 造成各种不 同的破坏机理, 成为困扰工程人员的一大难题。 建筑钢结构往往体量庞大, 工程焊接量巨 大, 一旦产生较大较复杂的焊接变形, 受施工现场的条件限制, 将消耗大量人力物力, 耗费 大量工时, 严重影响工程进度和建设成本。 不合理的焊接工艺或焊接顺序可能导致结构在焊 接后发生脆性断裂, 造成废品。


1928年, 第一部结构钢焊接法规 《建筑结构中熔化焊和气割规则》 由美国焊接学会出 版发行。 1931 年, 由焊接工艺制造全钢结构组成的帝国大厦建成。 我国钢结构行业于 20 世 纪 40 年代引入焊条电弧焊, 50 年代中期从苏联引进埋弧焊接技术。 20 世纪 70 年代以后, 建筑钢结构箱形构件以及中厚板得到广泛使用, 且陆续试验并成功应用实心焊丝和药芯焊丝 CO2 气体保护焊、 埋弧双丝焊、 埋弧三丝焊、 熔嘴电渣焊、 螺柱焊等焊接技术。 2010 年以 后, 机器人焊接技术在建筑钢结构行业逐步推广应用, 从传统的现场示教和离线编程发展到 如今的基于视觉感知的免编程、 免示教智能焊接。 未来, 激光⁃电弧复合焊接、 搅拌摩擦焊 接等绿色高效焊接技术在建筑结构钢焊接中将得到广泛应用, 推动传统钢结构焊接向着 “高精度控形” “低损伤控性” 的先进制造模式转变。


本书第 1 章系统概述了建筑钢结构焊接发展史及焊接特点; 第 2 ~ 4 章主要介绍了焊接 方法与工艺技术、 焊接工艺设计、 焊接应力与变形; 第 5~ 10 章主要介绍了建筑钢结构焊接 新技术, 包括焊接数值模拟技术、 绿色高效埋弧焊技术、 超厚板铸锻件焊接技术、 复杂钢结 构焊接技术、 高强钢焊接技术、 智能焊接装备及数字化焊接系统; 第11、12 章主要介绍了 焊接质量与安全。 本书所阐述的钢结构焊接新技术来源于大量成功的工程实践, 又将其上升 为焊接理论, 实现了认识与实践相结合, 具有极强的先进性和工程实用性。


本书是中建钢构股份有限公司陈振明及其焊接团队杨高阳、 栾公峰、 国贤慧的共同研究 成果, 中建钢构股份有限公司焊接技能大师、 国务院政府特殊津贴获得者李荣清、 邱明辉、 李朋朋出色地完成了大量焊接试验, 为本书内容提供了丰富的焊接工艺数据, 为本书的出版作出了重要贡献。


限于作者的水平, 书中难免有不足之处, 需要在今后的研究工作中不断加以改进和完 善, 敬请读者批评指正。


编者  2024年4月12日


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