- GB 50429-2007 铝合金结构设计规范
- 同济大学 现代建筑设计集团上海建筑设计研究院有限公司主编
- 1465字
- 2022-07-15 11:34:55
3.3 热影响区
3.3.1 采用焊接铝合金结构时,必须考虑热影响区材料强度降低带来的不利影响。热影响区范围内强度的折减系数ρhaz应按表3.3.1采用。
表3.3.1 热影响区范围内材料强度的折减系数ρ haz
注:表中数值适用于材料焊接后存放的环境温度大于 10℃,存放时间大于3d的情况。
本条是强制性条文,规定了焊接热影响区的一般设计要求。根据国内外研究资料,对于除O、T4或F状态的铝合金焊接结构,由于热输入的影响,在临近焊缝的区域存在材料强度降低的现象,该区域称为焊接热影响区。焊接热影响效应对焊接结构的承载力将带来非常不利的影响。
热影响区材料强度的降低可采用单一的折减系数ρhaz来考虑,该系数代表热影响区范围内材料强度同母材原始强度的比值。一般来说,热影响区材料的名义屈服强度f0.2的折减程度比抗拉强度fu的折减程度更大一些。根据同济大学所完成的采用MIG和TIG焊接工艺,母材为6061-T6合金的对接焊缝硬度试验,得到的折减系数平均值为0.59,由拉伸试验得到的f0.2的折减系数平均值为0.43,fu的折减系数平均值为0.62。欧洲规范给出的6061-T6合金f0.2及fu的折减系数分别为0.48和0.60。英国规范对f0.2及fu的折减不作区分,6061-T6合金的热影响区折减系数取0.50。由此可见,对于6061-T6合金,试验结果同欧规和英规的规定符合较好。因缺乏其他合金材料的试验数据,并由于英规的规定比欧规偏于安全,故表3.3.1中6×××系列合金及5083合金的ρhaz主要根据英规的规定值给出。在10℃以上的环境温度下至少存放3d的要求,是保证材料有最低限度的自然时效。
3×××合金在焊接后强度折减非常严重,根据工程经验焊接后热影响区的强度仅能达到初始强度的20%,因此表3.3.1中3003及3004合金的ρhaz取0.20。建议3×××系列合金不宜采用焊接连接。
对于表3.3.1未列出的其他材料,可由试验或参考其他国家设计规范确定其ρhaz值。
3.3.2 热影响区范围应符合下列规定:
1 当板件端部距焊缝边缘长度小于3bhaz 时,热影响区(图3.3.2)扩展至板件尽端。
图3.3.2 焊接热影响区范围
bhaz为板件的焊接热影响区宽度
2 采用熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)和钨极惰性气体保护电弧焊(TIG焊)焊接连接的6×××系列热处理合金或5×××系列冷加工硬化合金,热影响区宽度bhaz应符合表3.3.2的规定。
表3.3.2 热影响区宽度bhaz
注:1 α为参数;α=1+(T1-60)/120。
2 表中t为焊接件的平均厚度。当焊接件厚度相差超过一倍时,bhaz值应根据硬度试验结果确定。
本条规定了铝合金结构焊接热影响区的范围。
1 规定了对接焊缝和几种角焊缝连接的热影响区范围,因缺乏相关研究资料,对较厚焊件热影响区沿厚度方向的分布,偏保守地一律取热影响区边界垂直于焊件表面。
2 本条规定主要依据同济大学完成的对接焊缝连接试验结果,该结果稍大于欧规的规定。对于采用6061-T6合金的对接焊缝连接,当采用MIG焊接工艺时,随焊件厚度增大,热影响区范围也随之增大;采用TIG焊接工艺的焊件,其热影响区范围和同厚度的采用MIG焊接工艺的焊件基本相同,因此本条规定同样适用于MIG焊和TIG焊。由于试验焊件的最大厚度为16mm,因此仅规定了厚度在16mm以内焊件的热影响区范围。对于厚度超过16mm的焊件,实际应用中如需采用,可根据硬度试验结果确定。当退火温度较高时,热影响区的范围会随之增大,增大系数α的规定来自欧规。
3.3.3 在连接计算中,应对焊件强度进行折减;在构件承载力计算中,应对截面进行折减。
本条规定了铝合金结构中考虑焊接热影响效应的设计计算方法。
在焊缝连接计算中,需要校核热影响区范围内的应力不得超过其强度设计值,因此通常采用强度折减的方法来考虑热影响效应。在焊接构件承载力计算中,热影响区范围内材料强度降低带来的不利影响,通常采用将热影响区范围内材料强度取值同母材,但对截面进行折减的方法来考虑。