斜T形接头角焊缝尺寸判定浅析

章增粮， 马敬清

(山东核电设备制造有限公司，山东 海阳 265118)

0 引 言

角焊缝是一种在实际工程中广泛应用的焊接结构，往往运行在高温、高压、腐蚀等恶劣的工况下，极易产生缺陷。由于角焊缝向母材金属过渡较急剧，导致接头在外力作用下力线扭曲很大，应力分布极不均匀，在其根部和过渡处易产生很大的应力集中。角焊缝需要具有足够的尺寸，以保证接头具有足够的强度。

由于角焊缝在设备结构中所处的位置特殊，再加上角焊缝一般只进行目视检测，特别是角焊缝在目视检测过程的受空间限制，造成对角焊缝质量评价困难，有时甚至成为焊接接头或整个焊接结构质量的重要影响因素。因此，检测判定角焊缝尺寸质量对于设备安全稳定性具有很重要的意义。

1 斜T形接头角焊缝介绍

在焊接结构中存在一类特殊的角接形式为斜T形接头，由《钢结构焊接规范》(AWS D1.1)[1]可知，一般将零件接头的夹角大于100°或小于80°的T 形接头定义为斜T形接头,斜T形接头必须符合图1所示。

图1 斜T形接头焊接要求

斜T形接头角焊缝尺寸一般包括焊脚尺寸和有效焊缝厚度(焊喉)两个方面。角焊缝尺寸对于相等焊脚的角焊缝，系在焊缝横截面内的最大内接等腰直角三角形的边长。对于不等焊脚的角焊缝，则为角焊缝横截面内的最大直角三角形的边长。注：当一构件与另一构件所成角度大于105°时，焊脚长度(尺寸)不如有效焊缝厚度重要，有效焊缝厚度为焊缝强度的控制因素。

2 斜T形角焊缝焊脚尺寸判定

角焊缝的强度取决于焊缝厚度；然而，对于作业实践来说，角焊缝的焊脚尺寸是更为实用而能够测量尺寸。一般情况下，对于60～80°锐角中的焊缝和大于100°钝角中的焊缝，产品技术图纸应该注明斜T形接头焊缝所要求的焊脚尺寸，以满足所需的有效焊缝厚度。当图纸文件没有明确表明斜T形接头角焊缝焊脚尺寸时，根据《钢结构焊接规范》(AWS D1.1)，我们可以采用等效角焊缝系数进行计算，获得理论斜T形接头角焊缝尺寸，与所测量结果进行比较从而判定斜T形角焊缝质量。

斜T形接头角焊缝的理论焊脚尺寸，可利用角焊缝等效焊脚尺寸系数进行计算。二面角为60～135°的等效角焊缝系数(假设根部间隙为0)见表1。当根部间隙等于或大于2 mm，但不超过5 mm时，这一数值必须直接加到焊脚尺寸上。

例如，斜T形接头，角度为75°，根部间隙为2 mm。要求斜T形接头角焊接的强度与角度为90°、焊脚尺寸为8 mm 者相等(产品技术图纸规定)，求该斜T形接头角焊缝的理论焊脚尺寸。

(1)从表1中查得75°的系数：0.86；

表1 斜T形接头角焊缝等效焊脚尺寸系数

(2)无根部间隙情况下，斜T形接头等效焊脚尺寸：W=0.86×8= 6.9 mm；

(3)根部间隙：2 mm；

(4)要求的斜T形接头角焊缝焊脚尺寸：W=6.9+2=8.9 mm；

(5)取整为实用尺寸：W= 9.0 mm。

3 斜T形角焊缝有效焊缝厚度计算

角度为60～80°以及角度大于100°的斜T形接头的有效焊缝厚度，必须取从接头根部至焊缝面的最短距离。当需要记录斜T形角焊缝的有效焊缝厚度(不考虑焊缝表面凹凸度时，即为有效焊喉)，在角焊缝横断面内部、作最大的内接直角三角形，从接头根部的起点到该直角，三角形斜边的垂直距离。这一尺寸是建立在假设根部间隙为0的基础上的。角焊缝根部至角焊缝面之间的最短距离。为了得出有效焊缝厚度尺寸，我们可以据图2，推导从接头根部至焊缝面的距离公式即斜T形角焊缝有效焊缝厚度(在此没有考虑根部间隙，角焊缝是等腰的)。

图2

Wn=B×sinα

(1)

(2)

将式(1)代入式(2)，得

(3)

如果考虑根部间隙(Rn)，只要最后将公式的分子修改为“Wn-Rn”即可，有效焊缝厚度可按下述计算：

当2 mm <根部间隙≤5 mm 时，用公式：

(4)

当根部间隙 <2 mm时，用式(3)。

斜T形角焊缝的实测焊脚尺寸(Wn)系从接头一侧表面至对侧焊趾的垂直距离，Rn为两部件间根部的间隙。如果有间隙的话,斜T形接头的最小焊缝尺寸对于斜T 形接头，如图1a～图1c所示的最小焊缝尺寸,必须符合表2 的规定。

表2

②周期荷载结构的最小尺寸为 5 mm。

4 结 论

斜T形接头角焊缝理论焊脚尺寸，可以通过给定的角焊缝(90°)焊脚尺寸与斜T形角焊缝等效焊脚尺寸系数进行换算，再考虑实测的组对间隙，与实测焊脚尺寸进行比较，从而判定斜T形角焊缝尺寸质量。

当需要记录斜T形角焊缝有效焊缝厚度(E)来判定斜T形角焊缝尺寸质量时，在考虑根部间隙的情况下,根据实测的焊脚尺寸及二面角通过以下公式计算得出：

在判定斜T形角焊缝尺寸时，需注意不要遗漏组对间隙值，最小角焊缝尺寸还必须符合表2的规定。