焊接作為制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，在航空航天、海洋工程與艦船、水利電力、軌道交通及橋梁建筑等各個(gè)領(lǐng)域都扮演著不可或缺的重要角色，焊接接頭大致分為對(duì)接接頭、搭接接頭、T形接頭、角接接頭和端接接頭幾種基本類型[1]。T形接頭在船舶、橋梁等焊接結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用，根據(jù)焊縫形式可分為角焊縫、部分熔透焊縫和全熔透焊縫。
T形接頭焊縫形式
鑒于目前T形接頭清根熔透焊接工藝存在一定的弊端，結(jié)合部分熔透焊縫（PJP）及全熔透焊縫（CJP）的工藝特點(diǎn)，本文提出“部分全熔透焊縫”（以下簡稱PCJP）焊接質(zhì)量控制方法，以利于實(shí)施免清根及自動(dòng)化焊接工藝，提高焊接質(zhì)量和效率。
2 關(guān)于T形接頭焊縫熔透要求2.1 T形接頭焊縫的應(yīng)用現(xiàn)狀
足夠的焊縫尺寸是保證焊接結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度的前提條件，在工程實(shí)際中，一方面因構(gòu)件焊縫尺寸不足引起的質(zhì)量安全事件時(shí)有發(fā)生；另一方面，過度焊接的現(xiàn)象比較普遍，如可用角焊縫的部位要求采用部分熔透焊縫，可用部分熔透焊縫的部位要求采用全熔透焊縫，過度焊接對(duì)于焊接變形及焊接成本控制不利。T形接頭全熔透焊縫被大量采用，其原因可能有以下兩個(gè)方面：一是相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于T形接頭焊縫要求的規(guī)定不夠明確，設(shè)計(jì)人員在主觀上認(rèn)為全熔透焊縫更可靠；二是從焊接質(zhì)量控制角度，部分熔透焊縫內(nèi)部質(zhì)量的檢測手段及其有效性不如全熔透焊縫，全熔透焊縫要求更有利于控制焊縫內(nèi)部質(zhì)量。
2.2 T形接頭全熔透焊縫的局限性
在焊接工藝實(shí)施中，為實(shí)現(xiàn)全熔透焊接，往往在焊接一側(cè)焊縫后，在另一側(cè)采用碳弧氣刨清根再進(jìn)行焊縫的焊接。碳弧氣刨清根是一種落后的作業(yè)方式，產(chǎn)生的煙塵和噪聲非常大，工作環(huán)境惡劣，形成的焊接坡口一致性差，不利于實(shí)施自動(dòng)化焊接工藝，此外會(huì)顯著增加焊接工作量及焊接變形量。
針對(duì)T形接頭全熔透焊接要求，為提高生產(chǎn)效率，相關(guān)單位開展了免清根熔透焊工藝的研究，采用埋弧焊或深熔聚弧氣體保護(hù)焊，利用其熔深大的工藝特性，可有效提高焊縫根部的熔透性[2-4]。由于免清根熔透焊工藝對(duì)焊接坡口尺寸及焊絲對(duì)中精度要求較高，易在產(chǎn)品批量生產(chǎn)中表現(xiàn)出適應(yīng)性不良現(xiàn)象，造成焊縫合格率低、返修率高等問題。
2.3 T形接頭全熔透焊縫的必要性
全熔透焊接可最大程度地減少焊縫內(nèi)部缺欠，但同時(shí)在很大程度上增加了焊接難度，因此，對(duì)于T形接頭是否有必要進(jìn)行全熔透焊接長期存在意見分歧。張劍峰等[5]對(duì)鋼板梁翼緣與腹板角焊縫是否需要熔透焊進(jìn)行了探討，推薦采用部分熔透的對(duì)接與角接組合焊縫，不推薦全熔透焊縫，以利于工廠機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，提高焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。張華等[6]指出T形接頭在雙面焊接條件下，足夠的焊縫尺寸（包括熔深及焊腳尺寸）可以避免焊縫內(nèi)部焊根處產(chǎn)生疲勞裂紋，焊趾處的疲勞破壞問題應(yīng)是關(guān)注重點(diǎn)。
由于雙側(cè)焊腳的加強(qiáng)作用，當(dāng)焊縫熔深達(dá)到一定值時(shí)，T形接頭焊縫失效模式由焊根轉(zhuǎn)變?yōu)楹钢菏В贿M(jìn)一步提高焊縫熔透率，對(duì)于提升焊接接頭疲勞強(qiáng)度的作用有限。總之，全熔透焊接不是保證T形接頭靜載強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度的必要條件，對(duì)于高承載要求的T形接頭焊縫，需采取必要的技術(shù)措施，保證足夠的焊縫尺寸，限制焊縫內(nèi)部未焊透尺寸，降低焊根處的應(yīng)力集中系數(shù)，避免產(chǎn)生焊根疲勞失效。
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