【答案解析】[解析] 焊接钢结构常采用的焊接方法主要有手工电弧焊、气体保护焊和埋弧焊三种。《钢结构规范》第3.3.8条1款要求手工电弧焊接采用的焊条,其型号应与主体金属力学性能相适应;第2款则要求自动焊或半自动焊采用的焊丝和相应的焊剂应与主体金属力学性能相适应。
这里所谓的与主体金属力学性能相适应,是要求结构工程师在选择焊接材料型号(牌号)时,主要应考虑使焊缝金属的强度和韧性大于主体金属。同时还要考虑低合金高强度结构钢对冷裂缝的敏感性而应选用低氢型焊接材料。重要的结构、承受动力荷载的结构、处于低温环境工作的结构、厚板结构、约束度大的结构等均应选用低氢型或高韧性超低氢型焊接材料。
选用焊接材料时,也要考虑焊接工艺条件如坡口和接头形式、焊后热处理及保护气体种类(气体保护焊常用的气体有氩气、二氧化碳气等)等对焊缝金属力学性能的影响,而选用合适的焊接材料。
当然,焊缝金属的强度也不宜过高,强度过高将导致焊缝金属韧性、塑性及抗裂性下降,影响结构安全。
(1)Q235-B级钢材的抗拉强度最小值为σ
b=375N/mm
2,手工电弧焊用E43型焊条,熔敷金属的抗拉强度σ
b=420N/mm
2,二氧化碳气体保护焊采用ER49-1型实芯焊丝,熔敷金属的抗拉强度σ
2=490N/mm
2;故A、B两项焊接材料选配得当,不是本题的正确答案。
(2)Q345-B级、钢材的抗拉强度最小值σ
b=470N/mm
2,埋弧焊焊接用F48A
0-H08MnA焊剂一焊丝,熔敷金属的抗拉强度σ
b≥480N/mm
2;故C项焊接材料选用得当,也不是本题的正确答案。
(3)Q345-C级钢材埋弧焊焊接采用F48A3-H08MnA焊剂一焊丝,熔敷金属的抗拉强度σ
b≥480N/mm
2,虽然满足大于钢材抗拉强度最小值σ
b=470N/mm
2的要求,但焊剂等级选用过高不经济。根据《建筑钢结构的钢材与焊接材料的选配关系》表8-17-1,Q345-C级钢材埋弧焊焊接选用F48A2-H08MnA焊剂一焊丝即可满足规范要求,故D项的焊接材料选取不当,是本题的正确答案。
[点评] 在焊剂一焊丝型号的代号中,“F”表示焊剂,“48”表示焊缝熔敷金属强度等级,“A”表示试件为焊态下测试的力学性能,“3”表示熔敷金属冲击功试验温度为O℃、-20℃、-30℃、-40℃、-50℃、-60℃时的代表数字(分别用0、2、3、4、5、6代表),也就是说,“3”表示熔敷金属的冲击功符合在-30℃温度下的试验要求。显然,对于一般的钢结构构件而言,这个要求过高。只有需要验算疲劳且在结构工作温度不高-30℃的环境条件下,才要求钢结构的钢材及其焊缝应具有-30℃冲击韧性的合格保证。
建筑钢结构的钢材与焊接材料的选配关系如表8-17-1所示。
| 建筑钢结构的钢材与焊接材料的选配关系表 表8-17-1 |
刚才牌号 | 焊条 | 埋弧焊焊剂和焊丝 | CO2气体保护焊实芯和焊丝 | Q235 | A | E4303 | F4A0-H08A | ER49-1 | B | E4304、E4315 E4316、E4328 | C | E4315、E4316 E4328 | ER50-6 | D | F4A2-H08A | Q345 | A | E5003 | F48A0-H08MnA、F48A0-H10Mn2 | ER49-1 | B | E5003、E5015 E5016、E5018 | ER50-3 | C | E5015、E5016 E5018 | F48A2-H08MnA、F48A2-H10Mn2 | ER50-2 | D | F48A3-H08MnA、F48A3-H10Mn2 | E 供需方协议 | Q390 | A | E5515 E5516 | F55A0-H10Mn2 F55A0-H08MnMoA | ER50-3 | B | C | E5515-D3、(-G) E5516-D3、(-G) | F55A2-H10Mn2、 F55A2-H08MnMoA | D | F55A3-H10Mn2、F55A3-H08MnMoA | ER50-2 | E 供需方协议 | Q420 | A | E5515-D3、(-G) | F55A0-H10Mn2 F55A0-H08MnMoA | ER55-D2 | B | C | E5516-D3、(-G) | F55A2-H10Mn2、F55A2-H08MnMoA | D | F55A3-H10Mn2、F55A3-H08MnMoA | E 供需方协议 | ? |