焊縫余高（英文名稱：reinforcement; excess weld metal）,是焊接工藝中形成的金屬凸起部分，其作用具有雙重性。一方面，余高通過保溫和緩冷作用促進(jìn)焊縫晶粒細(xì)化，減少焊接應(yīng)力，同時(shí)收集氣孔等焊接缺陷；另一方面，過高的余高會(huì)導(dǎo)致焊趾處幾何突變，引發(fā)應(yīng)力集中和疲勞裂紋擴(kuò)展，試驗(yàn)表明有余高的設(shè)備疲勞壽命比打磨處理設(shè)備縮短2.0-2.5倍。中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB150和JGJ18-2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》對余高的允許范圍作出明確規(guī)定，要求鋼筋電弧焊焊縫余高應(yīng)平緩過渡，搭接焊余高需滿足主筋直徑0.3倍厚度要求。國外規(guī)范更強(qiáng)調(diào)通過打磨提升防腐性能，重要設(shè)備建議削平余高至母材平齊以提高接頭強(qiáng)度。

一、焊縫余高定義與作用

焊縫余高是指焊縫表面超出母材表面的高度，具體定義為焊縫表面兩焊趾連線上的金屬高度?。余高具有雙重作用：

1.積極作用?：在焊接過程中起保溫和緩冷作用，促進(jìn)焊縫晶粒細(xì)化，減少焊接應(yīng)力，同時(shí)能收集氣孔等焊接缺陷?。對于多層焊，后焊焊道對前一焊道起到保溫、緩冷與回火作用，余高相當(dāng)于對最外層焊道提供了保護(hù)?。

2.負(fù)面影響?：過高的余高會(huì)導(dǎo)致焊趾處幾何突變，引發(fā)應(yīng)力集中和疲勞裂紋擴(kuò)展。試驗(yàn)表明有余高的設(shè)備疲勞壽命比打磨處理設(shè)備縮短2.0-2.5倍?。余高區(qū)域存在顯著的焊接殘余應(yīng)力梯度，其峰值應(yīng)力可達(dá)材料屈服強(qiáng)度的1.2倍?。

焊縫余高的存在會(huì)對焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.減小焊縫有效截面積：焊縫余高會(huì)使焊縫的有效截面積減小，從而降低焊接接頭的強(qiáng)度。在承受交變載荷的情況下，接頭的疲勞強(qiáng)度會(huì)明顯降低。

2.影響美觀度：在外觀要求較高的產(chǎn)品中，焊縫余高會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的美觀度，降低產(chǎn)品的質(zhì)量和市場競爭力。

3.應(yīng)力集中：焊縫余高的存在會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象的產(chǎn)生，特別是在焊趾部位，會(huì)大大增加裂紋產(chǎn)生的可能性。

4.液體泄漏：對于密封性要求較高的焊接結(jié)構(gòu)，焊縫余高可能會(huì)導(dǎo)致液體泄漏，從而影響結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。

5.電化學(xué)腐蝕：在某些腐蝕環(huán)境下，焊縫余高可能會(huì)成為腐蝕的熱點(diǎn)，導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的腐蝕加速。

二、焊縫余高標(biāo)準(zhǔn)要求

1.通用標(biāo)準(zhǔn)要求

?GB150標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定：

動(dòng)載荷結(jié)構(gòu)?：承受動(dòng)載荷的焊接接頭(如橋梁、機(jī)械部件)，焊縫余高值應(yīng)趨于零值，甚至要求打磨平滑?。

不同焊接方法要求

三、焊縫余高控制方法

1.工藝參數(shù)控制

焊接線能量調(diào)整?：

檢查焊接線能量是否合適,一般用焊接接頭的酸蝕樣來檢查。一是檢查內(nèi)外焊縫的重合量的程度，二是檢查焊道腰部的寬窄。

線能量大，不僅僅是熔深大,而且焊縫余高也大，如不開坡口或U形槽,焊縫余高就更大。這是因?yàn)楹附泳€能量越大，單位時(shí)間內(nèi)熔化的焊絲必然增加。

?焊絲選擇?

焊頭位置調(diào)整?：

特殊控制技術(shù)

四、影響焊縫余高的關(guān)鍵因素

1.焊接參數(shù)因素

2.其他影響因素

五、不同行業(yè)的特殊要求

壓力容器

橋梁鋼結(jié)構(gòu)

建筑鋼結(jié)構(gòu)

六、焊縫余高檢測方法

為了確保焊接質(zhì)量，需要對焊縫余高進(jìn)行檢測。常用的焊縫余高檢測方法包括：

1.目視檢測：目視檢測是最常用的焊縫余高檢測方法之一。通過觀察焊縫表面的顏色、質(zhì)地、大小等特征，可以初步判斷焊縫余高的存在及其大小。目視檢測需要一定的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平。

2.接觸檢測：接觸檢測是指通過觸摸焊縫表面，感受其平滑度和凸起程度來判斷焊縫余高的大小。這種方法需要一定的經(jīng)驗(yàn)和手感。

3.儀器檢測：儀器檢測包括一些專用的測量儀器，如激光測距儀、超聲波測厚儀等，可以精確地測量焊縫余高的高度和大小。這種方法需要一定的設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)。

4.無損檢測：無損檢測是指在不破壞焊接結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行檢測的方法，如射線探傷、超聲波探傷等。這些方法可以檢測出焊縫余高的存在及其大小，同時(shí)還可以檢測出其他潛在的缺陷。這種方法需要一定的設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)。

焊縫余高的存在對超聲波探傷有影響,有助于我們選擇合適的探頭,掌握區(qū)分非缺陷波的方法,提高缺陷定位的準(zhǔn)確性。在工作中，對于要求比較高的焊縫，根據(jù)實(shí)際需要也可將余高磨平、直接在焊縫上進(jìn)行檢測。

常用檢測工具

檢測技術(shù)分類

七、工程實(shí)踐建議

為了控制焊縫余高的產(chǎn)生，具體可以采取以下措施：

1.優(yōu)化焊接工藝：根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的焊接電流、電弧電壓、焊接速度等參數(shù)，以減小焊縫余高的產(chǎn)生。同時(shí)，注意保持穩(wěn)定的焊接速度和焊條擺動(dòng)幅度，以保持熔池金屬的流動(dòng)穩(wěn)定性。

2.操作技巧：操作人員應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)，掌握正確的操作技巧，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致焊縫余高的產(chǎn)生。例如，注意保持穩(wěn)定的起弧和收弧動(dòng)作，避免在焊縫起始和結(jié)束處產(chǎn)生過高的小段凸起。

3.預(yù)熱和層間溫度控制：對于一些高碳鋼等材料，進(jìn)行預(yù)熱和層間溫度控制可以減小材料在焊接過程中的應(yīng)力應(yīng)變，從而減小焊縫余高的產(chǎn)生。

4.合理選擇焊接材料：選擇合適的焊接材料可以減小熔池金屬的收縮率，從而減小焊縫余高的產(chǎn)生。

5.剛性固定：對于一些易于產(chǎn)生焊縫余高的部位，可以采用剛性固定方法，如夾具、支撐等來限制金屬的移動(dòng)，從而控制焊縫余高的形成。

九、焊縫余高的修復(fù)

對于已經(jīng)形成的焊縫余高，可以根據(jù)實(shí)際情況采取以下修復(fù)方法：

1.打磨修復(fù)：對于一些較小且凸起不嚴(yán)重的焊縫余高，可以采用砂輪、砂紙等進(jìn)行打磨修復(fù)。這種方法簡單易行，但要注意不要過度打磨導(dǎo)致母材損傷。

2.補(bǔ)焊修復(fù)：對于一些較大且凸起嚴(yán)重的焊縫余高，可以采用補(bǔ)焊方法進(jìn)行修復(fù)。首先將凸起部分清除干凈，然后重新進(jìn)行焊接。補(bǔ)焊時(shí)要注意選擇合適的填充材料和焊接工藝參數(shù)，以保證修復(fù)質(zhì)量。

通過綜合應(yīng)用上述控制方法和標(biāo)準(zhǔn)要求，可有效保證焊縫質(zhì)量，避免因余高不當(dāng)導(dǎo)致的應(yīng)力集中、疲勞壽命降低等問題。焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度，在很大程度上取決于構(gòu)件應(yīng)力集中情況。如果焊接構(gòu)件有應(yīng)力集中，在受到循環(huán)載荷條件下，焊接結(jié)構(gòu)普遍會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的斷裂破壞。焊縫幾何尺寸及焊接過程中產(chǎn)生的各種缺陷是產(chǎn)生應(yīng)力集中的主要原因。

對于光滑焊件，焊接缺陷是影響疲勞強(qiáng)度的主要原因，對于有余高焊件，余高的高度是影響疲勞強(qiáng)度的主要原因，實(shí)際應(yīng)變測量和有限元計(jì)算都表明，焊趾部位是應(yīng)力集中區(qū)，應(yīng)力集中的強(qiáng)度和余高間有線性關(guān)系。

焊縫余高的要求和處理辦法是確保焊接質(zhì)量的重要措施之一，通過合理控制焊接參數(shù)、優(yōu)化焊接工藝、控制焊接速度、選擇合適的焊接材料，并定期檢測和修正焊縫余高，可以有效地減小焊縫余高，確保焊接件的使用性能和安全性。