3.3 热影响区

3.3.1 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ρ_haz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f_0.2的折减程度比抗拉强度f_u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f_0.2的折减系数平均值为0.43，f_u的折减系数平均值为0.62。欧洲规范给出的6061-T6合金f_0.2及f_u的折减系数分别为0.48和0.60。英国规范对f_0.2及f_u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ρ_haz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ρ_haz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ρ_haz值。
3.3.2 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 a 的规定来自欧规。
3.3.3 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。