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八、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)接接頭角接接頭及T字形接頭搭接接頭焊接接頭形式(一)焊接接頭形式1PPT課件八、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)接接頭角接接頭及T字形接頭搭接接頭焊接接頭(a)對(duì)接接頭;(b)角接接頭;(c)搭接接頭圖4-50焊接接頭的三種形式受熱均勻,受力對(duì)稱(chēng),便于無(wú)損檢測(cè),焊接質(zhì)量容易得到保證。1、對(duì)接接頭
兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中面處于同一平面或同一弧面內(nèi)進(jìn)行焊接的接頭。最常用的焊接結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)用2PPT課件(a)對(duì)接接頭;(b)角接接頭;(c)搭接接頭受結(jié)構(gòu)不連續(xù),承載后受力狀態(tài)不如對(duì)接接頭,應(yīng)力集中比較嚴(yán)重,且焊接質(zhì)量也不易得到保證。2.角接接頭和T型接頭結(jié)構(gòu)兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中面相互垂直或相交成某一角度進(jìn)行焊接的接頭。兩構(gòu)件成T字形焊接在一起的接頭,叫T型接頭。角接接頭和T字接頭都形成角焊縫。特點(diǎn)某些特殊部位:接管、法蘭、夾套、管板和凸緣的焊接等。應(yīng)用3PPT課件結(jié)構(gòu)不連續(xù),承載后受力狀態(tài)不如對(duì)接接頭,應(yīng)力集中2.角接接頭3.搭接接頭主要用于加強(qiáng)圈與殼體、支座墊板與器壁以及凸緣與容器的焊接。兩個(gè)相互連接零件在接頭處有部分重合在一起,中面相互平行,進(jìn)行焊接的接頭。屬于角焊縫,與角接接頭一樣,在接頭處結(jié)構(gòu)明顯不連續(xù),承載后接頭部位受力情況較差。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)用4PPT課件3.搭接接頭主要用于加強(qiáng)圈與殼體、支座墊板與器壁以及凸緣焊接坡口——為保證全熔透和焊接質(zhì)量,減少焊接變形,施焊前,一般將焊件連接處預(yù)先加工成各種形狀。不同的焊接坡口,適用于不同的焊接方法和焊件厚度。(二)坡口形式
Ⅰ形V型單邊V形U形J形基本坡口形狀組合形狀坡口形狀5PPT課件焊接坡口——(二)坡口形式Ⅰ形V型單邊V形U形J形基本坡圖4-51坡口的基本形式特例:一般接頭應(yīng)開(kāi)設(shè)坡口,而搭接接頭無(wú)需開(kāi)坡口即可焊接。J型U型單邊V型V型I型6PPT課件圖4-51坡口的基本形式特例:一般接頭應(yīng)開(kāi)設(shè)坡口,圖4-52雙V形坡口7PPT課件圖4-52雙V形坡口7PPT課件(三)壓力容器焊接接頭分類(lèi)圓筒部分的縱向接頭(多層包扎容器層板層縱向接頭除外)、球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭、各類(lèi)凸形封頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接管與殼體對(duì)接連接的接頭。目的為對(duì)口錯(cuò)邊量、熱處理、無(wú)損檢測(cè)、焊縫尺寸等方面有針對(duì)性地提出不同的要求,GB150根據(jù)位置,根據(jù)該接頭所連接兩元件的結(jié)構(gòu)類(lèi)型以及應(yīng)力水平,把接頭分成A、B、C、D四類(lèi),如圖4-47。A類(lèi)8PPT課件(三)壓力容器焊接接頭分類(lèi)圓筒部分的縱向接頭(多層包扎容器層圖4-53壓力容器焊接接頭分類(lèi)必須掌握9PPT課件圖4-53壓力容器焊接接頭分類(lèi)必須掌握9PPT課件殼體部分的環(huán)向接頭、錐形封頭小端與接管連接的接頭、長(zhǎng)頸法蘭與接管連接的接頭。但已規(guī)定為A、C、D類(lèi)的焊接接頭除外。平蓋、管板與圓筒非對(duì)接連接的接頭,法蘭與殼體、接管連接的接頭,內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭。接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭。但已規(guī)定為A、B類(lèi)的焊接接頭除外。D類(lèi)C類(lèi)B類(lèi)10PPT課件殼體部分的環(huán)向接頭、錐形封頭小端與接管連接的接平蓋、管板與圓焊接接頭分類(lèi)的原則僅根據(jù)焊接接頭在容器所處的位置而不是按焊接接頭的結(jié)構(gòu)形式分類(lèi),所以,在設(shè)計(jì)焊接接頭形式時(shí),應(yīng)由容器的重要性、設(shè)計(jì)條件以及施焊條件等確定焊接結(jié)構(gòu)。這樣,同一類(lèi)別的焊接接頭在不同的容器條件下,就可能有不同的焊接接頭形式。注意11PPT課件焊接接頭分類(lèi)的原則僅根據(jù)焊接接頭在容器所處的位置而不是按焊接易于保證焊接質(zhì)量,所有的縱向及環(huán)向焊接接頭、凸形封頭上的拼接焊接接頭,必須采用對(duì)接接頭外,其它位置的焊接結(jié)構(gòu)也應(yīng)盡量采用對(duì)接接頭。(四)壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則1、盡量采用對(duì)接接頭角焊縫,改用對(duì)接焊縫[圖54(a)改為(b)和(c)]。減小了應(yīng)力集中,方便了無(wú)損檢測(cè),有利于保證接頭的內(nèi)部質(zhì)量。舉例12PPT課件易于保證焊接質(zhì)量,所有的縱向及環(huán)向焊接接頭、凸形封頭上的拼接圖4-54容器接管的角接和對(duì)接(a)(b)(c)13PPT課件圖4-54容器接管的角接和對(duì)接(a)(b)(c)13P2、盡量采用全熔透的結(jié)構(gòu),不允許產(chǎn)生未熔透缺陷選擇合適的坡口形式,如雙面焊;當(dāng)容器直徑較小,且無(wú)法從容器內(nèi)部清根時(shí),應(yīng)選用單面焊雙面成型的對(duì)接接頭,如用氬弧焊打底,或采用帶墊板的坡口等。指基體金屬和焊縫金屬局部未完全熔合而留下空隙的現(xiàn)象。未熔透導(dǎo)致脆性破壞的起裂點(diǎn),在交變載荷作用下,它也可能誘發(fā)疲勞破壞。未熔透改進(jìn)14PPT課件2、盡量采用全熔透的結(jié)構(gòu),不允許產(chǎn)生未熔透缺陷選擇合適的盡可能采用等厚度焊接,對(duì)于不等厚鋼板的對(duì)接,應(yīng)將較厚板按一定斜度削薄過(guò)渡,然后再進(jìn)行焊接,以避免形狀突變,減緩應(yīng)力集中程度。一般當(dāng)薄板厚度δ2不大于10mm,兩板厚度差超過(guò)3mm;或當(dāng)薄板厚度δ2大于10mm,兩板厚度差超過(guò)薄板的30%,或超過(guò)5mm時(shí),均需按圖4-55的要求削薄厚板邊緣。3、盡量減少焊縫處的應(yīng)力集中接頭常常是脆性破壞和疲勞破壞的起源處,因此,在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)必須盡量減少應(yīng)力集中。措施15PPT課件盡可能采用等厚度焊接,對(duì)于不等厚鋼板的對(duì)接,應(yīng)將較厚板按一定圖4-55板厚不等時(shí)的對(duì)接接頭16PPT課件圖4-55板厚不等時(shí)的對(duì)接接頭16PPT課件①盡量減少填充金屬量;②保證熔透,避免產(chǎn)生各種焊接缺陷;③便于施焊,改善勞動(dòng)條件;④減少焊接變形和殘余變形量,對(duì)較厚元件焊接應(yīng)盡量選用沿厚度對(duì)稱(chēng)的坡口形式,如X形坡口等。(五)壓力容器常用焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容選擇合適的焊縫坡口,方便焊材(焊條或焊絲)伸入坡口根部,以保證全熔透。坡口選擇因素17PPT課件①盡量減少填充金屬量;(五)壓力容器常用焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容縱、環(huán)焊縫必須采用對(duì)接接頭。對(duì)接接頭的坡口形式可分為不開(kāi)坡口(又稱(chēng)齊邊坡口)、V形坡口、X形坡口、單U形坡口和雙U形坡口等數(shù)種,應(yīng)根據(jù)筒體或封頭厚度、壓力高低、介質(zhì)特性及操作工況選擇合適的坡口形式。1、筒體、封頭及其相互間連接的焊接結(jié)構(gòu)一般采用角接焊和搭接焊,具體的焊接結(jié)構(gòu)與容器的強(qiáng)度和安全性有關(guān)。有多種接頭形式,涉及是否開(kāi)坡口、單面焊與雙面焊、熔透與不熔透等問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)壓力、介質(zhì)、溫度、是否需要考慮交變載荷與疲勞問(wèn)題等來(lái)選擇合理的焊接結(jié)構(gòu)。2、接管與殼體及補(bǔ)強(qiáng)圈間的焊接結(jié)構(gòu)18PPT課件縱、環(huán)焊縫必須采用對(duì)接接頭。1、筒體、封頭及其相互間連接的焊圖4-56不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)(c)19PPT課件圖4-56不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)(c)1(a)圖:?jiǎn)蚊婧附咏Y(jié)構(gòu),適用于內(nèi)徑小于600mm、盛裝無(wú)腐蝕性介質(zhì)的接管與殼體之間的焊接,接管厚度應(yīng)小于6mm;(b)圖:最常用的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)之一,為全熔透結(jié)構(gòu)。適用于具備從內(nèi)部清根及施焊條件、殼體厚度在4~25mm、接管厚度大于等于0.5倍殼體厚度的情況;(c)圖:在(b)的基礎(chǔ)上,將接管內(nèi)徑邊角處倒圓,可用于疲勞、低溫及有較大溫度梯度的操作工況。不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)中低壓容器不需另作補(bǔ)強(qiáng)的小直徑接管用得最多的焊接結(jié)構(gòu),接管與殼體間隙應(yīng)小于3mm,否則易產(chǎn)生裂紋或其它焊接缺陷。圖4-5620PPT課件(a)圖:?jiǎn)蚊婧附咏Y(jié)構(gòu),適用于內(nèi)徑小于600mm、盛裝無(wú)圖(b):承受低溫、疲勞及溫度梯度較大工況的容器,保證接管根部及補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)側(cè)焊縫熔透。圖4-57帶補(bǔ)強(qiáng)圈的接管焊接結(jié)構(gòu)要求盡量與補(bǔ)強(qiáng)處的殼體貼合緊密,焊接結(jié)構(gòu)力求完善合理。但只能采用塔接和角接,難于保證全熔透,也無(wú)法進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),因而焊接質(zhì)量不易保證。坡口大間隙小角度,利于焊條伸入到底,減少焊接工作量圖(a):一般要求的容器,即非低溫、無(wú)交變載荷的容器21PPT課件圖(b):承受低溫、疲勞及溫度梯度較大工況的容器,帶補(bǔ)強(qiáng)圈的圖4-57帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)22PPT課件圖4-57帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)22PP圖(a):適用于接管內(nèi)徑小于或等于100mm的場(chǎng)合;圖(b)和(c):適用于殼體厚度δn≤16mm的碳素鋼和碳錳鋼,或δn≤25mm的奧氏體不銹鋼容器。其中圖(b)的接管內(nèi)徑應(yīng)小于或等于50mm,厚度
δnt≤6mm。圖(c)的接管內(nèi)徑應(yīng)大于50mm,且小于或等于150mm,厚度δnt>6mm。圖4-57安放式接管的焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)拘束度低、焊縫截面小、較易進(jìn)行射線檢測(cè)等。23PPT課件圖(a):適用于接管內(nèi)徑小于或等于100mm的場(chǎng)合;安放式接圖4-58安放式接管與殼體的焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)(c)24PPT課件圖4-58安放式接管與殼體的焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)((a)(b)屬于整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的一種,適用于承受交變載荷、低溫和大溫度梯度等較苛刻的工況。(a)圖:適用于球形封頭或橢圓形封頭中心部位的接管與封頭的連接,且封頭厚度δn≤50mm。嵌入式接管的焊接結(jié)構(gòu)圖4-59嵌入式接管與封頭的焊接結(jié)構(gòu)25PPT課件(a)(b)屬于整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的一種,適用于承受交變載荷、低圖4-60凸緣與殼體的角接焊接結(jié)構(gòu)(b)(a)(c)環(huán)與殼體應(yīng)緊貼內(nèi)徑側(cè)應(yīng)允許進(jìn)行內(nèi)部填角焊
凸緣與殼體的焊接結(jié)構(gòu)1)角焊連接:連接不承受脈動(dòng)載荷的容器凸緣與殼體,如圖4-60所示。2)對(duì)接連接:連接壓力較高或要求全熔透的容器凸緣與殼體,如圖4-61。26PPT課件圖4-60凸緣與殼體的角接焊接結(jié)構(gòu)(b)(a)(c)圖4-61凸緣與殼體的對(duì)接焊接結(jié)構(gòu)K≥6mm(a)K≥6mm(b)(c)(d)27PPT課件圖4-61凸緣與殼體的對(duì)接焊接結(jié)構(gòu)K≥6mmK≥6m九、壓力試驗(yàn)(一)目的目的考慮缺陷對(duì)壓力容器安全性的影響。在制造完畢后或定期檢驗(yàn)時(shí),都要進(jìn)行壓力試驗(yàn)。內(nèi)容液壓試驗(yàn)氣壓試驗(yàn)?zāi)蛪涸囼?yàn)氣密性試驗(yàn)壓力試驗(yàn)28PPT課件九、壓力試驗(yàn)(一)目的目的考慮缺陷對(duì)壓力容器安全性的影響。內(nèi)以?xún)?nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)行“試漏”。1、耐壓試驗(yàn)在超設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行的液壓(或氣壓)試驗(yàn)內(nèi)壓容器試驗(yàn)?zāi)康模涸诔O(shè)計(jì)壓力下,考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開(kāi)裂造成滲漏,檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。
外壓容器試驗(yàn)?zāi)康模簷z查是否存在穿透性缺陷。方法:原因外壓下,容器中的缺陷受壓應(yīng)力的作用,不可能發(fā)生開(kāi)裂,且外壓臨界失穩(wěn)壓力主要與容器的幾何尺寸、制造精度有關(guān),跟缺陷無(wú)關(guān)。29PPT課件以?xún)?nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)行“試漏”。1、耐壓試驗(yàn)在超設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行的液對(duì)密封性要求高的容器在強(qiáng)度合格后進(jìn)行的泄漏檢查。在等于或低于設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行的氣壓試驗(yàn)。2、氣密性試驗(yàn)(二)試驗(yàn)壓力及應(yīng)力校核液壓試驗(yàn)——用水。水的壓縮系數(shù)比氣體要小得多,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。氣壓試驗(yàn)——用氣體。因結(jié)構(gòu)或支承等原因,不能向容器內(nèi)充灌水或其它液體,或運(yùn)行條件不允許殘留液體時(shí)才用氣壓試驗(yàn)。耐壓試驗(yàn)30PPT課件對(duì)密封性要求高的容器在強(qiáng)度合格后進(jìn)行的泄漏檢查。在等于或低于1、液壓試驗(yàn)溫度:考慮韌脆轉(zhuǎn)變溫度>5℃:碳素鋼、16MnR和正火15MnVR>15℃:其它低合金鋼制容器水質(zhì):奧氏體不銹鋼,氯離子含量控制在25mg/L以?xún)?nèi),并在試驗(yàn)后立即將水漬清除干凈。(氯離子能破壞其表面鈍化膜)當(dāng)各元件(圓筒、封頭、接管、法蘭及緊固件等)所用材料不同時(shí),應(yīng)取各元件材料許用應(yīng)力比[σ]/[σ]t的最小值。試驗(yàn)壓力:內(nèi)壓容器31PPT課件1、液壓試驗(yàn)溫度:考慮韌脆轉(zhuǎn)變溫度水質(zhì):當(dāng)各元件(圓筒、無(wú)須考慮溫度修正,因?yàn)橐詢(xún)?nèi)壓代替外壓進(jìn)行試驗(yàn),已將工作時(shí)趨于閉合狀態(tài)的器壁和焊縫中缺陷改以“張開(kāi)”狀態(tài)接受檢驗(yàn)。外壓容器和真空容器試驗(yàn)壓力:夾套容器夾套容器是由內(nèi)筒和夾套組成的多腔壓力容器,各腔的設(shè)計(jì)壓力通常是不同的,應(yīng)在圖樣上分別注明內(nèi)筒和夾套的試驗(yàn)壓力值。內(nèi)筒為外壓容器:按外壓容器確定試驗(yàn)壓力;內(nèi)筒為內(nèi)壓容器:按內(nèi)壓容器確定試驗(yàn)壓力。32PPT課件無(wú)須考慮溫度修正,因?yàn)橐詢(xún)?nèi)壓代替外壓進(jìn)行試驗(yàn),已將工作時(shí)趨于在確定了夾套試驗(yàn)壓力后,還必須校核內(nèi)筒在該試驗(yàn)壓力下的穩(wěn)定性。如不能滿(mǎn)足外壓穩(wěn)定性要求,則在作夾套的液壓試驗(yàn)時(shí),必須同時(shí)在內(nèi)筒保持一定的壓力,以確保夾套試壓時(shí)內(nèi)筒的穩(wěn)定性。夾套:按內(nèi)壓容器確定試驗(yàn)壓力。注意:33PPT課件在確定了夾套試驗(yàn)壓力后,還必須校核內(nèi)筒在該試驗(yàn)壓力下的穩(wěn)定性為使液壓試驗(yàn)時(shí)容器材料處于彈性狀態(tài),在壓力試驗(yàn)前必須按下式校核試驗(yàn)時(shí)筒體的薄膜應(yīng)力σT。液壓試驗(yàn)應(yīng)力校核34PPT課件為使液壓試驗(yàn)時(shí)容器材料處于彈性狀態(tài),在壓力試驗(yàn)前必須按下式校氣壓試驗(yàn)較液壓試驗(yàn)危險(xiǎn),故試驗(yàn)壓力比液壓試驗(yàn)低,容器上的對(duì)接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)。2、氣壓試驗(yàn)氣體:干燥潔凈的空氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w,溫度:≥15℃內(nèi)壓容器外壓容器和真空容器氣壓試驗(yàn)應(yīng)力校核[σ]/[σ]t的取值要求同液壓試驗(yàn)。35PPT課件氣壓試驗(yàn)較液壓試驗(yàn)危險(xiǎn),故試驗(yàn)壓力比液壓試驗(yàn)低,容器上的對(duì)接注意:氣密性試驗(yàn)的危險(xiǎn)性大,應(yīng)在液壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行。在進(jìn)行氣密性試驗(yàn)前,應(yīng)將容器上的安全附件裝配齊全。3、氣密性試驗(yàn)規(guī)定介質(zhì)為易燃或毒性程度為極度、高度危害或設(shè)計(jì)上不允許有微量泄漏(如真空度要求較高時(shí))的壓力容器,必須進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。氣密性試驗(yàn)壓力大小視容器上是否配置安全泄放裝置而定。若容器上沒(méi)有安全泄放裝置,其氣密性試驗(yàn)壓力值一般取設(shè)計(jì)壓力的1.0倍;但若容器上設(shè)置了安全泄放裝置,為保證安全泄放裝置的正常工作,其氣密性試驗(yàn)壓力值應(yīng)低于安全閥的開(kāi)啟壓力或爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力,建議取容器最高工作壓力的1.0倍。36PPT課件注意:氣密性試驗(yàn)的危險(xiǎn)性大,應(yīng)在液壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行。3、氣密八、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)接接頭角接接頭及T字形接頭搭接接頭焊接接頭形式(一)焊接接頭形式37PPT課件八、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)接接頭角接接頭及T字形接頭搭接接頭焊接接頭(a)對(duì)接接頭;(b)角接接頭;(c)搭接接頭圖4-50焊接接頭的三種形式受熱均勻,受力對(duì)稱(chēng),便于無(wú)損檢測(cè),焊接質(zhì)量容易得到保證。1、對(duì)接接頭
兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中面處于同一平面或同一弧面內(nèi)進(jìn)行焊接的接頭。最常用的焊接結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)用38PPT課件(a)對(duì)接接頭;(b)角接接頭;(c)搭接接頭受結(jié)構(gòu)不連續(xù),承載后受力狀態(tài)不如對(duì)接接頭,應(yīng)力集中比較嚴(yán)重,且焊接質(zhì)量也不易得到保證。2.角接接頭和T型接頭結(jié)構(gòu)兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中面相互垂直或相交成某一角度進(jìn)行焊接的接頭。兩構(gòu)件成T字形焊接在一起的接頭,叫T型接頭。角接接頭和T字接頭都形成角焊縫。特點(diǎn)某些特殊部位:接管、法蘭、夾套、管板和凸緣的焊接等。應(yīng)用39PPT課件結(jié)構(gòu)不連續(xù),承載后受力狀態(tài)不如對(duì)接接頭,應(yīng)力集中2.角接接頭3.搭接接頭主要用于加強(qiáng)圈與殼體、支座墊板與器壁以及凸緣與容器的焊接。兩個(gè)相互連接零件在接頭處有部分重合在一起,中面相互平行,進(jìn)行焊接的接頭。屬于角焊縫,與角接接頭一樣,在接頭處結(jié)構(gòu)明顯不連續(xù),承載后接頭部位受力情況較差。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)用40PPT課件3.搭接接頭主要用于加強(qiáng)圈與殼體、支座墊板與器壁以及凸緣焊接坡口——為保證全熔透和焊接質(zhì)量,減少焊接變形,施焊前,一般將焊件連接處預(yù)先加工成各種形狀。不同的焊接坡口,適用于不同的焊接方法和焊件厚度。(二)坡口形式
Ⅰ形V型單邊V形U形J形基本坡口形狀組合形狀坡口形狀41PPT課件焊接坡口——(二)坡口形式Ⅰ形V型單邊V形U形J形基本坡圖4-51坡口的基本形式特例:一般接頭應(yīng)開(kāi)設(shè)坡口,而搭接接頭無(wú)需開(kāi)坡口即可焊接。J型U型單邊V型V型I型42PPT課件圖4-51坡口的基本形式特例:一般接頭應(yīng)開(kāi)設(shè)坡口,圖4-52雙V形坡口43PPT課件圖4-52雙V形坡口7PPT課件(三)壓力容器焊接接頭分類(lèi)圓筒部分的縱向接頭(多層包扎容器層板層縱向接頭除外)、球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭、各類(lèi)凸形封頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接管與殼體對(duì)接連接的接頭。目的為對(duì)口錯(cuò)邊量、熱處理、無(wú)損檢測(cè)、焊縫尺寸等方面有針對(duì)性地提出不同的要求,GB150根據(jù)位置,根據(jù)該接頭所連接兩元件的結(jié)構(gòu)類(lèi)型以及應(yīng)力水平,把接頭分成A、B、C、D四類(lèi),如圖4-47。A類(lèi)44PPT課件(三)壓力容器焊接接頭分類(lèi)圓筒部分的縱向接頭(多層包扎容器層圖4-53壓力容器焊接接頭分類(lèi)必須掌握45PPT課件圖4-53壓力容器焊接接頭分類(lèi)必須掌握9PPT課件殼體部分的環(huán)向接頭、錐形封頭小端與接管連接的接頭、長(zhǎng)頸法蘭與接管連接的接頭。但已規(guī)定為A、C、D類(lèi)的焊接接頭除外。平蓋、管板與圓筒非對(duì)接連接的接頭,法蘭與殼體、接管連接的接頭,內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭。接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭。但已規(guī)定為A、B類(lèi)的焊接接頭除外。D類(lèi)C類(lèi)B類(lèi)46PPT課件殼體部分的環(huán)向接頭、錐形封頭小端與接管連接的接平蓋、管板與圓焊接接頭分類(lèi)的原則僅根據(jù)焊接接頭在容器所處的位置而不是按焊接接頭的結(jié)構(gòu)形式分類(lèi),所以,在設(shè)計(jì)焊接接頭形式時(shí),應(yīng)由容器的重要性、設(shè)計(jì)條件以及施焊條件等確定焊接結(jié)構(gòu)。這樣,同一類(lèi)別的焊接接頭在不同的容器條件下,就可能有不同的焊接接頭形式。注意47PPT課件焊接接頭分類(lèi)的原則僅根據(jù)焊接接頭在容器所處的位置而不是按焊接易于保證焊接質(zhì)量,所有的縱向及環(huán)向焊接接頭、凸形封頭上的拼接焊接接頭,必須采用對(duì)接接頭外,其它位置的焊接結(jié)構(gòu)也應(yīng)盡量采用對(duì)接接頭。(四)壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則1、盡量采用對(duì)接接頭角焊縫,改用對(duì)接焊縫[圖54(a)改為(b)和(c)]。減小了應(yīng)力集中,方便了無(wú)損檢測(cè),有利于保證接頭的內(nèi)部質(zhì)量。舉例48PPT課件易于保證焊接質(zhì)量,所有的縱向及環(huán)向焊接接頭、凸形封頭上的拼接圖4-54容器接管的角接和對(duì)接(a)(b)(c)49PPT課件圖4-54容器接管的角接和對(duì)接(a)(b)(c)13P2、盡量采用全熔透的結(jié)構(gòu),不允許產(chǎn)生未熔透缺陷選擇合適的坡口形式,如雙面焊;當(dāng)容器直徑較小,且無(wú)法從容器內(nèi)部清根時(shí),應(yīng)選用單面焊雙面成型的對(duì)接接頭,如用氬弧焊打底,或采用帶墊板的坡口等。指基體金屬和焊縫金屬局部未完全熔合而留下空隙的現(xiàn)象。未熔透導(dǎo)致脆性破壞的起裂點(diǎn),在交變載荷作用下,它也可能誘發(fā)疲勞破壞。未熔透改進(jìn)50PPT課件2、盡量采用全熔透的結(jié)構(gòu),不允許產(chǎn)生未熔透缺陷選擇合適的盡可能采用等厚度焊接,對(duì)于不等厚鋼板的對(duì)接,應(yīng)將較厚板按一定斜度削薄過(guò)渡,然后再進(jìn)行焊接,以避免形狀突變,減緩應(yīng)力集中程度。一般當(dāng)薄板厚度δ2不大于10mm,兩板厚度差超過(guò)3mm;或當(dāng)薄板厚度δ2大于10mm,兩板厚度差超過(guò)薄板的30%,或超過(guò)5mm時(shí),均需按圖4-55的要求削薄厚板邊緣。3、盡量減少焊縫處的應(yīng)力集中接頭常常是脆性破壞和疲勞破壞的起源處,因此,在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)必須盡量減少應(yīng)力集中。措施51PPT課件盡可能采用等厚度焊接,對(duì)于不等厚鋼板的對(duì)接,應(yīng)將較厚板按一定圖4-55板厚不等時(shí)的對(duì)接接頭52PPT課件圖4-55板厚不等時(shí)的對(duì)接接頭16PPT課件①盡量減少填充金屬量;②保證熔透,避免產(chǎn)生各種焊接缺陷;③便于施焊,改善勞動(dòng)條件;④減少焊接變形和殘余變形量,對(duì)較厚元件焊接應(yīng)盡量選用沿厚度對(duì)稱(chēng)的坡口形式,如X形坡口等。(五)壓力容器常用焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容選擇合適的焊縫坡口,方便焊材(焊條或焊絲)伸入坡口根部,以保證全熔透。坡口選擇因素53PPT課件①盡量減少填充金屬量;(五)壓力容器常用焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容縱、環(huán)焊縫必須采用對(duì)接接頭。對(duì)接接頭的坡口形式可分為不開(kāi)坡口(又稱(chēng)齊邊坡口)、V形坡口、X形坡口、單U形坡口和雙U形坡口等數(shù)種,應(yīng)根據(jù)筒體或封頭厚度、壓力高低、介質(zhì)特性及操作工況選擇合適的坡口形式。1、筒體、封頭及其相互間連接的焊接結(jié)構(gòu)一般采用角接焊和搭接焊,具體的焊接結(jié)構(gòu)與容器的強(qiáng)度和安全性有關(guān)。有多種接頭形式,涉及是否開(kāi)坡口、單面焊與雙面焊、熔透與不熔透等問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)壓力、介質(zhì)、溫度、是否需要考慮交變載荷與疲勞問(wèn)題等來(lái)選擇合理的焊接結(jié)構(gòu)。2、接管與殼體及補(bǔ)強(qiáng)圈間的焊接結(jié)構(gòu)54PPT課件縱、環(huán)焊縫必須采用對(duì)接接頭。1、筒體、封頭及其相互間連接的焊圖4-56不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)(c)55PPT課件圖4-56不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)(c)1(a)圖:?jiǎn)蚊婧附咏Y(jié)構(gòu),適用于內(nèi)徑小于600mm、盛裝無(wú)腐蝕性介質(zhì)的接管與殼體之間的焊接,接管厚度應(yīng)小于6mm;(b)圖:最常用的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)之一,為全熔透結(jié)構(gòu)。適用于具備從內(nèi)部清根及施焊條件、殼體厚度在4~25mm、接管厚度大于等于0.5倍殼體厚度的情況;(c)圖:在(b)的基礎(chǔ)上,將接管內(nèi)徑邊角處倒圓,可用于疲勞、低溫及有較大溫度梯度的操作工況。不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)中低壓容器不需另作補(bǔ)強(qiáng)的小直徑接管用得最多的焊接結(jié)構(gòu),接管與殼體間隙應(yīng)小于3mm,否則易產(chǎn)生裂紋或其它焊接缺陷。圖4-5656PPT課件(a)圖:?jiǎn)蚊婧附咏Y(jié)構(gòu),適用于內(nèi)徑小于600mm、盛裝無(wú)圖(b):承受低溫、疲勞及溫度梯度較大工況的容器,保證接管根部及補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)側(cè)焊縫熔透。圖4-57帶補(bǔ)強(qiáng)圈的接管焊接結(jié)構(gòu)要求盡量與補(bǔ)強(qiáng)處的殼體貼合緊密,焊接結(jié)構(gòu)力求完善合理。但只能采用塔接和角接,難于保證全熔透,也無(wú)法進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),因而焊接質(zhì)量不易保證。坡口大間隙小角度,利于焊條伸入到底,減少焊接工作量圖(a):一般要求的容器,即非低溫、無(wú)交變載荷的容器57PPT課件圖(b):承受低溫、疲勞及溫度梯度較大工況的容器,帶補(bǔ)強(qiáng)圈的圖4-57帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)58PPT課件圖4-57帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)22PP圖(a):適用于接管內(nèi)徑小于或等于100mm的場(chǎng)合;圖(b)和(c):適用于殼體厚度δn≤16mm的碳素鋼和碳錳鋼,或δn≤25mm的奧氏體不銹鋼容器。其中圖(b)的接管內(nèi)徑應(yīng)小于或等于50mm,厚度
δnt≤6mm。圖(c)的接管內(nèi)徑應(yīng)大于50mm,且小于或等于150mm,厚度δnt>6mm。圖4-57安放式接管的焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)拘束度低、焊縫截面小、較易進(jìn)行射線檢測(cè)等。59PPT課件圖(a):適用于接管內(nèi)徑小于或等于100mm的場(chǎng)合;安放式接圖4-58安放式接管與殼體的焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)(c)60PPT課件圖4-58安放式接管與殼體的焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)((a)(b)屬于整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的一種,適用于承受交變載荷、低溫和大溫度梯度等較苛刻的工況。(a)圖:適用于球形封頭或橢圓形封頭中心部位的接管與封頭的連接,且封頭厚度δn≤50mm。嵌入式接管的焊接結(jié)構(gòu)圖4-59嵌入式接管與封頭的焊接結(jié)構(gòu)61PPT課件(a)(b)屬于整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的一種,適用于承受交變載荷、低圖4-60凸緣與殼體的角接焊接結(jié)構(gòu)(b)(a)(c)環(huán)與殼體應(yīng)緊貼內(nèi)徑側(cè)應(yīng)允許進(jìn)行內(nèi)部填角焊
凸緣與殼體的焊接結(jié)構(gòu)1)角焊連接:連接不承受脈動(dòng)載荷的容器凸緣與殼體,如圖4-60所示。2)對(duì)接連接:連接壓力較高或要求全熔透的容器凸緣與殼體,如圖4-61。62PPT課件圖4-60凸緣與殼體的角接焊接結(jié)構(gòu)(b)(a)(c)圖4-61凸緣與殼體的對(duì)接焊接結(jié)構(gòu)K≥6mm(a)K≥6mm(b)(c)(d)63PPT課件圖4-61凸緣與殼體的對(duì)接焊接結(jié)構(gòu)K≥6mmK≥6m九、壓力試驗(yàn)(一)目的目的考慮缺陷對(duì)壓力容器安全性的影響。在制造完畢后或定期檢驗(yàn)時(shí),都要進(jìn)行壓力試驗(yàn)。內(nèi)容液壓試驗(yàn)氣壓試驗(yàn)?zāi)蛪涸囼?yàn)氣密性試驗(yàn)壓力試驗(yàn)64PPT課件九、壓力試驗(yàn)(一)目的目的考慮缺陷對(duì)壓力容器安全性的影響。內(nèi)以?xún)?nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)行“試漏”。1、耐壓試驗(yàn)在超設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行的液壓(或氣壓)試驗(yàn)內(nèi)壓容器試驗(yàn)?zāi)康模涸诔O(shè)計(jì)壓力下,考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開(kāi)裂造成滲漏,檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。
外壓容器試驗(yàn)?zāi)康模簷z查是否存在穿透性缺陷。方法:原因外壓下,容器中的缺陷受壓應(yīng)力的作用,不可能發(fā)生開(kāi)裂,且外壓臨界失穩(wěn)壓力主要與容器的幾何尺寸、制造精度有關(guān),跟缺陷無(wú)關(guān)。65PPT課件以?xún)?nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)行“試漏”。1、耐壓試驗(yàn)在超設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行的液對(duì)密封性要求高的容器在強(qiáng)度合格后進(jìn)行的泄漏檢查。在等于或低于設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行的氣壓試驗(yàn)。2、氣密性試驗(yàn)(二)試驗(yàn)壓力及應(yīng)力校核液壓試驗(yàn)——用水。水的壓縮系數(shù)比氣體要小得多,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。氣壓試驗(yàn)——用氣體。因結(jié)構(gòu)或支承等原因,不能向容器內(nèi)充灌水或其它液體,或運(yùn)行條件不允許殘留液體時(shí)才用氣壓試驗(yàn)。耐壓試驗(yàn)66PPT課件對(duì)密封
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