陜西科技大學(xué)科目期末考試復(fù)習(xí)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)ppt之4.3.8

4.3常規(guī)設(shè)計(jì)4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四章壓力容器設(shè)計(jì)CHAPTERⅣDesignofPressureVessels1

4.1概述

4.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

4.3常規(guī)設(shè)計(jì)

4.4分析設(shè)計(jì)

4.5疲勞分析

4.6壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)展

4.3.3封頭設(shè)計(jì)4.3.4密封裝置設(shè)計(jì)4.3.5開(kāi)孔和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

4.3.6支座和檢查孔4.3.7安全泄放裝置4.3.2圓筒設(shè)計(jì)4.3.1概述4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.3.9壓力試驗(yàn)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)2過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、焊接接頭形式對(duì)接接頭角接接頭及T字形接頭搭接接頭焊接接頭形式4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3（a）對(duì)接接頭；（b）角接接頭；（c）搭接接頭圖4-44焊接接頭的三種形式受熱均勻，受力對(duì)稱，便于無(wú)損檢測(cè)，焊接質(zhì)量容易得到保證。1．對(duì)接接頭結(jié)構(gòu)：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。特點(diǎn)：應(yīng)用：最常用的焊接結(jié)構(gòu)形式。4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4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：4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53．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。結(jié)構(gòu)：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。特點(diǎn)：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。應(yīng)用：4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6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4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-45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4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8雙V形坡口由兩個(gè)V形坡口和一個(gè)I形坡口組合而成圖4-46雙V形坡口4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9三、壓力容器焊接接頭分類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)類型以及應(yīng)力水平，把接頭分成A、B、C、D四類，如圖4-47。

A類：4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-47壓力容器焊接接頭分類4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須掌握4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11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類的焊接接頭除外。B類：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。C類：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類的焊接接頭除外。D類：4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12焊接接頭分類的原則僅根據(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，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：4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13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48（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：4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14圖4-48容器接管的角接和對(duì)接4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)（a）（b）（c）4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)152．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)4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16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4-49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：4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-49板厚不等時(shí)的對(duì)接接頭4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18①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：4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19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)一般只能采用角接焊和搭接焊，具體的焊接結(jié)構(gòu)還與容器的強(qiáng)度和安全性要求有關(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)壓力高低、介質(zhì)特性、是否低溫、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)。下面介紹常用的幾種結(jié)構(gòu)。2.接管與殼體及補(bǔ)強(qiáng)圈間的焊接結(jié)構(gòu)4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-50不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)(a)(b)(c)4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21（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。（1）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。4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22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。（2）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4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4-51帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管焊接結(jié)構(gòu)（a）（b）4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24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。（3）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。4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-52安放式接管與殼體的焊接結(jié)構(gòu)（a）（b）（c）4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26（a）（b）過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)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。（4）嵌入式接管的焊接結(jié)構(gòu)4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4-53嵌入式接管與封頭的焊接結(jié)構(gòu)4.3.8

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4-54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

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