過(guò)程裝備制造課件

過(guò)程裝備焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Designofweldedstructure

6.1過(guò)程裝備焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

1、總的設(shè)計(jì)要求焊接結(jié)構(gòu)總的設(shè)計(jì)要求是結(jié)構(gòu)整體或各部分在使用過(guò)程中不應(yīng)產(chǎn)生致命的破壞，并達(dá)到所要求的使用性能。

2、焊接接頭的設(shè)計(jì)原則

①合理選擇接頭型式

②焊縫填充金屬應(yīng)盡量少

③合理選擇破口角度、鈍邊高、根部間隙等結(jié)構(gòu)尺寸，使之有利于坡口加工和焊透，以最大限度地減少焊接缺陷。

④按等強(qiáng)度要求，接頭的強(qiáng)度應(yīng)不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的強(qiáng)度下限值。

⑤焊縫外形應(yīng)盡量連續(xù)、圓滑過(guò)渡，以減少應(yīng)力集中。2壓力容器焊縫形式及分類不同類別的焊縫的要求注：1.A，B類焊縫的射線探傷按GB-3323-87《鋼熔化焊對(duì)接接頭探傷射線照相和質(zhì)量等級(jí)》進(jìn)行，檢查結(jié)果對(duì)100%探傷的，I級(jí)的為合格，局部探傷的II級(jí)的為合格2.A，B類焊縫的超聲波探傷按GB-1152-81《鍋爐及壓力容器對(duì)接焊縫超聲波探傷》進(jìn)行，檢查結(jié)果對(duì)100%探傷的，I級(jí)的為合格，局部探傷的II級(jí)的為合格3.相鄰?fù)搀w的A類焊縫間的距離化工容器與設(shè)備的常用的焊接結(jié)構(gòu)1容器主體的焊接接頭1.容器主體的焊接接頭1.1不等厚板對(duì)接結(jié)構(gòu)1.容器主體的焊接接頭1.2筒體與平封頭的焊接結(jié)構(gòu)1.容器主體的焊接接頭1.3筒體與凸形封頭的連接1.4襯里的焊接結(jié)構(gòu)2.接管與殼體的焊接接頭2.接管與殼體的焊接接頭2.1無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈非全熔透焊縫的T型接頭2.接管與殼體的焊接接頭2.2無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈全熔透焊縫的T型接頭2.接管與殼體的焊接接頭2.3有補(bǔ)強(qiáng)圈的T型接頭2.接管與殼體的焊接接頭2.4嵌入式接管焊接結(jié)構(gòu)2.接管與殼體的焊接接頭2.5安放式接管焊接結(jié)構(gòu)2.接管與殼體的焊接接頭2.6襯里容器接管與主體的焊接結(jié)構(gòu)3.凸緣與管嘴的焊接接頭3.凸緣與管嘴的焊接接頭3.1凸緣的角焊縫連接3.2凸緣的對(duì)接焊縫連接3.凸緣與管嘴的焊接接頭3.3小直徑凸緣和接管的焊接接頭3.凸緣與管嘴的焊接接頭3.4管嘴的焊接接頭4.接管與法蘭的焊接接頭5.管板與筒體及管子的焊接接頭5.管板與筒體及管子的焊接接頭5.1管板兼做法蘭時(shí)與筒體的連接5.2管板不兼做法蘭時(shí)與筒體的連接5.管板與筒體及管子的焊接接頭5.3管板與管子的焊接形式5.4強(qiáng)度張加密封焊5.5強(qiáng)度焊加貼張6.筒體與夾套連接的焊接結(jié)構(gòu)6.1筒體與夾套不可拆連接的焊接結(jié)構(gòu)6.筒體與夾套連接的焊接結(jié)構(gòu)6.2不可拆夾套底部結(jié)構(gòu)6.筒體與夾套連接的焊接結(jié)構(gòu)6.3可拆式夾套結(jié)構(gòu)6.4可拆式夾套底部結(jié)構(gòu)7.容器支座及其與主體的連接7.容器支座及其與主體的連接7.1臥式容器支座7.容器支座及其與主體的連接7.2支承式支座7.容器支座及其與主體的連接7.3懸掛式支座7.容器支座及其與主體的連接7.4裙式支座7.容器支座及其與主體的連接7.5球型容器支座7.容器支座及其與主體的連接7.5球型容器支座和拉桿7.容器支座及其與主體的連接7.5球型容器裙式支座8.多層容器的焊接結(jié)構(gòu)8.多層容器的焊接結(jié)構(gòu)8.1多層等厚圓筒的連接焊縫8.多層容器的焊接結(jié)構(gòu)8.2有不銹鋼內(nèi)筒的多層圓筒間的連接8.多層容器的焊接結(jié)構(gòu)8.2厚度不等的多層圓筒間的連接8.多層容器的焊接結(jié)構(gòu)8.3多層圓筒與厚度不等的單層圓筒的連接8.多層容器的焊接結(jié)構(gòu)8.4半球型封頭與圓筒的連接8.多層容器的焊接結(jié)構(gòu)8.5其他形式封頭與圓筒的連接8.多層容器的焊接結(jié)構(gòu)8.6法蘭與多層筒節(jié)連接時(shí)的接頭位置8.多層容器的焊接結(jié)構(gòu)8.7多層圓筒與接管的連接

焊接變形與應(yīng)力

Stressandreformofwelding3.1焊接應(yīng)力與變形的基本概念

1.按應(yīng)力的分布范圍2.根據(jù)結(jié)構(gòu)中的空間位置焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因及分類

1焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因及分類23.根據(jù)應(yīng)力與焊縫的相對(duì)位置4.根據(jù)應(yīng)力產(chǎn)生、作用的時(shí)間5.根據(jù)應(yīng)力形成原因

焊接變形產(chǎn)生原因及分類

11.自由變形：當(dāng)金屬物體溫度發(fā)生變化，或發(fā)生了相變，其尺寸和形狀就要發(fā)生變化，如果這種變化沒(méi)有受到外界的阻礙而自由的進(jìn)行。單位長(zhǎng)度的自由變形量：焊接變形產(chǎn)生原因及分類

22.外觀變形：當(dāng)金屬物在溫度變化過(guò)程中受到阻礙，不能完全的自由變形，把能表現(xiàn)出來(lái)的這部分變形，稱為外觀變形。3.內(nèi)部變形：把未表現(xiàn)出來(lái)的那部分變形，稱為內(nèi)部變形；

焊接殘余變形的基本類型

縱向橫向收縮變形角變形、彎曲變形和波浪變形桿件的均勻加熱和冷卻過(guò)程中的變形和應(yīng)力

簡(jiǎn)化假定：

1.金屬材料的性參數(shù)是與溫度變化無(wú)關(guān)的參數(shù)

2.金屬的相變溫度很高，不考慮組織應(yīng)力

3.材料屈服極限與溫度變化關(guān)系不同拘束條件下桿件均勻加熱、冷卻時(shí)的變形和應(yīng)力

1.桿件在無(wú)拘束條件下桿件均勻加熱、冷卻時(shí)的變形和應(yīng)力

2.桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時(shí)皆不能自由變形的變形和應(yīng)力

2.桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時(shí)皆不能自由變形的變形和應(yīng)力2.桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時(shí)皆不能自由變形的變形和應(yīng)力3.桿件在拘束條件為加熱時(shí)不能自由膨脹，冷卻時(shí)能自由收縮是的變形和應(yīng)力

3.桿件在拘束條件為加熱時(shí)不能自由膨脹，冷卻時(shí)能自由收縮是的變形和應(yīng)力3.桿件在拘束條件為加熱時(shí)不能自由膨脹，冷卻時(shí)能自由收縮是的變形和應(yīng)力3.長(zhǎng)板條（長(zhǎng)寬比>>4~5）在不均勻溫度場(chǎng)作用下變形和應(yīng)力假定：1.單向應(yīng)力2.線熱源，厚度方向上溫度是均勻的3.截面保持平面長(zhǎng)板條在中心加熱引起的縱向收縮變形和應(yīng)力長(zhǎng)板條非對(duì)稱加熱引起的變形和應(yīng)力長(zhǎng)板條冷卻后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和變形殘余應(yīng)力的分布是：焊縫及近焊縫區(qū)域受到拉應(yīng)力，常達(dá)以后隨遠(yuǎn)離焊縫依次是壓應(yīng)力，拉應(yīng)力，形成三個(gè)正負(fù)相間的應(yīng)力分布區(qū)。4.焊接殘余變形

縱向收縮變形及產(chǎn)生的彎曲變形縱向收縮變形結(jié)論

縱向收縮量的計(jì)算1.單層焊的縱向收縮量：

F—構(gòu)件截面積

L—構(gòu)件長(zhǎng)度

--焊縫截面積2.多層焊的收縮量：焊接方法CO2焊埋弧焊手工焊材料低碳鋼低碳鋼奧氏體鋼K10.0430.071~0.0760.048~0.0570.076縱向引起彎曲變形結(jié)論橫向收縮變形及其產(chǎn)生的撓曲變形對(duì)接接頭橫向變形的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)丁字接頭及搭接接頭橫向收縮橫向收縮變形結(jié)論

橫向引起彎曲變形

橫向引起彎曲變形與焊縫到焊件形心的距離成正比角變形1.焊縫橫向收縮引起的彎曲角變形

2.焊縫金屬收縮引起的傾斜角變形對(duì)接接頭角變形丁字接頭和搭接接頭的角變形波浪變形

原因：薄板在承受壓應(yīng)力，當(dāng)其中的壓應(yīng)力達(dá)到-臨界應(yīng)力，薄板將出現(xiàn)波浪變形失去承載能力，稱之為失穩(wěn)。錯(cuò)邊變形

原因：主要是焊接過(guò)程中對(duì)接邊的熱量不平衡，裝配不善會(huì)造成錯(cuò)邊5.預(yù)防和矯正焊接殘余變形的方法1.合理設(shè)計(jì)：1.選用對(duì)稱截面的結(jié)構(gòu)，焊縫布置對(duì)稱，在設(shè)計(jì)時(shí)，安排焊縫盡可能使焊縫對(duì)稱于截面的中性軸1.合理設(shè)計(jì)2.合理的選擇焊縫的尺寸和形式：在保證結(jié)構(gòu)的承載能力的條件下，盡量采用較小的焊縫尺寸3.盡可能減少焊縫的數(shù)量：用型鋼代替鋼板，用斷續(xù)焊代替連續(xù)焊2.工藝措施1.正確的確定裝配、焊接順序不正確的裝配次序：工字構(gòu)件，先丁字，然后在裝另一塊蓋板，焊后仍有較大的撓度丁字

工字

正確應(yīng)該是，先點(diǎn)固成工字，然后焊接，注意次序2.工藝措施2.選擇適當(dāng)?shù)氖┖复涡蚝头较?/p>

原則：反變形法定義：構(gòu)件在焊前預(yù)制成與變形方向相反的變形，這種方法可以防止彎曲變形，和角變形。剛性固定法在無(wú)反變形的情況下，將構(gòu)件加以固定來(lái)限制焊接變形，（在焊法蘭盤上），防止角變形和波浪變形較好合理的選擇焊接的方法和焊接規(guī)范選擇線能量較低的焊接方法，采用多層焊代替單層焊矯正殘余變形的方法1.機(jī)械矯正法：將變形的構(gòu)件中的尺寸較短的部分通過(guò)機(jī)械力作用，使之產(chǎn)生塑性延展變形，而恢復(fù)和達(dá)到形狀的要求，可以利用螺旋、氣動(dòng)、液壓的器具來(lái)加外力矯正殘余變形的方法2.火焰矯正法：利用火焰加熱時(shí)產(chǎn)生的局部壓縮變形使較長(zhǎng)部分在冷卻后縮短來(lái)消除變形（不適用于具有晶間腐蝕傾向的不銹鋼和淬硬傾向較大的鋼材）6.焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力分布

1.縱向應(yīng)力的分布1.縱向應(yīng)力的分布

橫向應(yīng)力的分布

橫向應(yīng)力的分布

橫向應(yīng)力的分布厚板中的殘余應(yīng)力分布封閉焊縫中的殘余應(yīng)力分布組織應(yīng)力[相變應(yīng)力]焊接殘余應(yīng)力的影響1.對(duì)靜載強(qiáng)度的影響

2.對(duì)機(jī)械加工精度的影響原因：焊件在不經(jīng)過(guò)焊后消應(yīng)力處理，內(nèi)部存在著相互平衡的應(yīng)力，當(dāng)進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，如切削掉焊件的一部分承受殘余應(yīng)力金屬，則焊件會(huì)重新變形（二次變形）以使殘余應(yīng)力重新分布來(lái)保持平衡，焊件不斷的切削，就會(huì)不斷的變形，加工精度難以保證焊接殘余應(yīng)力的影響3對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響（研究不夠充分）4對(duì)應(yīng)力腐蝕的影響原因：拉應(yīng)力和介質(zhì)、腐蝕共同作用下產(chǎn)生裂紋的一種現(xiàn)象，拉應(yīng)力越大，發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的時(shí)間越早。5對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響結(jié)論：在靜載下，焊件經(jīng)過(guò)一次加載，卸載后，以后再次加載，只要其大小不超過(guò)前一次，殘余應(yīng)力不再起作用，外載也不影響焊件內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布7.焊接殘余應(yīng)力的調(diào)節(jié)及消除措施1.調(diào)節(jié)殘余應(yīng)力的措施1.1設(shè)計(jì)措施:設(shè)計(jì)上減小焊接應(yīng)力的核心是正確布置焊縫，以避免應(yīng)力疊加設(shè)計(jì)原則工藝措施工藝原則消除殘余應(yīng)力的措施注：振動(dòng)法的優(yōu)點(diǎn)，從應(yīng)力消除效果看，振動(dòng)法比用同樣大小的靜載拉伸效果好，且具有設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)廉，處理成本低，時(shí)間短，無(wú)高溫回火的金屬氧化問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。8.焊接殘余應(yīng)力的測(cè)定1.應(yīng)力測(cè)定方法的分類按其對(duì)結(jié)構(gòu)的是否破壞來(lái)分

按測(cè)試原理分應(yīng)力釋放法原理：利用構(gòu)件在機(jī)加工后應(yīng)力部分釋放，回產(chǎn)生變形來(lái)重新分布應(yīng)力來(lái)達(dá)到平衡，利用應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系來(lái)求出應(yīng)力。屬于此法的有切條法，車削法，刨削法，套孔法，小孔法。應(yīng)力釋放法1.切條法：將待測(cè)焊件劃分幾個(gè)區(qū)域，在各區(qū)待測(cè)點(diǎn)上貼應(yīng)變片或加工機(jī)械引申計(jì)的標(biāo)距孔然后測(cè)原始讀數(shù)，然后切斷，然后在讀數(shù)根據(jù)

可以算出應(yīng)力。應(yīng)力釋放法2.車削法：此法多用于測(cè)圓柱零件堆焊后的殘余應(yīng)力分布應(yīng)力釋放法3.小孔法：是應(yīng)力破壞性最小的一種，原理是：在應(yīng)力場(chǎng)中鉆一個(gè)小孔，應(yīng)力平衡受到破壞，鉆孔周圍的應(yīng)力重新調(diào)整，測(cè)得孔附近的應(yīng)變片的變化，可用彈性力學(xué)推算小孔處的應(yīng)力。應(yīng)力釋放法4.套孔法：采用套料鉆或管形電火花加工環(huán)形孔來(lái)釋放應(yīng)力，在孔內(nèi)預(yù)先貼上應(yīng)變片，可以算出表面殘余應(yīng)力，切削深度為[0.6~0.8]D，破壞性不大。X射線衍射法原理：晶體在應(yīng)力的作用下，原子間距發(fā)生變化，其變化與應(yīng)力大小成正比，當(dāng)用X射線，以掠角入射到晶體表面時(shí)，如果能滿足2dSin=n，則X射線在反射方向因干涉而加強(qiáng)缺點(diǎn)：

焊接接頭的強(qiáng)度計(jì)算

Intensitycalculationofweldingjoint

1.焊接接頭的應(yīng)力集中1應(yīng)力集中的概念1.1定義由于焊接的形狀和焊縫布置的特點(diǎn)，焊接接頭工作應(yīng)力的分布是不均勻的，其最大應(yīng)力比平均應(yīng)力值高，這種情況稱應(yīng)力集中。1.2表達(dá)式：焊接接頭中存在應(yīng)力集中的影響因素①焊接工藝缺陷、冶金缺陷、夾渣、氣孔、咬邊、未焊透均會(huì)引起應(yīng)力集中、其中咬邊、未焊透較為嚴(yán)重。②不合理的焊縫外形。不同焊縫形狀會(huì)引起不同程度的應(yīng)力集中。③接頭型式：不同接頭型式引起應(yīng)力集中不同。④制造過(guò)程中的缺陷。⑤焊接殘余應(yīng)力。2.電弧焊焊接接頭的應(yīng)力分布1對(duì)接接頭的應(yīng)力分布

①對(duì)接接頭的焊縫形狀產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，因而引起不同的應(yīng)力分布，在焊縫與母材的過(guò)渡處引起應(yīng)力集中，最大應(yīng)力集中部位在焊趾。②應(yīng)力集中系數(shù)：對(duì)接接頭的應(yīng)力分布2①對(duì)接接頭的焊縫形狀產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，因而引起不同的應(yīng)力分布，在焊縫與母材的過(guò)渡處引起應(yīng)力集中，最大應(yīng)力集中部位在焊趾。②應(yīng)力集中系數(shù)：丁字接頭（十字接頭）的應(yīng)力分布

十字接頭有熔透和未熔透兩種①未熔透的十字接頭，在焊趾和焊根處有較大的應(yīng)力集中系數(shù)，其中以焊根處為最大。②熔透的十字接頭有較小的應(yīng)力集中系數(shù)。搭接接頭的應(yīng)力分布正面角焊縫:把與力作用方向垂直的焊縫①焊縫根部A點(diǎn)、焊趾B點(diǎn)應(yīng)力集中嚴(yán)重②焊趾B點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)隨角焊縫的斜邊的夾角而變③減小、增大熔深焊透根部和增大底邊焊腳長(zhǎng)度，可使減小側(cè)面搭接角焊縫斜向搭接角焊縫點(diǎn)焊接頭的應(yīng)力分布單排點(diǎn)焊接頭的應(yīng)力分布（如圖）多排點(diǎn)焊以兩端焊點(diǎn)受力最大（如圖）3焊縫的靜載強(qiáng)度計(jì)算焊縫接頭強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè)①殘余應(yīng)力對(duì)接頭強(qiáng)度無(wú)影響②應(yīng)力集中對(duì)接頭強(qiáng)度無(wú)影響③接頭的工作應(yīng)力是均布的，以平均應(yīng)力計(jì)④不計(jì)正面與側(cè)面焊縫、焊縫的加強(qiáng)與減弱和不同焊接規(guī)范引起的焊縫性能差異，而用統(tǒng)一的計(jì)算截面和許用應(yīng)力焊縫接頭強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè)⑤角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的。角焊縫的計(jì)算斷面在角焊縫截面的最小高度上，取內(nèi)接三角形高度為計(jì)算高度，（如圖）。直角等要角焊縫的計(jì)算高度：

⑥盡管加強(qiáng)和小量的熔深對(duì)于接頭強(qiáng)度沒(méi)有影響，但埋弧自動(dòng)焊和保護(hù)焊的熔深較大應(yīng)予以考慮，其角焊縫計(jì)算斷面厚度（如圖）

電弧焊接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算1.對(duì)接焊縫強(qiáng)度計(jì)算公式如下：受拉時(shí)：受壓時(shí)：受剪時(shí)：電弧焊接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算而內(nèi)彎：垂直彎：∴綜合作用：[注]：對(duì)于未焊透的對(duì)接接頭，上述各式中應(yīng)將中減去未焊透深度，l取實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，、、分別是焊縫許用拉、壓、切應(yīng)力。搭接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算1.受拉、壓的塔接接頭①單面焊、正面或側(cè)面塔接焊縫的強(qiáng)度公式：②單面焊的正面、側(cè)面聯(lián)合塔接焊縫的強(qiáng)度公式：

受彎矩的搭接接頭計(jì)算2.受彎矩的搭接接頭計(jì)算方法有三種：①分段計(jì)算法：

②軸慣性矩計(jì)算法最大切應(yīng)力：

受彎矩的搭接接頭計(jì)算③極慣性計(jì)算法最大切應(yīng)力：

-極慣性矩，（又等于相互垂直的兩個(gè)軸的計(jì)算慣性矩之和）受偏心載荷的搭接接頭計(jì)算①采用分段法或軸慣性矩法計(jì)算，則按下式求合成應(yīng)力：②若采用極慣性矩法計(jì)算，將分解成水平的（，）和垂直的（，）兩個(gè)力，再合成：[注]：的計(jì)算是按全部焊縫計(jì)算，還是只考慮水平焊縫或只考慮垂直焊縫，要按具體情況而定。（如圖）可按全部焊縫承受的剪力，均勻分布于全部焊縫中，其方向同P一致載荷平行于焊縫丁字接頭強(qiáng)度計(jì)算①由于產(chǎn)生最大應(yīng)力的危險(xiǎn)點(diǎn)在焊縫的最上端，同時(shí)受有兩個(gè)切應(yīng)力的作用，一個(gè)是由引起的，另一個(gè)由Q=P引起的，和相互垂直，所以該點(diǎn)的合成應(yīng)力為：②若開坡口并焊透，其強(qiáng)度按對(duì)接接頭計(jì)算，焊縫金屬截面等于母材截面（F=·h）,若不開坡口時(shí)，按下式計(jì)算：彎矩垂直于板面的丁字頭計(jì)算①如開坡口并焊接，其強(qiáng)度按對(duì)接接頭計(jì)算，強(qiáng)度計(jì)算公式為：

②當(dāng)接頭不開坡口，用角焊縫連接，強(qiáng)度計(jì)算公式為：

（其中W=）復(fù)雜截面構(gòu)件接頭的計(jì)算◆計(jì)算復(fù)雜截面構(gòu)件接頭還要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：

①計(jì)算時(shí)要先分析受載情況：各載荷引起的應(yīng)力，確定各應(yīng)力的方向、性質(zhì)和位置。確定危險(xiǎn)點(diǎn)，最高合成應(yīng)力，（若危險(xiǎn)點(diǎn)難以確定時(shí)，應(yīng)選幾個(gè)高應(yīng)力點(diǎn)計(jì)算合成應(yīng)力，其中合成應(yīng)力最高處為危險(xiǎn)點(diǎn)）

②計(jì)算合成應(yīng)力時(shí)，最大正應(yīng)力和最大切應(yīng)力雖不在同一點(diǎn)上，但常以最大正應(yīng)力和平均切應(yīng)力計(jì)算其合成應(yīng)力，偏于安全。

③粗略計(jì)算時(shí)，有時(shí)把正應(yīng)力作為切應(yīng)力考慮，也是偏于安全的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。受彎矩聯(lián)接接頭的強(qiáng)度計(jì)算①若構(gòu)件同時(shí)承受彎矩M和軸向力N時(shí)，焊縫中應(yīng)力分別求出和，由于兩者方向相同，所以合成應(yīng)力：②若構(gòu)件同時(shí)承受橫向力P和軸力N時(shí)，則要同時(shí)考慮彎矩M=P·L和軸向力N及剪切力Q=P的作用。由于構(gòu)件承受切力Q時(shí)，只是腹板承受的，故切力只由聯(lián)接腹板的焊縫承受，并設(shè)切應(yīng)力沿焊縫均勻分布。計(jì)算聯(lián)接的焊縫強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算兩個(gè)位置的合應(yīng)力：一個(gè)是蓋板外側(cè)受拉的焊縫的合成應(yīng)力：另一個(gè)是腹板立焊縫端點(diǎn)的合成應(yīng)力：受扭矩的接頭強(qiáng)度計(jì)算①矩形截面構(gòu)件的接頭若開坡口四周全焊，接頭的最大切應(yīng)力按下式計(jì)算：若不開坡口四周全部角焊，接頭的最大切應(yīng)力為：受扭矩的接頭強(qiáng)度計(jì)算②圓形截面構(gòu)件接頭若不開坡口沿圓周全部角焊接，接頭中的最大切應(yīng)力按下式計(jì)算：4.母材及焊縫的許用應(yīng)力1.設(shè)計(jì)應(yīng)力小于許用應(yīng)力。2.母材和焊縫的許用應(yīng)力分別用[]和[]表示。3.焊縫的許用應(yīng)力[]大小與許多因素有關(guān)，不但與焊縫工藝、材料有關(guān)，而且也與焊接檢驗(yàn)方法的精確程度有關(guān)。4.焊縫的許用應(yīng)力[]也可以由母材的許用應(yīng)力[]乘以焊縫的強(qiáng)度減弱系數(shù)f來(lái)估算，即：[]=[]（取值）

焊接接頭與焊接規(guī)范

Weldingjointandweldingparameter

[序]

一、焊接過(guò)程（weldingprocess）：從焊接開始到形成優(yōu)良的接頭的過(guò)程二、焊接工藝（weldingtechnology）：焊接過(guò)程的一整套的技術(shù)規(guī)定包括（焊前準(zhǔn)備、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接方法、焊接順序、焊接的最佳選擇、焊后熱處理）三、焊接接頭（weldingjoint）四、接頭設(shè)計(jì)（jointdesign）:

根據(jù)工藝條件確定的接頭

形式2.1焊接溫度場(chǎng)

（weldingtemperaturefield）

溫度場(chǎng)定義：某一瞬時(shí)工件上各點(diǎn)的溫度T分布稱為溫度場(chǎng)

T—工件上某點(diǎn)某一瞬時(shí)的溫度

x,y,z—工件上某點(diǎn)的空間坐標(biāo)

t—時(shí)間研究溫度場(chǎng)的方法1.特點(diǎn)：各線面不相交，存在溫度差（梯度）

2.溫度梯度（單位長(zhǎng)度上的溫度變化）溫度場(chǎng)的分類2.2規(guī)范的選擇2.2.1電弧對(duì)金屬的加熱實(shí)際焊接熱功率稱為有效功率，用qu表示

--電弧熱效率，主要決定于，焊接方法，焊接規(guī)范，焊接材料的種類

焊接方法手工電弧焊[厚藥皮]0.5-0.65埋弧自動(dòng)焊0.77-0.99鎢極氬弧焊[交流]0.68-0.65鎢極氬弧焊[交流]0.78-0.85熔化極氬弧焊[焊鋼]0.65-0.69熔化極氬弧焊[焊鋁]0.70-0.85電弧焊時(shí)的熱量分配焊接規(guī)范的選擇

焊接規(guī)范的定義：焊接時(shí)，焊接電流I（weldingcurrent）電弧電壓U(arcvoltange)，焊接速度VH(weldingspeed),進(jìn)條速度VT的數(shù)值的大小焊接線能量(energyinput)是焊接規(guī)范的一個(gè)綜合指標(biāo)，它表示單位長(zhǎng)度焊縫上投入的有效熱量用qL表示qL=[J/cm]VH=[cm/s]L—焊縫長(zhǎng)度t—焊接時(shí)間焊接規(guī)范的重要性規(guī)范溫度場(chǎng)成型焊縫質(zhì)量手工電弧焊焊接規(guī)范的選擇

電弧電壓一般為20~25V，由于高溫會(huì)導(dǎo)致藥皮的脫落，所以溫度應(yīng)控制在400oC，電流不能太大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:I—焊接電流

k—系數(shù)[一般k=30-60]d—焊絲直徑埋弧自動(dòng)焊接規(guī)范的選擇

1.電流的選擇：一種是根據(jù)焊縫熔深選擇，

另一種是根據(jù)焊條直徑選擇2.進(jìn)條速度VT的選擇：要保證電弧不斷的穩(wěn)定的燃燒，必須使進(jìn)條速度等于溶化速度單位時(shí)間溶化的焊條的重量[g/h]單位時(shí)間送進(jìn)的焊條的重量[g/h]埋弧自動(dòng)焊接規(guī)范的選擇2--焊條截面積

--焊條比重

Conclusion:

3.焊接速度VH的選擇：

Conclusion:4.電弧電壓的選擇：一般為20~40V2.3焊縫形狀特征焊縫形狀特征形狀系數(shù)

基體金屬比填充系數(shù)

[注]：焊縫成形(appearanceofweld)---熔焊時(shí)，液態(tài)焊縫金屬冷凝形成的焊縫外形焊接電流對(duì)焊縫形狀的影響

對(duì)熔深影響最大（正比），熔寬和增高量影響不大

電弧電壓對(duì)焊縫形狀的影響

對(duì)熔寬影響最大（正比），熔深和增高量有所下降

焊接速度對(duì)焊縫形狀的影響

隨著焊接速度的增加，焊接線能量減小，熔寬明顯變窄，增高量有所增加，熔深逐漸減小。焊絲直徑對(duì)焊縫形狀的影響

焊絲直徑增加，電弧擺動(dòng)作用加強(qiáng)，熔寬增加，當(dāng)焊接電流不變，隨著焊絲直徑的減小，電流密度有所增加，熔深也相應(yīng)增加。2.4焊接接頭型式及焊縫代號(hào)（weldingsymbols）1.焊接接頭的基本型式，對(duì)接焊接邊緣分為：卷邊，平對(duì)，V型，X型，K型，U型等坡口，目的是為了確保接頭的質(zhì)量及其經(jīng)濟(jì)性，坡口尺寸按照GB985-88和GB986-882.焊縫代號(hào)及標(biāo)注方法：按照GB324-88規(guī)定常用焊接方法的代號(hào)

焊接方法字母代號(hào)焊接方法字母代號(hào)手工電弧焊S冷壓焊L氬弧焊A埋弧自動(dòng)焊Z氣焊Q埋弧半自動(dòng)焊B電渣焊DCO2保護(hù)焊C基本

代號(hào)

輔助

符號(hào)

補(bǔ)充

符號(hào)

補(bǔ)充

符號(hào)應(yīng)用實(shí)例尺寸

符號(hào)

指引線

埋弧自動(dòng)焊手工電弧焊氬弧焊焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

1焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)2焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

3焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

4焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

5焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

6焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

7焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

8焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

9焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)10焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)11焊接

的接

頭形

式及

尺寸

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)12焊縫

代號(hào)

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

1焊縫

代號(hào)

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)2焊縫

代號(hào)

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

3焊縫

代號(hào)

的國(guó)

家標(biāo)

準(zhǔn)

4

焊接結(jié)構(gòu)的斷裂失效與防治

1.焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害5.1焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效中，最為嚴(yán)重的是脆性斷裂失效、疲勞斷裂失效和應(yīng)力腐蝕斷裂失效三種類型。1.脆性斷裂失效

脆性斷裂---通常稱為低應(yīng)力脆斷。一般都在應(yīng)力低于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力和沒(méi)有顯著的塑性變形的情況下發(fā)生的。焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害疲勞斷裂失效金屬材料及其結(jié)構(gòu)因受交變載荷而發(fā)生損壞或斷裂的現(xiàn)象，稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂過(guò)程一般由三個(gè)階段組成：①初始疲勞裂紋在應(yīng)力集中區(qū)孕育、萌生；②裂紋亞臨界擴(kuò)展或穩(wěn)定擴(kuò)展；③失穩(wěn)擴(kuò)展，以至與斷裂。焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害應(yīng)力腐蝕斷裂失效

腐蝕是材料與周圍介質(zhì)作用產(chǎn)生的物理化學(xué)過(guò)程。而應(yīng)力腐蝕是指敏感金屬或合金在一定的拉應(yīng)力和一定腐蝕介質(zhì)環(huán)境共同作用下所產(chǎn)生的腐蝕斷裂過(guò)程。2.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治1.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的原因①由大量破壞、失效事故的分析研究中發(fā)現(xiàn)，焊接結(jié)構(gòu)低應(yīng)力脆斷破壞的根本原因在于結(jié)構(gòu)中存在著各種缺陷和裂紋。②這些裂紋和缺陷的產(chǎn)生一部分是在結(jié)構(gòu)的加工制造過(guò)程中。另一部分是在使用過(guò)