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船体分段钢结构焊接材料消耗定额计算方法
摘 要 现代钢质船舶均采用焊接式建造，各种焊接材料消耗在钢结构装焊过程中，本文根据船体钢结构形式及本公司船体结构建造流程，以理论结合实际方式，解决船体分段建造个环节具体焊材消耗定额标准。
关键词 船体分段钢结构 焊材消耗定额 1. 理论基础 2. 计算公式：
A L Q ⨯=
Q —实际焊材消耗量（kg ） L —焊缝长度（m ）
A —每米焊缝消耗量（kg/m ） 2.1 每米焊缝消耗量计算公式：
202t t a A ⨯= 或 2
2
k k a A ⨯=
a —基准焊缝每米消耗量（kg/m ） t —实际计算板厚（mm ）
t 0—基准焊缝板厚（mm ） k —计算角焊缝焊角高度（mm ） k 0—基准角焊缝焊角高度（mm ）
注：CO 2气体保护焊及埋弧自动焊基准焊缝每米消耗量a 按表1选取；手工电弧焊每米消耗量A 按表2和表3选取。
3. 焊材使用说明
装焊使用焊接材料按图纸中对焊接要求执行，装配阶段使用手工焊条。
装配焊缝长度计算说明：部件区域每米装配长度按160mm焊缝计算，分段区域每米装配长度按300mm焊缝计算，装配角焊缝和对接焊缝均按角焊缝6mm焊角高度计算。
表1 CO2气体保护焊及埋弧自动焊基准焊缝焊材消耗标准
表2 手工电弧焊对接焊焊条消耗标准
表3 手工电弧焊角焊缝焊条消耗标准
关于印发《船体钢结构焊接材料消耗定额计算方法（暂行）》的通知公司各单位：
为了对公司船舶产品船体钢结构焊接材料消耗进行定额管理，特制定《船体钢结构焊接材料消耗定额计算方法（暂行）》，现予印发，请各单位遵照执行。
2010.7.30。
表一压力管道用焊接材料消耗概算
表2 焊丝及焊条根／kg
注：
1、表1 和表2都是根据20﹟钢制作的，其他合金类、不锈钢类的焊接，由于焊条受热快，所留焊条头适当延长。
每一道焊口相应增加1--2根，焊条直径都以3.2计算的，焊条头长度为25mm。
2、表2根据焊材库现场称重计算的，准确性较高。
3、管材的厚度都是以6mm计算的，依表1寸径不变，厚度每增加2mm时，每1寸内焊条数量相应增加1根。
4、所计算的焊缝余高统一为3mm，焊缝间隙为3—4mm.
5、所计算焊材不包括返修用料。
6、根据个人经验及咨询其他基层焊接人员编制，由于不同焊工所焊接焊缝的余高、宽度不同，无法精确到位，仅供参考。
7、只限技术部内部统计焊材用，不推荐为其它用途使用参考。
8、错误和不妥之处在所难免，每名焊工应根据自己所用焊材做好数据统计，上报焊接责任师，进一步修订本焊材概算表，达到更加完善和准确。
焊材消耗定额的计算一、压力容器及常压产品的焊材消耗：（一）、不锈钢产品1、焊条电弧焊⑴、δ3不锈钢对接焊缝双面焊接需用焊条0.46 kg/m（Φ3.2）⑵、δ4不锈钢对接焊缝双面焊接需用焊条0.52 kg/m（Φ4.0）⑶、δ5不锈钢对接焊缝双面焊接需用焊条0.66 kg/m（Φ4.0）⑷、δ6不锈钢对接焊缝双面焊接需用焊条0.87 kg/m（Φ4.0）⑸、δ8的不锈钢采用焊条电弧焊双面焊需用焊材为焊条1.26 kg/m⑹、δ10的不锈钢采用焊条电弧焊双面焊需用焊材为焊条1.64 kg/m⑺、δ12的不锈钢采用焊条电弧焊双面焊需用焊材为焊条1.97 kg/m⑻、δ14的不锈钢采用焊条电弧焊双面焊需用焊材为焊条2.25 kg/m2、钨极氩弧焊⑴、不锈钢采用钨极氩弧焊打底则需用焊丝0.05 kg/m（Φ2.0）⑵、Φ38×3不锈钢管子对接钨极氩弧焊焊缝需用焊丝0.071 kg/m(第一遍不填加焊丝重熔，第二遍填加焊丝)⑶、不锈钢单层锅δ3的筒体外加加强板δ6的角焊缝平焊为0.075 kg/m（Φ2.0）横焊为0.089 kg/m（Φ2.0），δ3的筒体对烧需用焊丝0.066 kg/m（Φ2.0）（注：探伤或焊透）⑷、不锈钢δ5或δ6角焊缝焊采用钨极氩弧焊焊一遍需用焊丝0.05 kg/m（Φ2.0）⑸、不锈钢换热器换热管与管板的钨极氩弧焊需用不锈钢焊丝0.06kg/m3、埋弧自动焊注：埋弧自动焊焊丝与焊剂配比约为1 : 1.84、混合焊⑴、δ8的不锈钢采用钨极氩弧焊打底焊条电弧焊盖面则需用：焊丝0.05 kg/m（Φ2.0）+焊条0.584 kg/m（Φ4.0）（注：单面焊双面成形）⑵、δ8的不锈钢采用焊条电弧焊打底，埋弧自动焊盖面需用焊材为焊条0.526 kg/m（Φ4.0）+焊丝0.58 kg/m（Φ3.2）（二）、碳钢产品1、焊条电弧焊⑴、碳钢δ6若探伤则需焊条0.36 kg/m（Φ3.2）+0.42（Φ4.0），若不探伤单面焊则为0.26 kg/m（Φ3.2）⑵、碳钢δ8双面焊条电弧焊需用焊条0.36 kg/m (Φ3.2)+0.80 kg/m(Φ4.0) （J427）⑶、碳钢δ8双面焊焊条电弧焊需用焊条0.94 kg/m（Φ4.0）（J422）⑷、δ10的碳钢板双面焊条电弧焊需用焊条1.68kg/m（J427）或1.42kg/m（J507）⑸、δ12的碳钢板双面焊条电弧焊需用焊条1.96 kg/m（J427）或1.68 kg/m（J507）⑹、δ14的碳钢板双面焊条电弧焊需用焊条2.45 kg/m（J427）或1.98 kg/m（J507）(7)、δ22的碳钢板双面焊条电弧焊需用焊条6.5kg/m（J427）或5.6 kg/m（J507）(8)、δ25的碳钢板双面焊条电弧焊需用焊条7.9kg/m（J427）或6.4 kg/m（J507）2、钨极氩弧焊⑴、碳钢换热器换热管与管板的钨极氩弧焊需用碳钢焊丝0.0572kg/m⑵、20# Φ89×4的管子对接钨极氩弧焊焊缝需用焊丝0.162 kg/m（Φ2.5）注：管子对接钨极氩弧焊时只考虑管子的壁厚，而不考虑外径，当壁厚与以上实测的管子壁厚相同，而管子的外径与以上实测的管子不相同时，也可按照实测管子的相同的壁厚去计算焊材的消耗。
1引言随着海洋资源开发力度的加大，海洋平台建造工程呈现出规模化发展趋势。
导管架是海洋平台的关键结构，同时也是海洋平台传递载荷的重要部件[1]。
在导管架建造过程中，需要大量的焊接工作，进而对焊材的消耗也相对比较大。
消耗定额统计是企业经济效益得以保证的重要参考依据。
2海洋导管架建造焊材相关理论介绍导管架是海洋平台中的主要部件，其是一种由若干横向和竖向以及斜向连接的钢管焊接形的空间结构[2]。
因而，海洋平台导管架在建造过程中，需要进行大量的焊接工作。
在焊接过程中，对于焊材就会产生消耗。
目前，大部分企业均将焊材消耗视为海洋平台建造工程的重要内容之一。
海洋平台导管架建造过程中，焊材质量是十分关键的，尤其是焊材接头质量。
焊接质量与板材厚度有密切的关系。
其中，板材厚度越大，焊接过程中就越容易出现裂纹、夹渣以及未熔合等情况，进而对海洋平台造成不利的影响[3]。
也就是说，在海洋平台建造过程中，焊材的质量在某种程度上就代表工程的质量。
因此，在海洋平台导管架建造过程中，焊材的质量是十分关键的。
在焊材使用过程中，应遵循一定的原则，其中经济性原则就是重要的原则之一。
如何在保障焊材质量的基础上，降低成本是重点的研究内容。
3焊材消耗定额相关理论介绍导管架建造过程中，焊材消耗定额的计算方法主要有经验法，以及直接查找经验表方法。
其中，经验法是指通过采用粗略计算焊层面积的方式对焊材的用量进行估计。
然而，无论是哪种方法，其缺陷均在于工作效率低以及统计误差大等，进而导致焊材的浪费，从而增加导管架建造的成本[4]。
4某工程焊材消耗定额统计实际情况分析海洋平台导管架建造过程中，其焊材消耗定额的型号有海洋平台导管架建造焊材消耗定额统计Statistics of the Consumption Figures of the Welding Materialfor the Fabrication of the Offshore Platform Jacket李涛（海洋石油工程(青岛)有限公司，山东青岛266555）LI Tao(Offshore Oil Engineering(Qingdao)Co.Ltd.,Qingdao266555,China)【摘要】导管架建造是海洋工作的重要部分，其焊材消耗一直备受关注。
焊材消耗定额标准HBPC-CHB-0011.本标准适合于手工电弧焊、氩弧焊、气体保护焊、自动埋弧焊。
2.制定本标准的依据和参考资料3.相应的焊缝标准、焊接工艺规程及生产实际情况。
4.附表中给出各种坡口形式的熔焊金属重量，具体焊接材料由相应的焊接工艺指定。
5.计算公式6.熔焊金属重量公式见附表7.焊条消耗定额(Kg)=熔焊金属重量×1.78.焊丝消耗定额(Kg)=熔焊金属重量×1.049.埋弧自动焊焊剂定额(Kg)=焊丝消耗定额×1.710.附表F=δ×b+2/3B×C附表2单面不开坡口带垫板对接焊缝附表3单面不开坡口有底对接焊缝F=δ×b+4/3B×C附表4双面对称X型坡口对接焊缝F=δ×b+(δ-p)/2×tg(α/2)+4/3B×CF=δ×b+(δ-p)/2×tg(α/2)+2/3B×C 附表6双边V型坡口有底对接焊缝F=δ×b+δ×tg(α/2)+2/3B×CF=δ×b+δ×tg(α/2)+2/3B×C附表8双面不开坡口埋弧自动焊对接焊缝F=δ×b+4/3B×C附表9双边V型坡口埋弧自动焊对接焊缝F=δ×b+(δ-10)/2×tg(α/2)+4/3×(E+4) 附表10对称X型坡口埋弧自动焊对接焊缝F=δ×b+(δ-p)/2×tg(α/2)+4/3B×C附表11无坡口单面角焊缝F=K/2+K×h 注：无坡口双面角焊缝按两条焊缝计算附表12有坡口单面角焊缝附表13水冷壁（光管+扁钢）纵向焊缝焊材消耗定额标准附表14管子对接V型坡口熔焊金属计算表。
附 录一、室内镀锌钢管螺纹接头零件单位：个/10m DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN70DN80DN100DN125DN150材料名称用量用量用量用量用量用量用量用量用量用量用量三通 3.17 3.82 3.00 2.19 1.37 1.85 1.620.71 1.000.400.40弯头11.00 3.46 3.82 3.00 2.77 3.06 1.67 1.500.660.510.51补芯- 2.77 1.51 1.28 1.400.590.370.160.200.250.25管箍 2.20 1.42 1.41 1.54 1.61 1.000.59 1.540.81 1.14 1.14四通-0.050.040.020.010.01--0.01--合计16.3711.529.788.037.16 6.51 4.25 3.91 2.68 2.300.30二、室内焊接钢管螺纹接头零件单位：个/10m DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN70DN80DN100DN125DN150材料名称用量用量用量用量用量用量用量用量用量用量用量三通0.83 2.50 3.29 3.14 2.14 1.58 1.63 1.08 1.020.700.70弯头 3.20 3.00 2.64 2.41 2.64 2.85 1.260.98 1.200.800.80补芯-0.83 2.46 2.020.960.590.580.450.330.200.20四通-0.140.340.630.430.16-----管箍 6.40 4.90 3.39 1.91 1.67 1.030.88 1.030.950.900.90根母 6.26 4.76 2.950.77-------丝堵0.270.060.07--------合计16.9616.1915.1410.887.84 6.21 4.35 3.54 3.50 2.60 2.60三、塑料给水管接头零件含量表公称直径（mm）管件名称单位152025324050单价合价70单价合价80三通个 3.17 3.87 3.04 2.21 1.38 1.86 3.52 6.55 1.6225.6641.570.71弯头个11.00 3.46 3.82 3.00 2.77 3.06 3.5010.71 1.679.8016.37 1.50直接头个 2.20 4.19 2.92 2.82 3.01 1.59 1.80 2.860.96 5.00 4.80 1.70合计个16.3711.529.878.037.16 6.51 3.0920.12 4.2514.7662.74 3.91单位：10m单价合价100单价合价125150单价合价25.6618.22 1.0145.5045.960.400.40394.34157.74 9.8014.700.6658.0838.340.510.51317.69162.02 5.008.50 1.0113.0013.13 1.39 1.39177.00246.03 10.5941.42 2.6836.3597.42 2.30 2.30246.00565.79四、室内承插塑料排水管接头零件单位：个/10m DN50DN75DN100DN150材料名称用量用量用量用量三通 1.15 1.93 4.48 3.45弯头 5.55 1.59 4.14 1.33四通-0.130.250.11接轮2 2.86 1.04 1.44扫除口0.21 2.720.810.10异径管-0.170.250.140.11 1.360.410.41伸缩节9.0210.7611.38 6.98五、室内承插铸铁雨水管接头零件单位：个/10m DN100DN150DN200DN250DN300材料名称用量用量用量用量用量三通0.160.60 1.38 1.30 1.30弯头0.97 1.550.890.890.89雨水斗0.250.060.050.050.05扫除口0.250.510.230.230.23异径管-0.210.110.110.11接头 2.00 2.00 1.50 1.50 1.00合计 3.63 4.93 4.16 4.08 3.58六、室内承插铸铁给水管接头零件单位：个/10m DN75DN100DN150DN200DN250DN300材料名称用量用量用量用量用量用量三通0.200.300.700.700.700.70弯头 2.00 2.20 1.70 1.70 1.70 1.70异径管-0.100.300.300.300.30接轮0.90 1.00 1.40 1.40 1.40 1.40合计 3.10 3.60 4.10 4.10 4.10 4.10七、室内承插铸铁排水管接头零件单位：个/10m DN50DN75DN100DN150DN200DN250材料名称用量用量用量用量用量用量三通 1.09 1.85 4.27 2.36 2.040.50四通-0.130.240.17--弯头 5.28 1.52 3.93 1.27 1.71 1.60扫除口0.20 2.660.770.01--接轮- 2.72 1.040.92--异径管-0.160.300.34--合计 6.579.0410.55 5.07 3.75 2.10八、燃气室外镀锌钢管螺纹接头零件单位：个/10mDN25DN32DN40DN50材料名称用量用量用量用量三通 2.24 2.24 1.61 1.61弯头 1.12 1.120.840.84管箍 1.12 1.120.890.89活接头 1.12 1.120.590.59六角外丝 2.24 2.24 1.99 1.99丝堵 2.24 2.24 1.86 1.86合计10.0810.087.787.78九、燃气室内镀锌钢管螺纹接头零件单位：个/10m DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN70DN80DN100材料名称用量用量用量用量用量用量用量用量用量四通-0.010.27-0.010.270.430.430.43三通0.74 1.79 2.84 3.98 3.48 3.03 3.12 2.26 1.40弯头 5.65 4.61 3.58 1.03 1.68 3.07 2.07 2.07 2.07六角外丝 1.97 1.290.640.970.590.390.300.300.30丝堵- 1.340.600.050.350.030.790.790.79管箍-0.050.290.330.330.440.090.090.09活接 1.490.070.760.400.560.480.010.010.01补芯--- 1.30 1.570.740.020.020.02帽堵---0.770.060.07---合计9.859.168.988.748.638.52 6.83 5.79 5.11十、柔性抗震铸铁排水管接头零件计量单位：个/10m DN50DN75DN100DN150DN200材料名称用量用量用量用量用量弯头 5.28 1.52 3.93 1.27 1.71三通 1.09 1.85 4.27 2.36 2.04四通-0.130.240.17-接轮- 2.72 1.040.92-异径管-0.160.30.34-检查口0.2 2.660.770.01-合计 6.579.0410.55 5.07 3.75十一、室外钢塑复合管螺纹连接接头零件计量单位：个/10m DN32DN40DN50DN70DN80DN100材料名称用量用量用量用量用量用量三通-0.20.180.140.140.14弯头0.750.810.750.70.650.51直接头 1.150.830.90.90.90.95异径管接头0.020.020.020.020.030.03合计 1.92 1.86 1.85 1.76 1.72 1.63十二、室内铝塑复合管接头零件单位：个/10m DN16DN18DN20DN25DN32DN40DN50DN63DN75材料名称用量用量用量用量用量用量用量用量用量三通 6.47 6.47 3.82 3.82 3.00 2.19 1.19 1.85 1.62弯头 5.7 5.7 3.46 3.46 3.82 3.00 2.77 2.03 1.67异径管箍-- 2.77 2.77 1.51 1.280.890.590.37管箍 4.2 4.2 1.42 1.42 1.41 1.39 1.19 1.000.59四通--0.050.050.040.020.010.01-合计16.3716.3711.5211.529.787.88 6.05 5.48 4.25十三、室内钢塑复合管螺纹连接接头零件单位：个/10m DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN70DN80DN100材料名称用量用量用量用量用量用量用量用量用量三通 3.17 3.82 3.00 2.19 1.37 1.85 1.620.71 1.00弯头11.00 3.46 3.82 3.00 2.77 3.06 1.67 1.500.66异径管接头- 2.77 1.51 1.28 1.400.590.370.160.20直接头 2.20 1.42 1.41 1.54 1.61 1.000.59 1.540.81四通-0.050.040.020.010.01--0.01合计16.3711.529.788.037.16 6.51 4.25 3.91 2.68十四、室内薄壁不锈钢管卡式连接接头零件单位：个/10m DN15DN20DN25DN32DN40DN50材料名称用量用量用量用量用量用量三通 3.79 4.55 3.35 2.77 1.58 2.16弯头13.14 4.12 4.27 3.79 3.19 3.57异径管接头- 3.30 1.69 1.62 1.610.69直接头 2.63 1.74 1.62 1.97 1.87 1.18合计19.5613.7110.9310.158.257.60。
焊接技术第40卷第6期2011年6月!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!调整工件姿态，使工件始终处于船形焊（平焊）状态下，根据两机器人间相对坐标关系实时控制工具机器人跟踪工件机器人的运动，实现两者间的协调工作。
以ABB－IRB6640型号机器人为对象，利用DH 法建立机器人各关节模型，列出正运动学方程，通过逆解得到各个关节角值，借助软件M atlab计算关节角，快速，准确。
在RobotStudio中选择机器人和焊枪模型，导入由CATIA V5R16创建的汽车副车架零件装配图，提取空间焊缝曲线，自动生成空间焊接路径，进行路径规划，生成焊接程序。
将创建的焊缝路径程序传送给机器人，实现了焊接自动化的CAD/CAM生产，有助于提高生产效率，保证焊接质量。
参考文献：［1］汤宇松，黄亚楼，卢桂章．双机器人协调完成复杂边缘跟踪的运动规划［J］．机器人，1998，20（4）：253－257.［2］张鑫磊，程佳．双机器人技术在汽车工业中的应用［J］.黑龙江科技信息，2008（25）：57.［3］康艳军，朱灯林，陈俊伟．弧焊机器人和变位机协调运动的研究［J］．电焊机，2005，35（3）：46－49.［4］康艳军，朱灯林，陈俊伟．曲线焊缝弧焊机器人和变位机之间协调运动的研究［J］．电气技术与自动化，2005，34（1）：80－83.［5］刘圣祥．弧焊机器人离线编程实用化研究［D］．黑龙江哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007.［6］曾翠华，廖海平，孙铭，等．基于焊件三维装配体的机器人焊接离线编程［J］．焊接技术，2007，36（5）：43－45.0引言在导管架钻井平台结构的建造过程中，需要进行大量的焊接作业。
在焊接工艺设计过程中，除了设计焊接工艺参数外，焊材计算和焊材产品汇总也是一个重要内容。
通过对导管架的结构进行分析可知，导管架的接头形式大多为相贯接头以及管的对接接头。
根据焊接工艺要求，为保证工件的强度和避免较大的角焊缝尺寸，中厚板的接头一般都要开坡口焊接。
加工出的相贯线焊接坡口的质量越高，在后续加工中成本及时间消耗就越低［1］。
相贯线是一个空间三维曲线，而且焊接坡口为变截面坡口，因而对于需要进行大量的焊接作业的导管架建造工程而言，该类焊缝的焊材统计计算相当复杂。
目前工艺设计人员计算焊材用量主要采用2种方式：一种是根据经验公式，粗略计算焊层面积来计算焊材用量；另一种是直接查找经验表，直接获得焊材质量［2］。
这2种计算方式的直接结果是效率低，而且统计误差较大，易导致焊材浪费，加大制造成本［3］。
本文通过建立相贯线焊接坡口的参数模型来描述这一复杂的焊缝坡口，通过该数学积分模型计算焊接坡口的空间体积，进而为计算焊材用量提供可靠的依据。
·焊接质量控制与管理·海洋平台导管架建造焊材消耗定额统计虞明星1，李淑民1，宋峥嵘1，秦元飞2，肖聚亮2，王国栋2（1．海洋石油工程青岛有限公司，山东青岛266555；2．天津大学机械工程学院，天津300072）摘要：焊材消耗定额统计计算是海洋石油钻井平台建造中焊接工艺设计的重要内容。
本文对一种常见的管管相贯形式的焊接坡口建立几何模型，依据所得几何参数，建立焊缝体积积分模型，以实现对这一复杂的焊缝坡口的焊材计算。
为满足多种形式的焊缝计算焊材消耗统计，利用该几何建模方式以及焊材计算形式，并运用DAO技术实现对A ccess的操作，设计焊材计算软件，以满足实际工程应用需求。
关键词：相贯线；焊接坡口；焊材计算中图分类号：TG42；TP3文献标志码：B文章编号：1002－025X(2011)06-0048-03收稿日期：2010-12-2148Welding Technology Vol．40No．6Jun.20111相贯线焊接坡口模型的建立图1所示为常见的管管相贯类型。
根据焊接工艺要求，要保证焊接接头能够焊透，对该种形式的接头进行焊接作业前都应开坡口处理，即在对支管进行相贯线切割的基础上加工出坡口。
实际应用中，相贯形式的焊接接头还包括管锥相贯，管板相贯等，本文仅对这一常用的管管相贯进行分析。
1．1相贯线数学模型的建立根据对切管机在进行相贯线坡口的加工运动分析可知，支管端头的相贯线是由y 轴（支管轴线）移动和x 轴（支管旋转轴）回转运动合成，因此，应建立这两个方向的方程。
相贯线在y 轴的坐标表示为［4］：y =1sin α（D /2）2-［r sin θ＋e ］2姨+r cos θtan α，（1）式中：θ为支管在x 轴方向旋转的角度增量；t 为支管壁厚；r 为支管内壁半径，r ＝（d －2t ）/2；α为支管轴线与主管轴线夹角；e 为主管相对于支管的径向偏移量；D 为主管直径。
1．2焊接坡口数学模型的建立对于管管相贯，相贯线上任一采样点的两面角为［4］：Ψ＝arccos ［cos θcos 准cos α－sin θsin 准］，（2）式中：准为相贯线上各采样点在主管上的圆周角，准＝arcsin ［（2r cos θ＋2e ）/D ］。
（3）在焊接工程中，焊接坡口角的取值应参考石油天然气行业标准（SY /T 4802—1992）/美国石油协会标准（API PI 2A ）。
根据API 标准要求，当Ψ≤90°，则φ＝Ψ/2；当Ψ＞90°，则φ＝45°。
实际加工时应依据具体工程要求对该参数进行设定。
割炬倾斜角的大小由坡口角和两面角来确定［4］：ρ=π/2-Ψ+φ。
（4）在实际焊接坡口的加工过程中，割炬倾角所在的切割平面要与相贯线保持垂直关系，因此切割平面法向量要根据相贯线上的任一点切向量的变化而变化。
该垂直关系通过旋转割炬平面来实现，其旋转角大小为［4］：γ=arctan ［（sin θcos α+cos θtan 准）/sin α］。
（5）2焊材消耗定额计算2．1焊缝体积的积分以上所得的坡口角、两面角、切割角均是在法剖面内，焊接坡口角的切割加工也是在法剖面内进行。
但是对填充焊缝的焊材进行计算，则应该在支轴平面完成。
如图2所示，取相贯线上一点采样点d θ所对应的沿支管轴线的剖面，该采样点所对应的两面角和割炬倾角在剖面的投影角度分别为ψ′，ρ′。
取支管径向的一小段d r ′，则该小区域（阴影区）在相贯线方向的长度为r ′d θ，而该小区域的面积为：d s ＝tan （π/2－ψ′）－tan ρ′·（ρ′－r ）dr ′，（6）式中：ρ′=arctan （tan ρ/cos γ），ψ′=arctan （tan ψ/cos γ），继而得到该小区域的体积为：d v =r ′d θd s 。
（7）对相贯线上所有采样点进行积分处理得到整条焊缝的体积：V =蓦d v =2π0乙tan （π/2－ψ′）－tan ρ′d θd /2r乙r ′（r ′－r ）dr ′，（8）式中：ψ′，ρ′均是θ的函数，因而可以通过对θ，r ′的积分实现对体积的计算。
此外，还要考虑焊缝余高过渡区的焊材消耗，过渡区体积与焊缝宽度和焊件厚度成正比，根据经验参数可以在焊缝体积的基础上乘以系数1．2。
图1管管相贯示意图Detdα·焊接质量控制与管理·图2沿支管轴线的剖面示意图被切管内壁过渡区d sd r ′ρ′r ′Ψ′rdt49焊接技术第40卷第6期2011年6月·焊接质量控制与管理·2．2焊材用量的计算焊材的消耗工艺定额，是用整条焊缝上所需熔敷金属的质量，加上焊接过程中必要的损耗，如烧损、飞溅、烬头等进行计算的。
计算公式为［5］：C x=P f K h l h，（9）式中：C x为焊材的消耗工艺定额；P f为每米焊缝熔敷的金属质量；K h为定额计算系数，可根据焊接手册进行查询得到，例如在焊条电弧焊的方式下K h取1．71；l h为焊缝长度。
该计算公式适用于焊缝面积保持不变的焊缝坡口，而对于焊缝面积变化的相贯线焊缝坡口，则需要对该公式进行转化处理：C=VK hγ，（10）式中：V为焊缝的体积；γ为熔附金属的密度，在焊条电弧焊的方式下取7．85g/cm3。
3焊材定量计算软件设计在导管架建造工程中，需要进行的焊材统计涉及的焊缝类型较多，而且统计数量很大，要实现对这样一个大的焊接工程进行焊材消耗定量统计，人工计算显然不现实。
为方便焊材消耗用量的统计，利用Visual C＋＋工具开发焊材定量计算软件，其内部使用DAO技术来实现对Access数据库的操作。
即在软件内部集成各类焊材计算的数学模型，在软件界面上进行焊接坡口几何参数的输入，通过内部计算得到焊材用量结果，并将计算结果分类存储到Access数据库，以实现整个工程焊材消耗用量的统计。
软件界面如图3所示，该软件包含各种常见的焊接接头的焊缝坡口形式。
通过选取焊缝坡口类型进入相应的计算界面，输入该计算模块所需参数，即可完成计算，并存储计算结果。
基于以上算法，对一管管相贯类型的焊接坡口进行焊材定量计算。
在如图4所示界面输入该计算模型所需参数，包括主管直径D＝914mm，轴夹角α＝45°，支管直径d＝610mm，支管壁厚t＝25mm，偏心e＝50 mm，坡口角度标准为API，焊接方式为焊条电弧焊。
计算可得焊条用量为10．174k g。
同时，可以根据实际情况，选择其他的焊接方式，如CO2保护焊，埋弧焊。
4结论（1）分析了相贯线焊接坡口的成形加工，并建立了相应的运动参数模型。
（2）根据相贯线焊接坡口的加工运动参数，建立了焊缝体积的积分模型。
该积分模型可有效解决相贯线焊缝坡口的焊材计算，不仅适用于一般的管管相贯焊缝坡口，同时可以利用该积分模型推导并运用于管板、管锥、管环相贯以及多管搭接等多种形式的焊缝坡口的焊材计算。
（3）在计算单个焊缝焊材消耗的基础上，可以汇总整个焊接工程的全部焊缝耗材定额，做到领料有理，回收有据，同时可以依据焊材消耗计算焊接工时并进行汇总，便于成本核算。
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