过程装备焊接结构设计

图4-11 双臂角杠杠地装配 1、3－定位销 2－档铁 4－支撑铁 5－夹具台
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（4）胎卡具(又称胎架)定位 金属结构中，当一种工件数量较多，内部结
构又不很复杂时，可将工件装配所用的各定 位元件、夹具和装配胎架三者组合为一个整 体，构成装配胎卡具。
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•图4-12a所示为汽车横梁结构，它由拱形板4、槽形板3、角形板6和主平板5等零件 组成。其装配胎卡具如图4-12b所示，它由定位铁8、螺栓卡紧器9、回转轴10共同 组合连接在胎架7上。装配时，首先将角形铁置于胎架上，用定位铁8定位并用螺栓 卡紧器9固定，然后装配槽形板和主平板，它们分别用定位铁8和螺栓卡紧器9卡紧 ，再将各板连接处定位焊。该胎卡具还可以通过回转轴10回转，把工件翻转到使焊 缝处于最有利的施焊位置焊接。
1、2－焊缝
图4-12 胎具固定法 （a）汽车横梁 （b）胎具 3－槽形板 4－拱形板 5－立平板 6－角形板 8－定位铁 9－螺栓卡紧器 10－回转轴
7－胎架
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4.定位焊 定位焊是用来固定各焊接零件之间的相互
位置，以保证整个结构件得到正确的几何 形状和尺寸。定位焊有时也叫点固焊。 定位焊所用的焊条应和焊接时所用焊条相 同，保证焊接质量，
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图4-9(a)所示为以划在工件底板上的 中心线和接合线作定位线，以确定槽
钢、立板和三角形加强筋的位置；
图4-9(b)所示为利用大圆筒盖 板上的中心线和小圆筒上的等 分线(也常称其为中心线)来确 定两者的相对位置。
图4-9 画线定位装配举例
（a）中心线和结合线作定位线
（b）圆筒等分线作定
所以，提高装配工作的效率和质量，在缩短产品制造工期、 降低生产成本、保证产品质量等方面，都具有重要的意义。

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1.1、接头基本形式
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塞焊是在被连接的钢板上钻孔来代替槽焊的槽，用焊缝金属将孔填满使两 板连接起来，塞焊可分为圆孔内塞焊和长孔内塞焊两种，如图所示。
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1.1、接头基本形式
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坡口是指焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽。提高焊接性能、焊缝强度， 降低焊接成本、焊接缺陷等。
平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝
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2.1、焊缝基本形式
断续焊缝、连续焊缝：
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2.1、焊缝基本形式
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工作焊缝和联系焊缝 工作焊缝(又称承载焊缝)：焊缝与焊件串联成整体主要承担载荷的作用。焊缝一旦断裂，钢
结构就立即受到严重破坏。 联系焊缝(又称非承载焊缝) ：焊缝与两个或两个以上的焊件并联成整体(即连接作用)，焊
焊接接头系数是指对接焊接接头强度与母材强度之比值。用以反映由于焊接材料、焊接缺陷 和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度，是焊接接头力学性能的综合反映。
熔化焊焊接接头的组成
a)对接接头
b)搭接接头
1－焊缝 2－熔合区 3－热影响区 4－母材
4
1.1、接头基本形式
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焊接接头形式主要有对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头四种。还有一些不常用的接 头形式，如十字接头、端接接头、卷边接头、套管接头、斜对接接头、锁底对接接头等。
对接接头的几种形式
6
1.1、接头基本形式
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将相互垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头称为T形(十字)接头。T形(十字)接头能承受各 种方向的力和力矩。T形接头是各种箱型结构中最常见的接头形式，在压力容器制造中，插入式管子 与筒体的连接、人孔加强圈与筒体的连接等也都属于这一类。

d)
L>4t
塞焊
L
c)
0~1
2~5 55°
2
t 4~30
60° 2
12~30 55°
2 20~40
2
2
b) 2
R8
2
2~30
<6 12~60 0~2
55°
2
4~30 2
2
a)
2
R5 2
2
40~60
2
20°
55°
10~40 2
40~60
2
R5 6~25
2
2
12~60
60° 2
60°
2 20°
1．熔焊接头设计
尽量选用镇静钢。镇静钢含气量低，特别是含H2和O2量低， 可防止气孔和裂纹等缺陷。 异种金属焊接时焊缝应与低强度金属等强度，而工艺应按高 强度金属设计。 尽量采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材，以简化工艺过 程。
4 焊接接头的工艺设计
焊缝的布置
1．焊缝应尽可能分散 以便减小焊接热影响区，
4
3000
9
4
5
67
8
10
中压容器焊号 1
2 3 4 5
焊缝名称
筒身纵缝 1、2、3
筒身环缝 4、5、6、7
管接头焊接 9
入孔圈纵缝 10
入孔圈环缝 8
焊接方法与焊接工艺
焊接材料
因容器质量要求高，又小批 生产，采用埋弧焊双面焊， 先内后外，不开坡口。材料 为16MnR应在室内焊接。
2 焊接方法的选择
生产单件钢结构件
1．板厚在3～10 mm,强度较低，且焊缝较短应选用手弧焊。 2．板厚在10 mm以上，焊缝为长直焊缝或环焊缝应选用埋弧焊。 3．板厚小于3 mm，焊缝较短应选用CO2焊。

2：选题背景换热设备的焊接结构是由：筒体、封头、接管、法兰、管板及换热管等基本构件通过焊接接头（或胀接）连接成的整体。

该整体构成换热设备的重要组成部分。

因此，掌握好这些基本构件和焊接接头的设计，对进行换热设备的整体设计至关重要。

换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。

在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。

本次高压溶剂换热器在考虑抗强腐蚀方面，同时还要考虑抗高压问题。

所以，应着重对抗高压性能进行考虑，主要从板材材料选取，板材的厚度，焊接工艺的强度问题方面入手。

本课程设计将着重对封头的焊接工艺进行具体设计。

3.方案论证：3.1.原始数据：循环氢与反应产物换热器：设计压力：17.34/15.94Mpa （壳程/管程）, 操作压力：15.92/14.56Mpa （壳程/管程）, 设计温度：395/435℃(进口/出口),操作温度:262/332℃(进口/出口), 腐蚀余度3/3(壳程/管程),公称容积:8.8m³, 操作介质:循环氢/反应产物（壳程/管程）, 焊缝系数1/1（壳程/管程），水压试验压力23.48/22.32（壳程/管程），容器类别：三类，容器重量：73194Kg, 公差：GB150-1998《钢制压力容器》螺栓孔应跨分布，法兰连接两螺栓，螺纹外表面涂润滑脂3.2.封头的选材循环氢与反应产物换热器经常在高温高压等恶劣条件下工作，工作介质常含H2S，H2等反应产物，有强烈的腐蚀性等，选用2.25Cr-1Mo,内部双层堆焊E309L+E347即可满足工作要求。

2.25Cr-1Mo是合金钢中加入Cr和Mo重要元素，其中Cr主要起抗氧化的作用，在高温下与氧结合强，在金属表面形成Cr2O3稳定化合物包围金属，阻止了金属继续氧化，在温度较高下的金属原子活动能较强，由于金属再结晶的结果，使金属性软化，而Mo可以提高再结晶温度，阻碍高温下原子的活动能力，提高热强性，同时也保证了有足够的强度，塑性和韧性，综合品质比较高，完全满足此次设计要求。

（2）坡口形式选择：
主要依据焊件板厚和焊件使用条件进行选择。 1）焊件板厚： 薄板对接一般采用Ⅰ型坡口，其余可查表。 2）焊件使用条件：
★承载较小或精度要求不高时， 采用Ⅰ形、Ｖ形等坡口；
★承载较大或精度要求较高时， 宜采用Ｕ形、Ｘ形、和双Ｕ形等坡口。
焊接工艺设计示例 实例 结构名称 ：中压容器（见下图）
4
5
1
6 2
7 3
（2）焊接方法、接头形式、焊接材料及工艺
序
号 焊缝名称 焊接方法与工艺
接头型式
焊接材料
埋弧自动焊双面
1
筒身纵缝 焊（质量高），先 1、2、3 内后外。16Mn应
在室内焊接。
4、5、6 埋弧焊双
2
筒身环缝 面焊，先内后外；7 装
配后先在内部用手弧焊
4、5、6、7 封底，再用埋弧焊焊外
（3）尽量减少异种金属的熔焊。减少出现的问题复杂性，避 免无法用熔焊的方法获得满意接头。
（4）尽量选用尺寸较大的原材料或型材，以减少焊缝数量。
（5）尽量采用廉价材料，以降低成本。
二、焊接方法的选择
合理选择焊接方法，应考虑的因素： １．根据材料的焊接性，通过查表选择焊接方法。 表8-1 ２．根据材料的特点选择；如低碳钢可采用各种焊接方法都可
（2）.焊缝布置应有利于减少焊接应力和变形。
1. ①焊缝焊缝应避开最大应力和应力集中的部 位。
不合理
合理 图8- 2 焊缝应避开应力集中部位
②焊缝设置应尽可能对称。 焊缝位置偏离中性轴，焊后会产生较大的弯曲变形; 焊缝对称于中性轴，有可能使弯曲变形互相抵消; 两条焊缝在中轴上，焊后无明显弯曲。
图8-3 焊缝对称布置的设计
③焊缝应避免过分集中和交叉。多次焊接会使接头部位 过热严重，同时增大焊接残余应力。

焊接工艺的分类与特点
焊接工艺的分类
根据焊接过程中所使用的热源不同，焊接工艺可以分为熔化焊、 压力焊和钎焊等类型。
焊接工艺的特点
熔化焊是通过加热使焊件达到熔化状态，通过液态金属的流动实 现连接；压力焊则是通过施加压力，使焊件达到塑性状态或直接 实现连接；钎焊则是通过加热使钎料熔化，利用液态钎料润湿被 连接表面实现连接。
外观检测
通过目视、测量等方法检查焊接结构的外观 质量，如焊缝的外观、尺寸等。
力学性能检测
对焊接结构进行拉伸、弯曲、冲击等试验， 检测其力学性能是否符合设计要求。
耐压检测
对焊接结构进行压力试验，检测其密封性能 和强度。
焊接结构的验收标准
焊接结构应符合设计图 纸和相关标准规范的要 求。
焊接结构应进行全面的 检测，确保无缺陷和损 伤。
在气体保护焊中，保护气体的 流量也会影响焊接质量和效率 ，需要根据实际情况进行调整 。
05
焊接结构强度与稳定性分析
焊接结构的应力分布与变形
焊接过程中应力的产生
在焊接过程中，由于材料受热膨胀和 冷却收缩，会在焊缝及其附近区域产 生应力。
焊接应力的分布
焊接应力的分布取决于焊接工艺、材 料性质和焊缝设计等因素。
焊接速度
保护气体流量
焊接电流是焊接过程中最重要 的工艺参数之一，它直接影响 到焊接质量和焊接效率。需要 根据焊件的材料、厚度、焊接 位置等因素来确定合适的焊接 电流。
焊接电压也是重要的工艺参数 之一，它影响到电弧的稳定性 和焊接熔池的形状。需要根据 焊件的材料、电流等因素来确 定合适的焊接电压。
焊接速度决定了焊接效率，过 快或过慢的速度都可能影响焊 接质量。需要根据焊件的材料 、厚度等因素来确定合适的焊 接速度。

选择焊接方法时应根据下列原则：
1）焊接接头使用性能及质量要符合结构技术要求。 2）提高生产率，降低成本。
9.5.4 焊接参数选择
焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊 条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的 总称，叫焊接参数。 1）焊条直径和焊接电流选择。焊条直径根据焊件厚度选 择。焊件较薄选较细焊条。焊接电流一般按I=（30∼60）d 选取。并根据焊件厚度、接头形式、焊接位置、焊条种类， 通过试焊调整。 2）焊接速度。根据焊缝形式确定，不宜过快，也不宜过 慢。 3）弧长。焊接电弧的长度，一般采用短弧操作。
第六节 焊接技术新发展
1. 计算机技术在焊接中的应用
2. 焊接机器人和智能化
3. 焊接能源 4. 提高焊接产率。
图4-36 摩擦焊接头形式
返回文档
图4-37 钎焊接头形式
返回文档
a) 不合理
b) 合理
图4-38 焊条电弧焊的焊缝位置
返回文档
a)
a) 、c)电极难以伸入
b)
c)
b) 、d)方便操作的设计
3. 焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形
1）尽量减少焊缝数量及长度，缩小不必要的焊缝截面尺 寸，如图4-40所示。 2）焊缝布置应避免密集或交叉，如图4-41所示。 3）焊缝布置应尽量对称，如图4-42所示。 4）焊缝布置应尽量避开最大应力位置或应力集中位置， 如图4-43所示。 5）焊缝布置应避开机械加工表面。如图4-44所示。
9.5.2 焊接接头设计
焊接接头设计包括焊接接头形式设计和坡口形式设计。
1.焊接接头形式设计 常用的基本接头形式有对接接头、盖板接头、搭接接头、 角接接头、T形接头、十字接头和卷边接头等，如图4-45所 示。其选择应根据结构的形状和焊接生产工艺而定，要考虑 易于保证焊接质量和尽量降低成本。 对于钎焊、电阻焊的点焊和缝焊采用搭接；对焊采用对 接；熔化焊可采用对接、搭接，角接和T形接对比选择。压 力容器一般采用对接，桁架结构一般采用搭接。对于气焊和 钨极氩弧焊可采用卷边接头。 2. 焊接接头坡口形式设计

εT是自由变形率： εT= ΔLT / L0=α(T-T0) 外观变形率εe= Δ Le / L0 内部变形率ε = Δ L / L0
返回
钢板条中心加热和冷却时的应力与变形 a)原始状态 b)、c)加热过程 d)、e)冷却过程
a)
d) b)
c)
e)
钢板边缘一侧加热和冷却时的应力与变形 a)原始状态 b)假设各板条的伸长 c)加热后的变形
焊缝在x－x轴一侧，焊后最容易产生弯曲 变形
焊缝的位置应尽可能对称布置
如图a、b所示的焊件，焊缝位置偏离截面中心，并在同一 侧。由于焊缝的收缩，会造成较大的弯曲变形。图中 c、d、 e所示的焊缝位置对称，焊后不会发生明显的变形。
焊缝位置对称于x－x轴和y－y轴，焊后变形较 小，容易防止。
图1-44
1．筒体、封头及其相互间连接的焊接结构 纵、环焊缝必须采用对接接头。 对接接头的坡口形式可分为不开坡口（又称齐边坡口）、V 形坡口、X形坡口、单U形坡口和双U形坡口等数种，应根 据筒体或封头厚度、压力高低、介质特性及操作工况选择 合适的坡口形式。
2. 接管与壳体及补强圈间的焊接结构 一般只能采用角接焊和搭接焊，具体的焊接结构还与容器 的强度和安全性要求有关。有多种接头形式，涉及是否开 坡口、单面焊与双面焊、熔透与不熔透等问题。设计时， 应根据压力高低、介质特性、是否低温、是否需要考虑交 变载荷与疲劳问题等来选择合理的焊接结构。下面介绍常 用的几种结构。
图14-3 双V形坡口 双V形坡口由两个V形坡口和一个I形坡口组合而成
三、压力容器焊接接头分类
目的：
为对口错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等方面
有针对性地提出不同的要求，GB150根据位置，根据 该接头所连接两元件的结构类型 以及应力水平，把接

焊接结构设计
二. 焊接接头形式
1. 常见接头形式 接头基本形式有对接接头、搭接接 头、角接接头和T形接头。接头形式的选择主要根据 结构形状、使用要求和焊接生产工艺而定。 2. 接头形式的选用 对接接头应力分布均匀、接头质量容易保证、节 省材料，是使用最多的接头形式，重要的受力焊缝应 尽量选用。但焊前准备和装配要求较高。 搭接接头不需开坡口、装配要求不高，常应用于 受力不大的架结构，但搭接接头受力时产生附加弯矩， 且金属消耗量较大，一般应避免采用。 当接头构成直角或一定角度连接时，则必须采用 角接接头和T形接头。
焊接结构设计
（1） 翼板、腹板的拼接焊缝位置
图16-10 焊接梁
图16-11 翼板、腹板拼接焊缝的位置
图16-10所示的梁在承受载荷时，上翼板内受压 应力作用，下翼板内受拉应力作用，中部拉应力最大， 腹板受力较小。对上翼板和腹板，从使用要求看，焊 缝的位置可以任意安排。为充分利用材料原长和减少 焊缝数量，上翼板和腹板都采用两块2500mm的钢板拼 接，即焊缝在梁的中部。对下翼板，为使焊缝避开最
焊接结构设计
图16-16 瓶体装配焊接简图
焊接结构设计 2、焊接工字梁
结构名称：焊接梁（图16-10）；
主要组成：上、下翼板，腹板，肋板； 材 料：20钢； 尺 寸：钢板最大长度2500mm，板厚分别选用6，8和 10mm；
生产类型：大批生产
设计要点：该结构用低碳钢板（20钢）下料拼焊，材 料可焊性好。焊接工艺设计中需要集中考虑的是梁柱 的受力状况和防止应力与变形，切实保证焊接质量。
焊接结构设计
16-12 工字梁的焊接顺序 a)合理 b)不合理
因此，坡口形式的选择主要根据板厚和熔透要 求，同时应考虑坡口加工经济性和焊接工艺性。通 常，要求焊透的重要受力焊缝应尽量采用双面焊， 以利于保证质量。

焊接件结构设计准则
焊接件结构设计准则
焊接是不可拆的连接。

把需要连接的两个金属零件在连接的地方局部加热并填充熔化金属，或用加压等方法使之熔合在一起，其焊接熔合处即焊缝。

1
焊接结构的优点（质量轻，连接可靠，工艺过程和设备简单等优点）
1）和铸造结构相比，焊接结构质量轻，结构设计自由度大，因不需制模，故制造周期短、成本低，小批量时这一优点更突出；
2）和铆接、螺栓结构相比，这种结构无间隙，便于防腐，另外，因不需附件，故也有结构质量轻的优点。

焊接结构对焊接质量要求很高，保证焊接质量是采用焊接结构的关键。

2
保证或提高焊接质量的三种途径
1）材料：材料选择最重要的一条是可焊性，碳钢中的碳的质量分数少于0.22%，其可焊性能良好；
2）工艺：工艺包括前处理、后处理和焊接工艺，其中焊接技能是决定因素。

3）结构：结构影响因素主要是焊缝受载形式、大小、是否有利于焊接工艺的施行等。

3
焊接件结构设计准则
1）几何连续性准则：
焊缝及其影响区的强度特别是其动载荷强度一般比周围材料的强度要低，往往还有内应力，因此应尽量将焊缝设置于应力水平较低的区域。

例如：避免在几何形状突变处设置焊缝（因为这里应力集中）；
焊缝欲连接的两侧有时不能保证几何形状的连续性，常见的是板厚不同。

对此要在结构设计时留有过渡结构，从而减轻几何形状的突变性。

工程应用实例：。

坡口形式：I形、V形、U形、X形和双U形等。
部分对接接头形式：
部分角接接头：
3) 接头过渡形式的选择 设计焊接结构件最好采用相等厚度的金属材料，否则，易 造成应力集中和产生焊不透等缺陷。不同厚度的金属材料对接 时，允许的厚度差见下表所示。
较薄板的厚度/㎜ 允许厚度差/㎜
2～5 1
6～8 2
9～11 3
接 头 特 点 量选用对接接头。 搭接接头：焊前备料和装配简易，但承载能力不高，浪费 材料，常用于受力不大、板厚较小或现场安装的结构中。 角接接头和T形接头：受力较复杂，易产生应力集中，承 载能力不高，常用于珩架、底座、立柱等结构中。
2)焊接坡口形式 坡口：是为了保证焊缝根部焊透，工艺需要，在工件的待焊部 位加工并装配成的呈一定几何形状的沟槽。 ①保证焊缝根部焊透； 坡 口 作 用 ②便于清渣； ③获得较好的焊缝形状； ④调节母材金属与填充金属在 焊接接头中的比例； 常用热割或 冷加工的方 式来加工坡 口。
外观检验水压试验荧光检验x射线非破坏性检验包括焊缝的化学成分分忻金相组织分析和力学性能试验主要用于科研和新产品试生致密性检验气压试验煤油试验磁粉检验渗透探伤着色检验超声波探伤射线探伤射线
§3-8
焊接件的结构设计
本节主要内容：
1.熟悉焊接结构材料的选择方法；
2.掌握焊接构件的焊缝的布置方法； 3.能合理制订焊接规范； 4.能绘制焊接结构工艺图。
破坏性检验：包括焊缝的化学成分分忻、金相组织分析和
焊 接 成 品 检 验
力学性能试验，主要用于科研和新产品试生 产。 ①外观检验 水压试验 气压试验 煤油试验 荧光检验 着色检验 X射线 γ射线
②致密性检验
③磁粉检验 非破坏性检验 ④渗透探伤 ⑤超声波探伤 ⑥射线探伤

镇静钢
脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊接结构。
沸腾钢
含氧量较高，组织成分不均匀，焊接时易产生裂纹。厚板焊 接时还可能出现层状撕裂。
不宜用作承受动载荷或严寒下工作的重要焊接结构件以及盛装易燃、 有毒介质的压力容器。
异种金属的焊接
必须特别注意它们的焊接性及其差异。
一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者，并应在设计中对 焊接工艺提出要求，按焊接性较差的钢种采取措施，如预热或焊后热处理 等。
若必须选用，应在设计和生产工艺中采取必要措 施。
强度等级低的低合金结构钢：
• 焊接性与低碳钢基本相同， • 钢材价格也不贵， • 强度能显著提高， 条件允许时应优先选用。
强度等级较高的低合金结构钢：
• 焊接性能虽然差些，但只要采取合 适的焊接材料与工艺，也能获得满意 的焊接接头。 设计强度要求高的重要结构可以选用。
果δ1-δ超过表中规定值，或者双面超过 2(δ1-δ)时，应在较 厚板料上加工出单面或双面斜边的过渡形式，如图 4—46所示。
钢板厚度不同的角接与T形接头受力焊缝，可考虑采取图 4-47所示的过渡形式。
4．其它焊接方法的接头与坡口形式
埋弧焊的接头形式与焊条电弧焊基本相同。但由于埋弧焊 选用的电流大、熔深大，所以板厚小于12 mm时可不开坡口(即I 形坡口)单面焊接。
和应力集中位置不应该布置焊缝。
大跨度的焊接钢梁：板坯的拼料焊缝应避免放在梁的中间， 如图4—40中a应改为d的状态。
(3) 焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置 对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面
和应力集中位置不应该布置焊缝。
压力容器的封头应有一直壁段：如图4-40中b应改为e状态， 使焊缝避开应力集中的转角位置。直壁段不小于25 mm。

焊接结构设计课件
药皮中各种组分作用：
5）合金剂：补偿合金元素的烧损及向 焊缝过渡合金元素，以保证焊缝的化 学成分及性能等。
6）增塑润滑剂：增加药皮粉料在焊条 压涂过程的塑性、滑性及流动性，以 提高焊条的压涂质量，减小偏心度。
7）粘接剂：使药皮粉料在压涂过程中 有一定粘性，与焊芯牢固粘接，并使 之在烘干后具有一定的强度。
焊接结构设计课件
焊接结构设计课件
4、电焊条牌号与型号
(1)焊条牌号 是焊条产品的具体命名。 根据主要用途及性能特点命名。 每种产品只有一个牌号，但多种牌号
可同时对应于一种型号。 焊条牌号通常以一个汉语拼音字母
（或汉字）与三位数字表示。
焊接结构设计课件
结构钢焊条牌号
J422，中“J”表示结构钢焊条,按用途分 第一、二位数字“42”表示焊缝金属的
特例：一般接头应开设坡口，而搭接接头无需开坡口即可焊接。
焊接结构设计课件
图14-3 双V形坡口 双V形坡口由两个V焊形接结坡构设口计和课件一个I形坡口组合而成
三、压力容器焊接接头分类
目的：
为对口错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等方面
有针对性地提出不同的要求，GB150根据位置，根据 该接头所连接两元件的结构类型 以及应力水平，把接
焊接结构设计课件
（a）
（b）
（c）
图14-5 容器接管的角接和对接
焊接结构设计课件
2．尽量采用全熔透的结构，不允许产生未熔透缺陷
未熔透
指基体金属和焊缝金属局部未完全熔合而留下 空隙的现象。未熔透导致脆性破坏的起裂点， 在交变载荷作用下，它也可能诱发疲劳破坏。
改进
选择合适的坡口形式，如双面焊；当容器直径 较小，且无法从容器内部清根时，应选用单面 焊双面成型的对接接头，如用氩弧焊打底，或 采用带垫板的坡口等。

（a）不合理
（b）合理 图8-33 焊缝应避开最大应力处
如图8-34所示，压力容器的凸形封头应有一直壁段，最短不小于25 mm。因为转角处是应力集中区，应避免布置焊缝。
（a）不合理
（b）合理
图8-34 凸形封头的焊缝位置
4．焊缝应尽量避开加工面或远离加工面
有些焊接构件需先加工后焊接，为避免焊后破坏机加工精度，应使焊 缝尽量避开（或远离）加工面，如图8-35所示。
（a）I形接口 （b）V形坡口 （c）X形坡口
（d）U形坡口 （e）双U形坡口 图8-40 常见的坡口形式
工程材料及成形工艺
金属材料
弧焊
保护焊
束焊 缝焊
低碳钢
A
A
A
A
A
A
AA
A
A
中碳钢
A
A
B
B
A
A
B
A
A
A
低合金结构钢
B
A
A
A
A
A
B
A
A
A
不锈钢
A
A
B
B
A
A
AA
A
A
耐热钢
B
A
B
C
A
A
B
C
D
A
表8-5（续）
焊接工艺
气焊
焊条电

埋弧焊 CO2 气体 氩弧焊
电子
点焊、 对焊
摩擦焊 钎焊
金属材料
弧焊
保护焊
束焊 缝焊
铸铜
A
A
A
A
A
A
E
（一）焊缝的位置
1．焊缝布置尽可能分散
熔化焊的焊缝交 叉或密集，会造成金 属局部热量过分集中， 热影响区变大，组织 变差，应力增大。因 此，两条焊缝的间距 一般要求大于3倍板厚， 且不小于100 mm，如 图8-32所示。

13
直角焊缝的截面形状
无论是对接焊缝还是角焊缝，其焊缝表面都可以是凹陷、凸 起或平齐的。 直角焊缝的四种形式，除三种等边平的、凹的和凸的直角焊 缝外(图5-3a~c)，还有平的不等边直角焊缝(图d)。焊脚尺寸K为 角焊缝的特征尺寸，角焊缝的焊脚尺寸为焊缝内接等腰直角三 角形的直角边，图5-3。
图5-3 直角焊缝的截面形状 a) 平齐等边角焊缝 b)凹陷等边角焊缝 c)凸起等边角焊缝 d)平齐不等边角焊缝 14
例如：厚度为30mm的板对接，既可以选择 图5-1i所示的双Y形坡口(由表5-6可查得：用 焊条电弧焊时，该坡口适于12～60mm厚的 板；用埋弧焊时，适于24-60mm厚的板)，也 可以选择图5-lm所示带钝边的双U形坡口。 无论选择哪一种坡口形式，都首先要保证接 头质量，同时还要考虑经济性。
7
常用熔焊接头坡口形式
焊接结构、接头和结构细节设计
1
1.1 焊接结构的设计特点和常用的设计方法
焊接结构是金属结构中一种最主要的结构形式，如钢结构、船舶壳体、锅炉 及压力容器，以及工程机械、动力机械、汽车拖拉机、铁路车辆等结构都是焊接 结构，它们大多依据有关的规程规范进行设计，《焊接手册》第3卷、《焊接结 构设计手册》及其他大量著作中，对此进行详细的研讨，这些理论工作及实践应 用促进了焊接结构的发展。
10
电子束焊接接头
它是熔焊接头中的一种特殊接头。它是利用聚焦的 高速电子流轰击焊件，使电子动能转化为热能而熔化 焊接接头的焊缝区而进行的熔焊。 特点：可焊接各种特殊的金属，大厚度，焊缝的深宽 比大(可达25:1)。 应用：核反应堆元件，航空、航天设备中的某些特殊 金属、超高强度钢及耐热合金零件的焊接。
2
(2) 焊接结构设计的基本要求和遵循原则