焊接结构抗疲劳优化设计方法及应用

第２９卷第６期焊接学报ｖ０１．２９Ｎｏ．６２００８年６月ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＦＴＨＥＣｍＮＡⅥ砸ＬＤＩＮＧＩＮＳ呷『ｒ兀ＯＮＪｕｎｅ２００８焊接结构抗疲劳优化设计方法及应用

丁彦闯，兆文忠

（大连交通大学机械工程学院，辽宁大连１１６０２８）

摘要：焊接结构的破坏往往表现为焊接接头的疲劳破坏，提出考虑焊接接头疲劳损

伤约束的焊接结构抗疲劳优化设计方法。根据国际焊接学会（Ⅱｗ）的焊接接头与部件

疲劳设计评估标准，基于Ｍｉｎｅｒ累积损伤理论，提出虚拟疲劳试验技术预测焊接接头的

累积损伤，以焊接接头的累积损伤为约束进行抗疲劳设计，采用基于试验设计的近似模

型优化策略提高计算效率。采用此方法对某焊接构架进行了抗疲劳轻量化设计，选取

１０个设计变量，进行１２０次试验设计创建“ｇｉｎｇ近似模型，在近似模型上应用序列二

次规划算法进行优化设计，在结构尺寸、应力及给定焊接接头累积损伤约束下，构架重

量减轻１１．６％。此方法为设计过程中保证焊接结构的疲劳可靠性提供了一种新途径。

关键词：焊接结构；疲劳损伤；优化设计；虚拟疲劳试验；近似模型

中图分类号：’Ｉ℃４０５文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３６０ｘ（２００８）嘶一００２９～０４丁彦闯

Ｏ序言

焊接是一种重要的连接方式，轻量化结构多采用焊接形式。焊接结构在交变载荷作用下的破坏往往表现为焊缝的疲劳破坏，焊缝的疲劳破坏是损伤累积的过程…，因此焊接结构的抗疲劳设计必须充分考虑焊接接头的细节品质。对于焊缝局部区域可采用焊后打磨等工艺措施消除应力集中，提高疲劳寿命１２１；对于复杂的焊接结构还需进行结构优化设计，降低焊缝区域的整体应力水平，保证疲劳寿命。复杂结构的优化设计一般需采用有限元法进行，在考虑焊接接头细节的情况下，计算模型更加复杂，计算量大，耗时较长，以有限元疲劳分析结果为基础的优化设计将很难开展。为了提高优化分析的效率，可采用近似模型替代复杂、耗时的有限元分析，并在近似模型上进行优化设计旧ｊ。

作者提出考虑焊接接头疲劳损伤约束的焊接结构抗疲劳优化设计方法。在结构优化模型中增加焊接接头的累积损伤约束，创建焊接结构抗疲劳优化模型；根据国际焊接学会（１１ｗ）的焊接接头与部件疲劳设计评估标准，基于Ｍｉｎｅｒ累积损伤理论，提出焊接结构虚拟疲劳试验技术预测焊接接头的疲劳累积损伤；对优化模型进行基于试验设计的近似建模提高优化效率。并结合焊接构架的工程实例应用验证了此方法的可行性。

１焊接结构抗疲劳优化模型

在结构优化设计的约束条件中加入焊接接头的累积损伤约束来保证疲劳寿命，则复杂焊接结构的抗疲劳优化设计模型可表示为

求Ｘ＝｛石ｌ，ｚ２，…，ｚ。｝Ｔ

使形（Ｘ）一ｍｉｎ

满足毋（ｘ）≤０，／＝１，２，…，ｇ

ｋ（Ｘ）＝０，后＝１，２，…，Ｚ

啡（ｘ）≤ｑ，ｐ＝１，２，…，＾

戈ｉｍｉｎ≤石ｉ≤ｚｉ眦

式中：结构参数．）｜ｆ＝｛戈１，戈２，…，ｚ。｝Ｔ为设计变量；结构性能形（ｘ）（如结构重量等）为优化目标；ｇ，（ｘ）为不等式约束函数；饥（ｘ）为等式约束函数；口为不等式约束个数；Ｚ为等式约束个数；危为累积损伤约束的焊接接头个数；戈ｉＩＴＩｉ。和戈ｉ一为设计变量下界及上界，常规约束条件可以是强度约束、刚度约束、动态特性约束以及几何约束等；仇（ｘ）为焊接接头的累积损伤；ｃ。为常数取Ｏ．５—１，可根据焊接接头的重要程度进行选取。

２焊接结构虚拟疲劳试验

收稿日期：２００８一Ｏｌ一０８

基金项占：国家８６３高技术研究发展计划项目（２００６ＡＡ０４２１６０）

焊接接头的累积损伤由结构承受的交变载荷造

第６期丁彦闯，等：焊接结构抗疲劳优化设计方法及应用３１

优化算法

翌塑ｌ

主

设计变量空间ｌ

广；磊葱鬲＿仁爿结嘉萋篙凳罢析＝二工二Ｌ＝∑二＝∑试验设计结果ｌ

丕

有限元分析结束

图３基于近似模型的优化设计流程

哟．３Ｏｐｔｉｍｉ刎ｉｏｎｂａｓｅｄｏｎａｐｐｒｏｘｊｍａｌｉｏｎｍｏｄｅＩ

梁两端有轴箱弹簧座，中央有空气弹簧座。两横梁上焊有纵向梁、制动吊座和牵引座。横梁外侧装有抗蛇行减振器座。焊接构架及关键焊缝结构如图４所示。

图４焊接构架结构

Ｆｉｇ．４ＷｅＩｄｅｃＩｂｏｇｉｅｆ陋ｍｅａｎｄｗｅＩｄｅｄｊｏｉｎＩｓ

４．２焊接构架抗疲劳优化模型

该构架主要由钢板组焊而成，因此设计变量取板厚作为基本参数，根据设计及工艺要求，确定１０个设计变量，如表ｌ所示。构架有限元模型采用板壳单元建模，共有６４８７７个节点，６６５１４个单元。

根据国际铁路联盟标准ＵＩＣ５１５—４—１９９３【７Ｊ创建焊接构架结构轻量化优化模型。取板厚为设计变量，质量最小为目标，考虑超常载荷的最大Ｍｉｓｅｓ

表１设计变量及优化结果

Ｔａｂｌｅ１ＤｅｓｉｇｎＶａｒｉａｂＩ鹊ａｎｄ州ｉｍｉ捌ｉｏｎｎｅｓｕＩｔｓ

侧梁Ｅ盖板

侧梁腹板

侧梁Ｆ盖板

侧梁内部筋板

轴箱圆筒状立板

纵梁上盖板

纵梁下盖板

纵梁腹板

空簧座板

转臂定位座侧板

９．０

９．Ｏ

１３．１

７．５

９．０

９．Ｏ

９．０

１４．３

Ｊ３．５

应力约束和三个关键部位焊接接头（图４）疲劳累积损伤约束。该问题的优化模型为

使ｍ（￡ｉ）一ｍｉｎ

满足ｓ１≤２０８１

Ｄ１≤ｃｌ，Ｄ２≤ｃ２，Ｄ３≤ｃ３｝（４）

￡ｉ『：ｌｉ。≤￡ｊ≤ｆｉ。。Ｊ

式中：ｍ（ｆ！）为构架质量；￡ｉ为设计变量（板厚）；ｆｉ一，ｏ涮。为设计变量的上下限；５ｌ为超常载荷的最大Ｍｉｓｅｓ合成应力；Ｄ１为管接头疲劳累积损伤；Ｄ２为侧梁Ｔ形接头疲劳累积损伤；Ｄ３为定位座与侧梁相连的Ｔ形接头疲劳累积损伤；Ｃｌ，Ｃ２，Ｃ３为常系数取０．８。

国际铁路联盟ＵＩＣ５１５—４—１９９３标准中转向架疲劳载荷分三段加载，即１倍、１．２倍和１．４倍的载荷循环６×１０６，２×１驴和２×１０６次。根据焊接接头的具体形式得到Ｉ研标准中对应的Ｓ一Ⅳ曲线数据，基于累积损伤理论采用式（３）计算焊接接头的疲劳试验累积损伤值，即

‰：巍半华】：堕警业＋

ｉ＝ｌ

ｕＶ

２丕！鲎ｉ！１２垒旦２１．２茎！堂（！：垒垒星）：ｒ钔

Ｃ

’

Ｃ

…７式中：ｎｉ为疲劳载荷循环次数；△尺为１倍疲劳载荷作用下焊接接头的名义最大主应力范围；ｍ为Ｓ一Ⅳ曲线斜率；ｃ为５一Ⅳ曲线常系数。

４．３焊接构架抗疲劳优化设计结果

对焊接构架的疲劳损伤约束优化模型，采用拉丁超立方法对１０个设计变量进行１２０次试验设计，对各响应变量分别创建炳ｇｉｎｇ近似模型，在近似模型上应用序列二次规划算法进行优化设计，设计变量的优化结果见表ｌ，优化前后结果对比见表２，表

ｍ

惦

坫

惦

垢

砺

硒

∞

加

２

６

Ｏ

２

８

菱零

焊接结构课程设计—压力容器分解

前言１第1部分储罐设计分析2第1章储罐总体分析2 1.1 储罐基本设计要求2 1.2 储罐材料2 1.３储罐用钢板3 1.4 配用锻件5 1.5 配用螺栓、螺母5第2章储罐罐底设计6 2.1 储罐罐底板尺寸6 2.2 罐底结构7第3章罐壁结构设计10 3.1 罐壁的排板与连接10 3.2 罐壁厚度11 3.3 罐壁加强圈12第4章罐顶结构设计13第2部分储罐的焊接工艺分析14第5章压力容器的焊接接头14 5.1 压力容器焊接接头的分类14 5.2 圆筒形容器焊接接头的设计15第6章压力容器的焊接方法17 6.1 熔化极氩弧焊17

CO气体保护焊17 6.2 2 6.3埋弧焊19第7章压力容器的焊接工艺21第3部分储罐的组装与检验22第8章储罐的安装施工顺序22 8.1储罐底板的焊接顺序22 8.2储罐壁板的焊接顺序22 8.3储罐固定顶的焊接顺序23第9章储罐焊缝的检验与修补24 9.1焊缝检测24 9.2焊缝修补25设计体会26参考文献27

前言大型油气储罐是油气产品储存运输最方便、廉价的方式之一。储罐的形式可跟据盖顶的样式不同分为浮顶式储罐（包括气柜）和固定顶式储罐（包括内浮顶式储罐），而固定顶式储罐又包括锥顶式储罐和拱顶式储罐两种。目前原油的储罐使用中浮顶式储罐在不断减少，液化气储运主要是球罐和立式筒形低压储罐。常用的几种灌顶形式为双子午线网客机构拱顶、辐射网壳结构拱顶、短程线网壳结构拱顶和梁柱支撑结构拱顶，见图1。本次课程设计主要讨论立式固定顶筒形钢制焊接储罐的施工工艺。其中包括储罐的材料选择、加工工艺路线选择、相关组件形式选择、机械加工装配、施焊成型、焊后检测调试等相关生产内容。

焊接工艺课程设计

[文档标题]

焊接工艺课程设计 1绪论 1 .1 Q235的成分及焊接性分析 Q235钢是一种普通碳素结构钢，具有冶炼容易，工艺性好，价格价廉的优点，而且在力学性能上也能满足一般工程结构及普通机器零件的要求，在世界各国得到广泛应用。碳素结构钢的牌号体现其机械性能，符号用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”的汉语拼音，表示屈服强度的数值。Q235表示这种钢的屈服强度为235MP，Q235钢含碳量约为0.2%属于低碳钢。Q235成分:C含量0.12%-0.22%、Mn含量0.30%-0.65%、Si含量不大于0.30%、S含量不大于0.050%、P含量不大于0.045%。S、P和非金属夹杂物较多在相同含碳量及热处理条件下，低碳钢焊接材料焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。 Q235含有少量的合金元素，碳含量比较低，一般情况下（除环

境温度很低或钢板厚度很大时）冷裂倾向不大。工件预热有防止裂纹、降低焊缝和热影响区冷却速度、减小内应力等重要作用。但是预热使劳动条件恶化，并使工艺复杂。低合金结构施焊前是否需要预热，一般应根据生产实践和焊接性试验来确定。当母材的碳当量Ceq≥0.35时应考虑预热。低合金钢淬硬倾向[1]主要取决于钢的化学成分，根据碳当量公式可知Q235的碳当量小于0.4%，在焊接过程中基本无淬硬倾向，焊前不需预热。且这类刚含碳量较低，具有较的抗热裂性能，焊接过程中热裂纹倾向较小，正常情况下不会出现热裂纹。从厚度考虑，当板厚超过25mm时应考虑100℃以上的焊前预热，试验中所用钢板的厚度为12mm，不需预热。焊接热处理的目的是为了消除焊接内应力、提高构件尺寸的稳定性、增强抗应力腐蚀性能、提高结构长期使用的质量稳定性和工件安全性等。低合金钢焊接结构在大多数请况下不进行焊后热处理，只有在特殊要求的情况下才进行焊后热处理。此试验并无特殊要求，因此并未进行焊后热处理。 1.2 焊条 1.2.1对焊条的基本要求（1）焊条的熔敷金属应具有良好的力学性能（2）焊条的熔敷金属应具有规定的化学成分，以保证其使用性能的要求

焊接件结构设计的几点体会

现代技能开发 !""#?$月号 %&’ 焊接件材料的选择焊接件的材料与结构设计有着密切的关系。焊接结构件因用途不同，要求不同。现在广泛使用的材料有铁碳合金，有色金属及其合金等。我们在设计焊接结构时，首先要根据焊接结构件的受力情况、工作条件、设计要求等，选择焊接结构件的材料。选择材料时，应考虑以下几点。尽量选用同种材料焊接结构件是多个零件或构件焊接在一起而形成的。考虑到焊接过程的特点，各零件的材料应尽可能地选择一致。这样购料、焊接方法的选择、焊接工艺的制订、焊条的选用等比较简单容易。但有时为减少使用贵重金属材料（如：不锈钢），也可以使用不同材料。尽量选用焊接性能好的材料在选择焊接结构件材料时，应考虑材料的强度及焊接结构件的工作条件要求（如耐腐蚀、抗冲击、交变载荷等）。当多种材料能同时满足使用要求时，这些材料当中，有的焊接性能较好，而有的焊接性能较差。有的适用这种焊接方法，有的适应另一种焊接方法。所以，选择材料时，应选择焊接方法普通、焊接性能好的材料。尽量选用价格低的材料在选择焊接结构件材料时，除满足了各方面的要求以外，还应考虑经济性。焊接结构件应选用价格低、资源丰富的材料，这样才符合勤俭节约、降低成本、提高产品竞争力的基本原则。焊接件的结构设计焊接结构件随着焊接技术的发展，开始得到越来越广泛的应用。与其他制造金属结构的工艺，如锻造、铸造、铆接相比，焊接结构的占有率是在不断上升的。工业发达国家中一般焊接结构件占钢产量的()*以上。焊接结构件已经运用于工业、交通、能源、农业、国防等几乎国民经济的一切部门，如用于建造冶金、建筑、石油化工设备、各种锻压机械、起重运输机械、工业与民用钢结构等。焊接结构的设计是焊接件的关键，结构设计是否合理，关系到焊接结构件的强度、寿命以及能否取得合格、优质的焊接结构的问题。焊接件结构设计关系到方方面面，下面仅从以下几个方面谈一下个人的体会。尽量减少焊缝的数量焊接结构件一般由多个零件组装焊接而成。在焊接结构件设计时，要尽量减少零件数量，减少焊缝数量。只有这样才能减少焊接工作量，减少焊接件的变形，同时也减少了焊接应力，提高了焊接件的强度。图+（,）焊接件中有四条焊缝，若改为图+（-）结构，则焊缝变为两条。焊缝尽可能布置在应力较小处焊接结构件在承受载荷时，其材料内部必然产生内应力。由于零件的形状不同、受力特点不同，所以零件的不同截面、不同部位可能产生的应力大小也不同。如果我们把焊缝布置在产生应力较小的地方，这样就减小了焊接缺陷、应力集中等对零件破坏的影响，提高了焊接结构件的强度和可靠性。如图!悬臂梁的截面设计，焊缝在上下两面就不如改在左右两侧面。选择合适的接头形式焊接结构件的焊接接头性能、质量好坏直接与焊接结构件的性能、安全性和可靠性有关。多年来焊接工作者对焊接接头进行了广泛的试验研究，这对于提高焊接结构件的性能和可靠性，扩大焊接结构件的应用范围起了很大作用。熔焊的焊缝主要有对接焊缝和角焊缝，以这两种焊缝为主体构成的焊接接头有对接接头、角接接头、.形（十字）接头、搭接接头和塞焊接头等。焊接结构应该优先采用接头形式简单、应力集中小、不破坏结构连续性的焊接接头形式。对接接头应力集中最小、形式最简单、力的传递也较少转折，故是最合理的、典型的焊接接头形式。尽量减小焊缝的截面尺寸焊接变形与熔敷金属的数量有很大关系，所以应尽量减小焊缝截面尺寸。在条件许可的情况下，用双/形坡口和双0形坡口来代替0形坡口，熔敷金属减少，且焊缝在厚度方向对称，收缩一致，可减少焊接变形。角焊缝引起的焊接变形较大，所以要尽量减小角焊缝的焊脚尺寸。当钢板较厚时，开坡口的焊缝比角焊缝的熔敷金属量小，板厚不同时，坡口应开在薄板上。如图#所示，显然图#（1）比图#（,）、（-）的焊缝尺寸焊接件结构设计的几点体会 !李银生白建军!河南训练技法 !""

钢结构焊接方案

丰台区成寿寺B5地块定向安置房项目钢结构焊接方案北京建谊建筑工程有限公司二0一六年五月

编制人：审核人：审批人：编制时间：

目录一、编制依据 (3) 二、工程概况 (4) 三、施工准备 (5) 四、施工方法 (6) 五、质量检验及控制 (16) 六、注意事项 (18) 一、编制依据本施工方案主要编制依据如下： 1.1业主提供本项目相关的图纸

1.2现行有关技术规范、标准相关规范规程二、工程概况

建筑面积30379m2建筑高度49.05米结构形式钢管混凝土框架- 组合钢板剪力墙结构抗震强度8度抗震建筑层数地下三层，地上9层、12层、16层、9层使用功能住宅+配套服务质量标准合格文明施工目标北京市绿色安全文明工地开工日期2016年2月18日地下总工期510日历天竣工日期2017年6月30日三、施工准备 3.1主要机具设备 CO2焊机普通焊机角磨机 3.2 材料准备焊材选用见下表：序号焊接方法母材和焊接材料 Q345B（母材） 1手工焊E5015 2CO2气保焊ER50-6

CO2焊丝 3.3焊接管理 (1)焊工管理 1)所有焊工须持有所需有效焊工证、上岗证才能上岗。 2)局部返修两次或一次返修量较多的焊工，暂停施焊工作，经重新培训、考核后方可上岗。 3)焊前对焊工进行工艺交底，使焊工掌握具体焊接工艺，如焊材选用、焊接规范、焊接顺序等。工艺确定后，焊工要严格执行。 (2)焊材管理 1) 焊材入库重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验，复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。焊材有齐全的材质证明，并经检查确认合格后入库。 2) 焊材发放焊材由专人发放，并作好发放记录。记录中包括焊材生产批号，施焊焊缝部位等。 3.4作业条件（1）焊接缝焊接区域两侧需要将油污、杂物、铁锈等清除干净。（2）手工电弧焊现场风速大于8m/s时，采取有效的防风措施后方施焊。雨、雪天气或相对湿度大于90%时，采取有效防护措施后方

焊接工艺解析

焊接工艺内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一、焊接接头的种类及接头型式焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，其接头型式及坡口形式也不同。焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。 (一)对接接头两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，叫做对接接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式。钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。厚度不同的钢板对接的两板厚度差(δ—δ1)不超过表1—2规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图1—8所示的单面或双面削薄；其削薄长度L≥3(δ—δ1)。

(二)角接接头两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头，叫做角接接头，见图1—9。这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。 (三)T形接头一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，叫做T形接头，见图1—10。

(四)搭接接头两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1—11。搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1—11。 I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。这种接头用于不重要的结构中。当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。二、焊缝坡口的基本形式与尺寸 (一)坡口形式

工字梁焊接结构的焊接工艺设计与制造

1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。 2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。 3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。 4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。 5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。 6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。附表：实验考核参考内容及标准

实验课程名称：综合实验（二）

焊接工艺设计

目录绪论 (1) 第一章产品说明 (2) 第二章材料焊接性的分析 (3) 2.1低碳钢的焊接性 (3) 2.2低合金高强度钢（16M N R）的焊接性 (4) 第三章焊接材料与焊接方法的选择 (5) 3.1焊接方法的选择 (5) 3.2焊接材料的选择 (5) 3.2.1接管等手工电弧焊时焊接材料 (5) 3.2.2筒节等处埋弧焊时的焊接材料 (5) 3.2.3低合金高强钢手工电弧焊时的焊接材料 (6) 第四章焊接工艺评定及其它参数的选择 (7) 4.1接头与坡口的设计 (7) 4.2工艺方案的选择 (8) 第五章主要零部件的加工工艺 (9) 5.1筒节的制造工艺 (9) 5.1.1钢材的准备 (9) 5.1.2钢材的下料 (11) 5.1.3钢板的卷制 (11) 5.1.4点焊和纵缝装配 (13) 5.1.5矫圆与无损检测及制孔 (14) 5.2标准椭圆封头的制造工艺 (15) 5.3接管及法兰的制造工艺 (16) 5.3.1接管的制造 (16) 5.3.2法兰的制造 (17)

5.4支座的制造工艺 (18) 第六章各个零件的装焊工艺 (20) 6.1筒节的环缝装配焊接 (21) 6.1.1环缝装配 (21) 6.1.2环缝焊接 (22) 6.2接管与法兰的装焊 (23) 6.3接管与筒体的装焊 (24) 6.4支座与筒体的装焊 (24) 第七章焊接成品的质量检验 (25) 7.1外观检查 (25) 7.2无损检验 (25) 7.2.1射线探伤 (25) 7.2.2渗透探伤 (25) 7.3水压试验检验 (26) 7.4致密性检验 (26) 致谢................................................................................................................. 错误！未定义书签。参考文献 .. (28) 附录A (29) 附录B (43)

焊接结构件设计时应注意的事项

焊接结构件设计时应注意的事项概括起来讲就是要保证产品的制造合理性、经济合理性、使用安全性。 1.制造合理性方面 ●焊接件应具有好的定位基准——保证组装的可操作性。 ●考虑焊接时操作方便，结构特殊更应考虑焊缝的布置，在设计图1结构中应保证焊接作业时的最小间距L；在图2中（a）结构设计不合理，（b）结构设计合理。 ●毛坯上与其他件连接的部分应离开焊缝至少3mm。 ●焊缝的位置应使焊接设备的调整次数和工件的翻转次数为最少。 2. 经济合理性方面 ●考虑最有效的焊接位置，以最小量焊接达到最大量效果。 ●在不影响产品性能的前提下，长焊缝尽量采用间断焊缝。 ●根据产品结构特点，尽量设计为平焊、横焊，避免立焊、仰焊。 ●正确选用角焊缝的计算厚度。角焊缝在较小的负载下，不必计算强度，可按经验确定焊角高度尺寸k，即按连接钢板中较薄的板厚考虑。单面角焊缝k≥0.6δ；双面角焊缝k≥0.3δ。一般k不应超过12mm，根据强度计算k值需大于12mm时，应选择其他形式的焊缝。

●一般情况下尽量不要把焊缝布置在加工面上。 ●根据不同的焊接方法和板厚确定合理的坡口形式：如V形坡口焊缝制备简单，但焊接工作量大，使焊接成本提高；X形坡口焊缝，但制备较复杂，焊接工作量小，在对接焊缝中可适当选用，在角焊缝中双面角焊缝填充金属小，并能承受较高负载，变形也小，应优先采用。 3.使用安全性方面 ●避免将焊缝设计在应力容易集中的地方，特别是重要部件或承受反复载荷的焊接件，更应注意这一点。合理布置构件的相互位置，以保证焊接件的刚性。 ●焊缝的根部在避免处于受拉应力的状态。

●直接传递负载的焊接件，采用整体嵌接为好，将工作焊缝转为联系焊缝。 ●箱形焊接结构件应设计为折弯件的拼焊。 ●避免焊缝过分集中，以防止裂纹、减少变形；同时，焊缝间应保持足够的距离。 ●焊接端部产生锐角的地方，应尽量使角度变缓；薄板筋的锐角必须去掉，因为尖角处易熔化。

《焊接结构》课程设计指导书.

焊接结构课程设计指导书机电工程系洛阳理工学院

目录前言 (2) 一．课程设计的性质和目的 (3) 二．课程设计的基本任务 (3) 三．课程设计的基本要求 (3) 四．课程设计的基本步骤 (4) 五．课程设计说明书要求 (4) 六．课程设计内容简介 (4) 七．附录 (6)

前言课程设计是焊接结构生产课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面系统的训练。课程设计可以让学生将学过的零碎知识系统化，真正地把学过的知识落到实处，进一步激发学生学习的热情，因此课程设计是必不少的，是非常必要的。但是，在教学实践中，一方面，我们感到学生掌握的理论知识和实践知识有限；另一方面课程设计的时间有限。要想学生在规定时间内，运用自己有限的知识去独立完成某一焊接结构的全部设计是不现实的。因此，在两周的课程设计时间内，除了让每个学生清楚地了解焊接结构的整个设计、装配过程外，更应该注重焊接结构设计的某一细节，完全弄懂、弄透，能够达到举一反三的目的，从而培养学生设计焊接结构的初步能力。基于以上认识，作者编写了《焊接结构课程设计指导书》。编者

一、课程设计的性质、目的焊接作为先进制造技术的重要组成部分，在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术在航空航天、核能、船舶、电力、海洋钻探、高层建筑等领域得到了广泛的应用。焊接结构是焊接技术应用于工程实际产品的主要形式，也是在许多部门中应用最为广泛的金属结构。焊接结构学作为焊接专业基础课，对学生的专业知识和技能的培养具有重要的作用。《焊接结构》课程设计是在完成焊接结构理论教学课程后，进行的综合运用所学基本知识和技能的一个非常重要的教学环节。本周开展了焊接结构学的课程设计，主要目的：进一步加深学生对焊接结构学理论知识的回顾和焊接结构在实际生产中的应用；通过本次课程设计，使学生将理论知识与实际的焊接构件设计相结合，培养学生的理论联系实际的能力；本次课程设计可以采用计算机绘图和手工试图，使学生加深绘图要点和培养计算机绘图技能；通过本次课程设计培养学生的查阅技术资料、团队协作和独立创新能力。二、课程设计的主要内容和基本任务了解焊接结构、工况环境、制造过程的特点，掌握焊接结构的整体设计、焊接工艺规程、焊接工艺卡的编制要领。最终能根据实际需要独立研究设计相应的焊接结构，制定相关的焊接工艺。设计主体可以是梁柱桁架类和压力容器结构，对选择构件进行结构的设计，焊接接头（对接、搭接、T形和角接头）合理性分析，对相关接头的强度进行简单的计算，对易产生的应力应变特征进行分析，绘制部分结构的草图，最后绘制一张A1焊接结构图纸，并编写课程设计说明书一份。三、课程设计的基本要求熟悉焊接结构（梁柱桁架类和压力容器结构）的结构特点，了解焊接结构（梁柱桁架类和压力容器）各部分的受力及运行状态、结构特点以及影响制造工艺的因素并能按实际情况具体制定相应的工艺流程卡和工艺卡（具体要求见附录）。具体要求： 1) 要充分认识课程设计对培养自己的重要性，认真做好设计前的各项准备工作； 2) 既要虚心接受老师的指导，又要充分发挥主观能动性。结合课题，独立思考,努力钻研，勤于实践，勇于创新；

超声波焊接接头结构设计

SEE- IN ULTRASONIC SDN. BHD. ( Company No. : 750998 – H ) Lot 25-4-10, Plaza Prima, Batu 4 1/2, Jalan Klang Lama, 58200 Kuala Lumpur, Malaysia. Tel : 03-7982 6466 Fax: 03–7982 6468 Joint Designs for Ultrasonic Welding Perhaps the most critical facet of ultrasonic welding is joint design (the configuration of two mating surfaces). It should be considered when the parts to be welded are still in the design stage, and incorporated into the molded parts. There are a variety of joint designs, each with specific features and advantages. Their selection is determined by such factors as type of plastic, part geometry, weld requirements, machining and molding capabilities, and cosmetic appearance. Butt Joint with Energy Director The butt joint with energy director is the most common joint design used in ultrasonic welding, and the easiest to mold into a part. The main feature of this joint is a small 90" or 60" triangular shaped ridge molded into one of the mating surfaces. This energy director limits initial contact to a very small area, and focuses the ultrasonic energy at the apex of the triangle. During the welding cycle, the concentrated ultrasonic energy causes the ridge to melt and the plastic to flow throughout the joint area, bonding the parts together. For easy-to-weld resins (amorphous polymers such as ABS, SAN, acrylic and polystyrene) the size of the energy director is dependent on the area to be joined. Practical considerations suggest a minimum height between .008 and .025 inch (.2 and .6 mm). Crystalline polymers, such as nylon, thermoplastic polyesters, octal, polyethylene, polypropylene, and polyphenylene sulfide, as well as high melt temperature amorphous resins, such as polycarbonate and polysulfide are more difficult to weld. For these resins, energy directors with a minimum height between .015 and, 020 inch (.4 and .5 mm) with a 60" included angle are generally recommended. The 90" included angle energy director height should be at least 10% of the joint width, and the width of the energy director should be at least 20% of the joint width. Image 1 (to the right) shows a butt joint with a 90" included angle energy director. With thick-walled joints, two or more energy directors should be used, and the sum of their heights should equal 10% of the joint width. To achieve hermetic seals when welding poly-carbonate components, it is recommended that a 60" included angle energy director should be designed into the part. The energy director width should be 25% to 30% of the wall thickness. Image 2 (to the right) shows a butt joint with a 60" included angle energy director. Image 3 (to the right) shows how the ports should be dimensioned to allow for the flow of molten material from the energy director throughout the joint area. With assemblies whose components are mode of identical thermoplastics, the energy director can be designed into either half of the assembly. However, when designing energy directors into assemblies consisting of a part mode of copolymers or terpolymers, such as ABS, and another part made of a photopolymer such as acrylic, the energy director should always be incorporated into the photopolymer half of the assembly. Thermoplastic Assembly Solutions for Every Application:

通用焊接工艺设计规范方案

通用焊接工艺规范 1范围本规范规定了钢结构产品焊接的要求、常用焊接方法、工艺参数及检验等。本规范适用于钢结构产品的焊接件，其它产品的焊接件可参照执行。 2规范性引用文件本规范引用下列文件中的条款而成为本规范的条款。 GB/T19867 电弧焊焊接工艺规程 GB/T 985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本型式与尺寸 GB/T3323 钢融化焊对接接头射线照相和质量分级 GB 11345-88钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 GB 50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范 GB/T 19804焊接结构的一般尺寸公差和形位公差 JB/T9186二氧化碳气体保护焊工艺规程 JB/T3223焊接材料质量管理规程 JB/T5943工程机械焊接件通用技术条件 JB/T6046碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法 JB/T6061焊缝磁粉检验方法和缺陷磁痕的分级 Q/XZ GY022桥梁构件产品焊接工艺通用规范炜业石油钻采设备有限责任公司

TB 10212 铁路钢桥制造规范 3?要求 3.1.1焊接件的原材料（钢板、型钢、钢筋等）和焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、保护气体等）进厂时，应经质检部门按有关标准检验合格后方可入库和使用。 3.1.2焊接件材料的钢号、规格尺寸应符合设计图样要求。 3.1.3焊接材料的使用及管理应符合JB/T 3223的规定。 3.1.4钢材在下料前的形状公差应符合国家或行业标准的有关规定，否则应予矫正，使之达到要求。矫正时，其伤痕深度：钢板应不大于0.5mm,型钢应不大于1mm。 3.2焊接零件在下料后及焊装前的未注公差（一般公差） 3.2.1下料零件未注公差尺寸的极限偏差应符合TB 10212中的有关规定。 3.2.2下料零件的未注形位公差应符合JB/T 5943中的有关规定。 3.3焊前要求 3.3.1焊接前的零件应经检验合格后方可焊接。 3.3.2焊接前应清除焊接区域的铁锈、氧化皮、油污、油漆等杂质，使焊接零件表面露出金属光泽。灰尘、油、脂可用挥发性脱脂剂或无毒溶剂擦洗。油漆和其它不溶于脱脂剂的材料可用三氯甲烷、碱性清洗剂或专用化合物清洗。一般要求在清洗后24h内施焊，逾期应重新清洗。清理区域为离焊缝边缘不小于15 mm。 3.3.3焊接前电焊条应经过烘焙，严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。焊丝应清洁、干燥。 3.3.4焊接零件的焊缝坡口型式与尺寸应符合GB/T 985或设计图样的要求（见附表1）。坡口部位若有影响焊接质量的局部分层、夹杂、裂纹等缺陷应消除。 3.3.5焊接装配炜业石油钻采设备有限责任公司

焊接连接构造设计

焊接连接构造设计 1 一般规定 1.1钢结构焊接连接构造设计，应符合下列要求： 1 尽量减少焊缝的数量和尺寸； 2 焊缝的布置宜对称于构件截面的中性轴； 3 节点区的空间便于焊接操作和焊后检测； 4 采用刚度较小的节点形式，宜避免焊缝密集和双向、三向相交； 5 焊缝位置避开高应力区； 6 根据不同焊接工艺方法合理选用坡口形式和尺寸。 1.2 设计施工图、制作详图中标识的焊缝符号应符合现行国家标准《焊缝符号表示方法》GB 324和《建筑结构制图标准》GB/T 50105的规定。 1.3 钢结构设计施工图中应明确规定下列焊接技术要求： 1 构件采用钢材的牌号和焊接材料的型号、性能要求及相应的国家现行标准； 2 钢结构构件相交节点的焊接部位、有效焊缝长度、焊脚尺寸、部分焊透焊缝的焊透深度； 3 焊缝质量等级。有特殊要求时标明无损检测的方法和抽查比例； 4 工厂制作单元及构件拼装节点的允许范围，必要时提出结构设计应力图。 1.4 钢结构制作详图中应标明下列焊接技术要求： 1对设计施工图中所有焊接技术要求进行详细标注,明确钢结构构件相交节点的焊接部位、焊接方法、有效焊缝长度、焊缝坡口形式、焊脚尺寸、部分焊透焊缝的焊透深度、焊后热处理要求； 2 明确标注焊缝坡口详细尺寸，如有钢衬垫标注钢衬垫尺寸； 3 对于重型、大型钢结构，明确工厂制作单元和工地拼装焊接的位置，标注工厂制作或工地安装焊缝； 4 根据运输条件、安装能力、焊接可操作性和设计允许范围确定构件分段位置和拼接节点，按设计规范有关规定进行焊缝设计并提交原设计单位进行结构安全审核。

1.5根据钢结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，应按下列原则选用不同的焊缝质量等级： 1.5.1在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中，凡要求与母材等强连接的焊缝应焊透，其质量等级为： 1)作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级； 2)作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级； 3)铁路、公路桥的横梁接头板与弦杆角焊缝应为一级，桥面板与弦杆角焊缝、桥面板与U形肋角焊缝（桥面板侧）应为二级； 4)重级工作制（A6～A8）和起重量Q≥50t的中级工作制（A4、A5）吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝应焊透，焊缝形式宜为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。 1.5.2不需要疲劳验算的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝宜焊透，其质量等级受拉时不应低于二级，受压时宜为二级。 1.5.3 部分焊透的对接焊缝、采用角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝的T形接头，以及搭接连接角焊缝，其质量等级为： 1)直接承受动荷载且需要疲劳验算的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁以及梁柱、牛腿等重要节点应为二级； 2)其他结构可为三级。 2 焊缝坡口形式和尺寸 2.1 焊接位置、接头形式、坡口形式及管结构节点形式（图2.1）代号应符合表2.1-1～表2.1-4的规定。表2.1-1 焊接位置代号

焊接结构生产课程设计液化气罐设计

《焊接结构生产课程设计》设计项目：煤气罐焊接结构设计院系：焊接工程系专业：焊接技术及自动化姓名：陈毅学号：指导老师：宋宝来目录

第一部分、煤气罐结构组成及特点 (2) 第二部分、煤气罐图纸分析 (6) 第三部分、焊接工艺及装备 (7) 第四部分、焊前准备及焊接参数 (9) 第五部分、煤气罐的检验方法 (11) 第六部分、煤气罐的用途及注意事项 (14) 第七部分、小结与体会 (15) 第一部分煤气罐结构组成及特点 1、煤气罐结构组成：煤气罐有五部分组成，即套环、阀栏、上壳体、下壳体和下

环（如图31—01）。套环材料为Q235，上、下壳体和筒体材料均为Q345，下环材料为Q235。图31—01煤气罐外观 2、接头形式：常见焊接的接头形式有对接、搭接、角接等。接头形式根据焊件壁厚及形状等特点，可适当地采用对接、搭接或角接。焊接时可根据要求填丝或不填丝。对接接头可采用I

形或卷边接头形式，也可采用开坡口的接头形式，主要是根据板厚来选择适宜的接头形式。I形接头的板厚一般不超过4mm,可根据要求留不同的间隙或不留间隙。厚板可进行填丝焊接，如板较薄或要求无余高时，即可不填丝。不足1mm的薄板，一般采用卷边对接形式。当接头两边的板厚相差较大时，需将板厚的边缘削薄，使两者板边的厚度相当。当板厚大于3mm时，可采用V形坡口对接形式。采用搭接接头时，两块板的焊接部位要接触良好。角接接头要采用适宜的工装卡具，保证焊后的焊件角度。由于煤气罐的承压能力要求高，强度大，其各接头形式如图31—02所示的A-A搭接、B-B对接及C-C搭接。

焊接工艺设计说明书支架焊接结构设计

录目.............................................................. 2第一章支架焊接结构设计概述.................................................................................. 21.1支架焊接结构设计简介............................................................................................. 31.2 支架材料的选择3 ...................................................................... 第二章支架焊接工艺设计42.1确定焊缝的位置.............................................................................................. 5焊接接头形式的设计...................................................................................... 2.2 8焊接方法的选择.............................................................................................. 2.3 .............................................................................................. 82.4焊接材料的选择9焊接工艺参数的选择2.5 ...................................................................................... 0 1确定焊接顺序............................................................................................... 2.6 0 .................................................................................... 12.7焊接工艺卡片的制定1 ................................................................ 1结构设计的工艺过程第三章11 ........................................................................................ 焊接原材料的准备3.1．3.2焊前准备.. (12) 3.3焊接过程 (13)

焊接的件通用技术的要求规范

焊接件通用技术规范 1.目的为统一普通钢结构焊接件在工厂全过程的基本要求，特制订本规范。 2.范围如顾客未对焊接件产品的加工及检验要求做出明确规定（含规范和图纸）、或已给出的规定不全时，在技术文件编制、加工制作、性能试验、检验规则以及标识、包装、运输、贮存和检验等环节须执行本规范的要求。 3.一般要求 3.1焊接件的制造应符合经规定程序批准的产品图样、技术文件和本标准的规定。 3.2焊接件材料和焊接材料 3.2.1用于焊接件材料的钢号、规格、尺寸应符合产品图样的要求。 3.2.2用于焊接件的材料（钢板型钢等）和焊接材料（焊条、焊丝、焊剂等），进厂时应按照材料标准规定，验收合格后方准使用。 3.2.3对于无牌号和无合格证书的焊接件材料和焊接材料须进行检验和鉴定，确认合格后方准使用。 3.2.4原材料下料前的形状偏差应符合有关标准规定，否则应予以矫正或另作他用（矫正可下料前校正，也可下料后校正），使之达到要求。矫正后，钢材表面不应留有明显的损伤。 3.3焊接零件未注公差尺寸的形位公差 3.3.1零件尺寸的极限偏差手工气割的板材、型钢（角钢、工字钢、槽钢）零件尺寸的极限偏差应符合表1规定。 3.2.2零件形位公差 3.2.2.1板材零件表面的直线度和平面度公差应符合表2规定，直线度应在被测面的全长上测量。表2 mm

3.2.2.2型材零件的直线度、平面度、垂直度公差应符合表3的规定，歪扭误差应符合表4的规定。表3 mm

3.2.2.3板材与型材零件切割边棱对表面垂直度，不得大于表5规定。图1 L—边棱长度；t—直线度 3.2.2.4板材零件边棱之间的垂直度与平行度，不得大于相应尺寸的公差之半（见图 2）。 t≤Δ 图2 3.2.2.5型材零件切割断面对其表面的垂直度以及型材零件切割断面的平行度，不得大于型材零件切割断面之间的尺寸公差之半（见图3）。图3 3.2.2.6弯曲成型的筒体零件尺寸的极限偏差、圆角和弯角，（≥5mm钢板）应符合表6规定。

工字梁焊接结构的焊接工艺设计与制造

学生实验报告书实验课程名称综合实验（二）典型焊接结构的焊接工艺设计与制造开课学院材料科学与工程指导教师姓名学生姓名学生专业班级 2011-- 2012学年第 1 学期实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。 1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。 2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。 3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。 4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。 5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。 6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。

实验课程名称：综合实验（二）一、实验目的熟悉低碳钢焊接工艺文件内容，学习和掌握焊接工艺文件的制定；熟悉低碳钢焊接焊前准备和工艺过程，加深理解电弧焊方法的特点、焊接工艺参数对焊缝成形及焊接质量的影响，了解焊接质量的评定方法和过程。二、实验内容 1、完成规定的典型焊接结构的焊接工艺设计（见图1），母材Q235A； 2、完成典型焊接结构制造； 3、焊接缺陷的分析处理； 4、焊接变形的控制和矫正；图1 焊接工字梁其中实验数据为L=500mm，B=80mm，H=120mm，A1=8mm，A2=12mm。三、实验设备、仪器及耗材１、主要焊接及切割设备：手工电弧焊机、半自动CO2气体保户焊机、手工及自动切割设备、碳弧气刨设备等; 2、焊接材料：药芯焊丝、实芯焊丝、焊条、CO2气体、氧气、CO2气体、乙炔、碳棒等等; 3、Q235A钢板。 4、各类工具四、实验要求 1、完成规定结构的制造，翼板至少两块钢板对接，焊接方法自选，焊接工艺自定并实施焊接； 2、用CAD图表述结构尺寸并进行相关焊缝标注；