焊缝强度校核
焊接强度校核及焊接结构设计
算为
F
28400
σt＝ ─── ＝ ───── ＝ 1136N/cm2＜14200N/cm2
Lδ1 50×0.5
∴ 该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作安全。 38 举例说明对接接头受剪切时的静载强度计算。 受剪切时的强度计算公式为
〔F〕
307200
ΣL ＝ ─────── ＝ ───────── ＝43.9cm
0.7K〔て′〕 0.7×1×10000
角钢一端的正面角焊缝 L3＝100mm，则两侧焊缝总长度为 339mm。根据材料手册查得角钢 的拉力作用线位置 e＝28.2mm，按杠杆原理，则侧面角焊缝 L2 应承受全部侧面角焊缝载荷 的 28.3%。
表 10 电弧整形后焊接接头疲劳极限提高的效果
钢种 接头形式
（MPa 级）
试件截面 （1mm）
σ s=340
2×106 次循环下的
循环特 性 疲劳强度极限（MPa）
原始状态 整形后
80
120
疲劳极限 提高（%）
50
与基本材料 相比 －
对接 σ s=450
70×12
－1
115
158
35
－
σ s=674
F τ= ──── ≤〔τ′〕 1.4KL
⑶联合搭接焊缝受拉(压)的计算公式为
F τ= ──── ≤〔τ′〕 0.7KΣL
式中 F——搭接接头受的拉（压）力（N）； K——焊脚尺寸（cm）； L——焊缝长度（cm）；
ΣL——正、侧面焊缝总长（cm）； τ——搭接接头角焊缝受的切应力（N/cm2）；
47 如何选用合理的结构形式来提高接头的疲劳极限？ 选用应力集中较小的结构形式是提高疲劳极限的重要措施，几种设计方案的正误比较，见图 39。
焊接强度计算知识
各种焊接接头都有不同程度的应力集中，当母材具有足够的塑性时，结构在静开车破坏之前就有显著的塑性变形，应力集中对其强度无影响。
例如，侧面搭接接头在加载时，如果母材和焊缝金属都有较好的塑性，其切应力的分布是不均匀的，见图29。
继续加载，焊缝的两端点达到屈服点σs，则该处应力停止上升，而焊缝中段各点的应力因尚未达到σs，故应力随加载继续上升，到达屈服点的区域逐渐扩大，应力分布曲线变平，最后各点都达到σs。
如再加载，直至使焊缝全长同时达到强度极限，最后导致破坏。
36 什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？焊接结构上的焊缝，根据其载荷的传递情况，可分为两种：一种焊缝与被连接的元件是串联的，承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝，见图30a、图30b，其应力称为工作应力。
另一种焊缝与被连接的元件是并联的，仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝，见图30c、图30d，其应力称为联系应力。
设计时，不需计算联系焊缝的强度，只计算工作焊缝的强度。
37 举例说明对接接头爱拉（压）时的静载强度计算。
全焊透对接接头的各种受力情况见图31。
图中F为接头所受的拉（压）力，Q为切力，M1为平面内弯矩，M2为垂平面弯矩。
受拉时的强度计算公式为Fσt＝───≤〔σ′t 〕Lδ1F受压时的强度计算公式为σα＝───≤〔σ′α 〕Lδ1式中F——接头所受的拉力或压力（N）；L——焊缝长度（cm）；δ1——接头中较薄板的厚度（cm）；σ——接头受拉（σt）或受压（σα）时焊缝中所承受的应力（N/cm2）㈠〔σ′t 〕——焊缝受拉时的许用应力（N/cm2）〔σ′α〕——焊缝受压时的许用应力（N/cm2）计算例题两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接焊在一起，两端受28400N的拉力，材料为Q235-A钢，试校核其焊缝强度。
解：查表得〔σ′t 〕=14200 N/cm2。
焊工试题答案（1）
1、什么是应力集中？由于焊缝的形状和焊缝位置的不同，焊接接头受外力作用后工作应力的分布是不均匀的，其最大应力值σmax比平均应力值σm高，这种情况称为应力集中。
应力集中的大小，常以应力集中系数K表示：T在焊接接头中产生应力集中的原因是：⑴焊缝中的工艺缺陷气孔、夹渣、裂纹、未焊透等缺陷都会在其周围引起应力集中，其中尤以裂纹和未焊透引起的应力集中最为严重。
⑵不合理的焊缝外形对接焊缝的余高过大、角焊缝过于凸起，均会在焊趾处形成较大的应力集中。
⑶设计不合理的焊接接头接头截面的突变、加盖板的对接接头、只有单侧焊缝的T形接头等均会引起应力集中。
3．什么叫金属焊接性？其含义是什么？（7分）金属的焊接性是材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定工作要求的能力。
包括两方面内容：一是工艺焊接性，即在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质，无缺陷的焊接接头的能力；二是使用焊接性，即焊接接头或整体结构满足技术要求所规定的各种使用性能的程度。
包括力学性能及耐热、耐蚀等特殊性能。
焊接性受材料，焊接方法构件类型及运用要求四个因素的影响。
１．板厚为８ｍｍ的钢板对接焊焊缝长度为１００ｍ，材料为Ｑ２３５钢，其许用应力为［σｔ＇］＝１６５ＭＰａ，求此焊缝承受的最大载荷时多少？2、两块板厚为５ｍｍ，宽为５００ｍｍ的钢板对接在一起，两端承受２８４００Ｎ的拉力，该焊缝的许用拉应［σｔ＇］为１４２ＭＰａ，试校核该焊缝是否安全。
由公式：σ=F/(L•δ)≤[σ't]根据已知条件F=300kN,L=500mm,δ=5mm, 代入上式得：σ=（300×103）/（500×5）=120(MPa)<120(MPa) 故该焊缝强度满足要求，结构工作是安全的。
３．焊件电弧焊时，焊接电压为２８Ｖ，焊接速度为１２ｃｍ／ｍｉｎ，焊接线能量控制为１６８００Ｊ／ｃｍ，此时焊接电流应为多少？.解：已知λ=16800Ｊ／ｃｍ，U=28v,V=12cm/min=0.2cm/s，焊接线能量λ=UI/VI=λV/U=16800×0.2/28=120A4、焊条电弧焊时，焊接电流为120A，电弧电压为28V，焊接速度为12cm/min。
常用吊耳标准
常用吊耳标准甘肃火电工程公司工程管理部二○○五年十一月批准：靳旭东审核：马宝成编写：师自知1.说明起重作业是电建施工中最常见的作业，也是最容易引发安全事故的特种作业。
其中，吊耳的安全性直接影响到设备、人身安全。
为了规范施工中临时吊耳的制作，保证使用安全，编制本标准。
适用范围本标准适用于公司所有施工项目相关工作。
参考文件化工行业标准，HG/T21574-94《设备吊耳》《现场起重常用计算》。
2.吊耳的分类和技术要求吊耳的分类施工现场常用的吊耳有三种，一种是圆钢焊制的吊耳，用于较轻工件。
一种是钢板焊制的吊耳，用于较重工件。
一种是钢管焊制的吊耳，用于大型超重工件，通常由设备厂完成。
由于吊耳的使用场合不同，受力情况不同，可细分为7种型式。
各种吊耳的型式及公称吊重见表1-1各种吊耳的型式及公称吊重表1-1吊耳的分类及公称吊重范围续表1-1吊耳的材料和制造技术要求吊耳的材料圆钢吊耳用3#钢，禁止用螺纹钢。
板式吊耳的吊耳板、筋板和轴式吊耳的档板、材料均为Q235-A，所用钢板或钢带应符合GB3274《碳素结构钢和低合金结构热轧厚钢板和钢带》的规定。
管式吊耳可选用GB8162《结构用无缝钢管》中的钢管，材料为20钢。
垫板材料应于垫板联接的工作母材相同。
吊耳的加工和装配板式吊耳的吊耳板应平直,垫板与工件紧密贴合,间隙不大于1㎜。
吊耳板、垫板、筋板等的切割表面不允许有裂纹，毛刺等缺陷。
吊耳内孔需打磨光滑,不能有凹凸棱角。
吊耳的检验吊耳必须经二级验收后使用：焊工对所有焊缝进行外观检查，不允许存在裂纹与未熔合缺陷，必要时进行磁粉或渗透检查，使用部门应在使用前对吊耳的设置、焊接作全面检查确认。
3 圆钢吊耳适用范围及说明圆钢吊耳适用于轻型工件的吊装，A型吊耳主要是焊缝受力，用于1000㎏以下工件，B型吊耳用于5T以下工件，绝对禁止螺纹钢加工吊耳。
结构形式和加工尺寸A、B型圆钢吊耳的形式及尺寸如图3-1、3-2所示。
公称吊重及尺寸系列按表3-1、3-2规定。
常用吊耳标准
常用吊耳标准甘肃火电工程公司工程管理部二○○五年十一月靳旭东马宝成编写：师自知1.说明起重作业是电建施工中最常见的作业，也是最容易引发安全事故的特种作业。
其中，吊耳的安全性直接影响到设备、人身安全。
为了规范施工中临时吊耳的制作，保证使用安全，编制本标准。
1.1适用范围本标准适用于公司所有施工项目相关工作。
1.2 参考文件化工行业标准，HG/T21574-94《设备吊耳》《现场起重常用计算》。
2.吊耳的分类和技术要求2.1 吊耳的分类施工现场常用的吊耳有三种，一种是圆钢焊制的吊耳，用于较轻工件。
一种是钢板焊制的吊耳，用于较重工件。
一种是钢管焊制的吊耳，用于大型超重工件，通常由设备厂完成。
由于吊耳的使用场合不同，受力情况不同，可细分为7种型式。
各种吊耳的型式与公称吊重见表1-1各种吊耳的型式与公称吊重表1-1吊耳的分类与公称吊重范围2.2 吊耳的材料和制造技术要求2.2.1 吊耳的材料圆钢吊耳用3#钢，禁止用螺纹钢。
板式吊耳的吊耳板、筋板和轴式吊耳的档板、材料均为Q235-A，所用钢板或钢带应符合GB3274《碳素结构钢和低合金结构热轧厚钢板和钢带》的规定。
管式吊耳可选用GB8162《结构用无缝钢管》中的钢管，材料为20钢。
垫板材料应于垫板联接的工作母材相同。
2.2.2 吊耳的加工和装配板式吊耳的吊耳板应平直,垫板与工件紧密贴合,间隙不大于1㎜。
吊耳板、垫板、筋板等的切割表面不允许有裂纹，毛刺等缺陷。
吊耳内孔需打磨光滑,不能有凹凸棱角。
2.2.3 吊耳的检验吊耳必须经二级验收后使用：焊工对所有焊缝进行外观检查，不允许存在裂纹与未熔合缺陷，必要时进行磁粉或渗透检查，使用部门应在使用前对吊耳的设置、焊接作全面检查确认。
3 圆钢吊耳3.1 适用范围与说明圆钢吊耳适用于轻型工件的吊装，A型吊耳主要是焊缝受力，用于1000㎏以下工件，B型吊耳用于5T以下工件，绝对禁止螺纹钢加工吊耳。
3.2 结构形式和加工尺寸A、B型圆钢吊耳的形式与尺寸如图3-1、3-2所示。
任务四 压力容器的强度计算及校核
项目一压力容器任务四压力容器的强度计算及校核容器按厚度可以分为薄壁容器和厚壁容器，通常根据容器外径Do与内径Di 的比值K来判断，K＞1.2为厚壁容器，K≤1.2为薄壁容器。
工程实际中的压力容器大多为薄壁容器。
为判断薄壁容器能否安全工作，需对压力容器各部分进行应力计算与强度校核。
一、圆筒体和球形壳体1.壁厚计算公式圆筒体计算壁厚：圆筒体设计壁厚：球形容器计算壁厚：球形容器设计壁厚：式中δ——圆筒计算厚度，mmδd——圆筒设计厚度，mmpc——计算压力，MPa。
pc=p+p液，当液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略Di——圆筒的内直径，mm[σ]T——设计温度T下，圆筒体材料的许用应力，MPa（可查表）φ——焊接接头系数，φ≤1.0C2——腐蚀裕量，mm2.壁厚校核计算式在工程实际中有不少的情况需要进行校核性计算，如旧容器的重新启用、正在使用的容器改变操作条件等。
这时容器的材料及壁厚都是已知的，可由下式求设计温度下圆筒的最大允许工作压力[pw]。
式中δe——圆筒的有效厚度，mm设计温度下圆筒的计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
设计温度下球壳的最大允许工作压力[pw]：设计温度下球壳计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
二、封头的强度计算1.封头结构封头是压力容器的重要组成部分，常用的有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥形封头和平封头（即平盖），如图1-4所示。
工程上应用较多的是椭圆形封头、半球形封头和碟形封头，最常用的是标准椭圆形封头。
以下只介绍椭圆形封头的计算，其他形式封头的计算可查阅GB150—2011。
图1-4 封头的结构型式2.椭圆形封头计算椭圆形封头由半个椭球面和高为h的直边部分所组成，如图1-5所示。
直边h的大小根据封头直径和厚度不同有25mm、40mm、50mm三种，直边h的取值可查表1-7。
表1-7 椭圆形封头材料、厚度和直边高度的对应关系单位：mm图1-5 椭圆形封头椭圆形封头的长、短轴之比不同，封头的形状也不同，当其长短轴之比等于2时，称为标准椭圆形封头。
ASME_BPVC.VIII.1-2021_中换热管与管板连接焊缝强度计算及探讨
王 任 ASME BPVC.VIII.1-2021中换热管与管板连接焊缝强度计算及探讨292023，33（3）櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴毷毷毷毷设 计技 术ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中换热管与管板连接焊缝强度计算及探讨王 任 中国成达工程有限公司 成都 ６１００４１摘要 本文对ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中换热管与管板连接焊缝采用强度焊所需最小焊缝尺寸及焊缝强度计算进行分析，并与ＧＢ／Ｔ１５１ ２０１４进行对比，为换热器设计中的换热管与管板的连接焊缝强度计算提供一定的参考。
关键词 强度焊 焊缝尺寸 在管壳式换热器设计中，换热管与管板连接型式通常有强度胀、强度焊、强度焊加贴胀、内孔焊，而强度焊或强度焊加贴胀应用最广。
采用强度焊或强度焊加贴胀时，换热管与管板连接焊缝尺寸要求及强度校核是换热器设计计算中非常重要的部分。
本文将结合标准规范对此计算进行分析和探讨。
１ ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中强度焊的分类及要求 按ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中ＵＷ ２０章节规定，强度焊分为完全强度焊和部分强度焊。
完全强度焊与部分强度焊尺寸计算公式一致，只是设计强度与换热管轴向强度之比取值不同，完全强度焊时，取设计强度与换热管轴向强度的比值为１。
ＧＢ／Ｔ１５１ ２０１４中没有对强度焊进行分类，只是对设计选定的焊接尺寸进行各工况下的应力校核。
１ １ 完全强度焊对于完全强度焊，标准中要求焊缝强度应大于等于换热管的轴向强度，焊缝尺寸需满足ＵＷ２０ ６的要求。
根据此原则，只要换热管与管板连接焊缝尺寸满足完全强度焊的最小尺寸要求，就无需进行换热管与管板连接焊缝的轴向载荷校核，此焊缝也无需进行剪切载荷试验，只需对换热管进行轴向载荷的校核。
１ ２ 部分强度焊部分强度焊（非密封焊）的焊缝强度不大于换热管的轴向强度，设计强度（焊缝设计强度）是根据各工况下的轴向载荷来确定的，焊缝的最小尺寸要求是根据设计强度来进行计算的，即满足ＵＷ ２０ ６的要求。
常用吊耳标准
常用吊耳标准Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】常用吊耳标准甘肃火电工程公司工程管理部二○○五年十一月批准：靳旭东审核：马宝成编写：师自知1.说明起重作业是电建施工中最常见的作业，也是最容易引发安全事故的特种作业。
其中，吊耳的安全性直接影响到设备、人身安全。
为了规范施工中临时吊耳的制作，保证使用安全，编制本标准。
适用范围本标准适用于公司所有施工项目相关工作。
参考文件化工行业标准，HG/T21574-94《设备吊耳》《现场起重常用计算》。
2.吊耳的分类和技术要求吊耳的分类施工现场常用的吊耳有三种，一种是圆钢焊制的吊耳，用于较轻工件。
一种是钢板焊制的吊耳，用于较重工件。
一种是钢管焊制的吊耳，用于大型超重工件，通常由设备厂完成。
由于吊耳的使用场合不同，受力情况不同，可细分为7种型式。
各种吊耳的型式及公称吊重见表1-1各种吊耳的型式及公称吊重吊耳的分类及公称吊重范围吊耳的材料和制造技术要求吊耳的材料圆钢吊耳用3#钢，禁止用螺纹钢。
板式吊耳的吊耳板、筋板和轴式吊耳的档板、材料均为Q235-A，所用钢板或钢带应符合GB3274《碳素结构钢和低合金结构热轧厚钢板和钢带》的规定。
管式吊耳可选用GB8162《结构用无缝钢管》中的钢管，材料为20钢。
垫板材料应于垫板联接的工作母材相同。
吊耳的加工和装配板式吊耳的吊耳板应平直,垫板与工件紧密贴合,间隙不大于1㎜。
吊耳板、垫板、筋板等的切割表面不允许有裂纹，毛刺等缺陷。
吊耳内孔需打磨光滑,不能有凹凸棱角。
吊耳的检验吊耳必须经二级验收后使用：焊工对所有焊缝进行外观检查，不允许存在裂纹与未熔合缺陷，必要时进行磁粉或渗透检查，使用部门应在使用前对吊耳的设置、焊接作全面检查确认。
3 圆钢吊耳适用范围及说明圆钢吊耳适用于轻型工件的吊装，A型吊耳主要是焊缝受力，用于1000㎏以下工件，B型吊耳用于5T以下工件，绝对禁止螺纹钢加工吊耳。