过程装备焊接结构设计
过程装备焊接结构设计

5.筒体与夹套连接的焊接结构
5.1筒体与夹套 不可拆连接 的焊接结构
5.2 不可拆夹套底部结构
5.3可拆式夹 套结构
5.4可拆式夹 套底部结构
6.容器支座及其与主体的连接
1.卧式容器支座
2.立式容器支座
1.支承式支座 2.悬挂式支座
Байду номын сангаас
3.裙式支座
3.球形容器的支座
6.1 卧式容器支座
6.2支承式支座
6.3悬挂式支座
6.4裙式支座
不等厚板对接结构
1.3筒体与凸形封头的连接
1.4 衬里的焊接结构
2.接管与壳体的焊接接头
1.插入式 2.安放式
平齐式 内伸式
或有 无补 补强 强圈 圈
3.嵌入式
4.衬里容器接管与主体的焊接结构
2.1 无补强圈非全熔透焊缝的T型接头
2.2 无补强圈全熔透焊缝的T型接头
2.3 有补强圈的T型接头
过程装备焊接结构设计
1.1 筒体和封头纵、环焊缝的焊接
尽量采用全焊透的焊接坡口,当内径小于600mm时,一 般采用单面焊,大于600时,可采用双面焊;
筒体内径为300-500mm时,且长度小于500mm时,其纵 焊缝可用双面焊;
为改善劳动条件,应在容器壁内侧用小破口;
不等厚钢板对接时,当薄板厚度小于10mm,两板厚度差 大于3mm,或当薄板厚度大于10mm,两板厚度差大于 30%的厚板厚度或超过5mm时,均需按下图要求削薄厚 板的边缘,削薄长度大等于两板厚度差值的3倍。封头的 削薄通常在外侧。如果板厚相差较大,最好内外侧均加工, 使其两工件中心线重合,避免产生附加弯矩。
2.4 嵌入式接管焊接结构
焊接结构设计

焊接结构设计
1 焊接结构生产工艺过程概述
2 焊接方法的选择
3 焊接结构工艺设计
6 . 1 焊接结构生产工艺过程概述
焊接结构主要生产工艺过程备料装配焊接焊接变形矫正表面处理(油漆、喷塑、热喷涂)
质量检验
6 . 2 焊接方法的选择
选择焊接方法依据原则
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;
3、焊接现场设备条件及工艺可能性;
1
、尽量减少焊缝的数量和长度
6 . 3 焊接结构工艺设计
一、焊缝布置
不合理
合理
不合理
合理
2、焊缝布置应尽量避免密集或交叉
一、焊缝布置
不合理
合理
不合理合理不合理合理
3、焊缝的位置应尽可能对称布置
一、焊缝布置
不合理
合理不合理
合理
4、焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置
一、焊缝布置
不合理
合理
不合理合理不合理合理
5、焊缝应尽量避开机械加工表面
一、焊缝布置
不合理合理不合理合理
6、焊缝位置应便于焊接操作
一、焊缝布置
不合理合理不合理合理
6、焊缝位置应便于焊接操作
一、焊缝布置
不合理
合理
不
合
理合理6、焊缝位置应便于焊接操作
一、焊缝布置
二、焊接接头设计
焊接接头设计:焊接接头形式+坡口形式设计对
接
接
头
角
接
接
头
二、焊接接头设计
搭接接头T 形接头
二、焊接接头设计。
§3-8焊接结构设计

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
过程装备焊接结构设计

2 压力容器焊缝形式及分类
1.A类焊缝:筒节的拼接焊缝、封头瓣片拼焊缝;
筒节与半球的环缝;嵌入式的接管
与圆筒、封头的对焊缝
2.B类焊缝:筒节的环缝;锥形封头小端与接管
连接的焊缝
3.C类焊缝:法兰、平封头、管板与壳体、接管
的连接的焊缝,内封头与圆筒的搭
接角焊缝及多层包扎容器的纵焊缝
1.容器主体的焊接接头
1.1不等厚板对接结构
1.容器主体的焊接接头
1.2筒体与平封头的焊 接结构
1.容器主体的焊接接头
1.3筒体与凸 形封头的 连接
1.4衬里的焊 接结构
2.接管与壳体的焊接接头
1.插入式 2.安放式
平齐式 内伸式
或有 无补 补强 强圈 圈
3.嵌入式
4.衬里容器接管与主体的焊接结构
2.接管与壳体的焊接接头
2.1无补强圈非全熔透焊缝的T型接头
2.接管与壳体的焊接接头
2.2无补强圈全熔透焊缝的T型接头
2.接管与壳体的焊接接头
2.3有补强圈的T型接头
2.接管与壳体的焊接接头
2.4嵌入式接管焊接结构
2.接管与壳体的焊接接头
2.5安放式接管 焊接结构
7.4裙式支座
7.容器支座及其与主体的连接
7.5球型容器支座
7.容器支座及其与主体的连接
7.5球型容器支 座和拉杆
7.容器支座及其与主体的连接
7.5球型容器 裙式支座
8.多层容器的焊接结构
1.等厚度圆筒的B类焊缝 2.不等厚度圆筒间的焊缝 3.多层圆筒与封头的连接 4.多层圆筒与接管的连接
3.4管嘴的焊接接头
4.接管与法兰的焊接接头
(最新整理)焊接结构设计

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1.1、接头基本形式
2021/7/26
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。
11
1.1、接头基本形式
2021/7/26
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
2021/7/26
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
2021/7/26
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
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1.1、接头基本形式
2021/7/26
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。
焊接件的结构设计

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。
焊件的结构设计
(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。
焊接结构设计_PPT课件
(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。
《焊接结构设计 》课件
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。
焊接件结构设计准则
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:。
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2 压力容器焊缝形式及分类
缝、封头瓣片拼焊缝; 1. A类焊缝:筒节的拼接焊 筒节与半球的环缝; 嵌入式的接管 与圆筒、封头的对焊缝 锥形封头小端与接管 2.B类焊缝:筒节的环缝; 连接的焊缝 、管板与壳体、接管 3.C类焊缝:法兰、平封头 的连接的焊缝,内封头 与圆筒的搭 接角焊缝及多层包扎容 器的纵焊缝 凸缘等与壳体连接 4.D类焊缝:接管,人孔, 的焊缝
100 mm
化工容器与设备的常用的焊接结构
1容器主体的焊接接头
的焊接接头 1.筒体和封头纵、环焊缝 接头 2.筒体与凸形封头的焊接 构 3.筒体与平封头的焊接结 4.衬里的焊接接头
1.容器主体的焊接接头
1.1不等厚板对接结构
1.容器主体的焊接接头
1.2筒体与平封头的焊 接结构
6.2不可拆夹套底部结构
6.筒体与夹套连接的焊接结构
6.3可拆式夹套 结构
6.4可拆式夹套 底部结构
7.容器支座及其与主体的连接
1.卧式容器支座 1.支承式支座 2.立式容器支座2.悬挂式支座 3.裙式支座 3.球形容器的支座
7.容器支座及其与主体的连接
过程装备焊接结构设计 Design of welded structure
6.1 过程装备焊接结构设计要求 1、总的设计要求 焊接结构总的设计要求是结构整体或各部分在使用过程中 不应产生致命的破坏,并达到所要求的使用性能。 2、焊接接头的设计原则 ① 合理选择接头型式 ② 焊缝填充金属应尽量少 ③ 合理选择破口角度、钝边高、根部间隙等结构尺寸,使 之有利于坡口加工和焊透,以最大限度地减少焊接缺陷。 ④ 按等强度要求,接头的强度应不低于母材标准规定的强 度下限值。 ⑤ 焊缝外形应尽量连续、圆滑过渡,以减少应力集中。
不同类别的焊缝的要求
1.探伤方法和合格要求 2.对口错边量b和棱角度E 3.焊缝余高h 4.角焊缝的焊角 K 5.焊缝间距
注: • 1. A,B类焊缝的射线探伤按GB-3323-87《钢熔化焊对接接头探伤射 线照相和质量等级》进行,检查结果对100%探伤的,I级的为合格, 局部探伤的II级的为合格 • 2. A,B类焊缝的超声波探伤按GB-1152-81《锅炉及压力容器对接焊 缝超声波探伤》进行,检查结果对100%探伤的,I级的为合格,局部 探伤的II级的为合格 3 n • 3. 相邻筒体的A类焊缝间的距离
2.接管与壳体的焊接接头
2.2无补强圈全熔透焊缝的T型接头
2.接管与壳体的焊接接头
2.3有补强圈的T型接头
2.接管与壳体的焊接接头
2.4嵌入式接管焊接结构
2.接管与壳体的焊接接头
2.5安放式接管 焊接结构
2.接管与壳体的焊接接头
2.6衬里容器接管与主体的焊接结构
3.凸缘与管嘴的焊接接头
1.角焊缝连接 2.对接焊缝连接 3.小直径凸缘和管嘴结构
5.管板与筒体及管子的焊接接头
5.1管板兼做法 兰时与筒体 的连接
5.2管板不兼做 法兰时与筒 体的连接
5.管板与筒体及管子的焊接接头
5.3管板与管子的焊 接形式 5.4强度张加密封焊
5.5强度焊加贴张
6.筒体与夹套连接的焊接结构
6.1筒体与夹套不 可拆连接的焊 接结构
6.筒体与夹套连接的焊接结构
8.多层容器的焊接结构
8.3多层圆筒与 厚度不等的单 层圆筒的连接
8.多层容器的焊接结构
8.4半球型封 头与圆筒的 连接
8.多层容器的焊接结构
8.5其他形式封头 与圆筒的连接
8.多层容器的焊接结构
8.6法兰与多 层筒节连接 时的接头位 置
8.多层容器的焊接结构
8.7多层圆筒与 接管的连接
7.1卧式容器支座
7.容器支座及其与主体的连接
7.2支承式支座
7.容器支座及其与主体的连接
7.3悬挂式支座
7.容器支座及其与主体的连接
7.4裙ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ支座
7.容器支座及其与主体的连接
7.5球型容器支座
7.容器支座及其与主体的连接
7.5球型容器支 座和拉杆
7.容器支座及其与主体的连接
7.5球型容器 裙式支座
8.多层容器的焊接结构
1.等厚度圆筒的B类焊缝 2.不等厚度圆筒间的焊缝 3 . 多层圆筒与封头的连接 4.多层圆筒与接管的连接
8.多层容器的焊接结构
8.1多层等厚圆 筒的连接焊 缝
8.多层容器的焊接结构
8.2有不锈钢内筒的多层圆筒间的连接
8.多层容器的焊接结构
8.2厚度不等的多层圆筒间的连接
1.容器主体的焊接接头
1.3筒体与凸 形封头的 连接
1.4衬里的焊 接结构
2.接管与壳体的焊接接头
平齐式 无补强圈 或 1.插入式 内伸式 有补强圈 2.安放式 3 . 嵌入式 焊接结构 4.衬里容器接管与主体的
2.接管与壳体的焊接接头
2.1无补强圈非全熔透焊缝的T型接头
3.凸缘与管嘴的焊接接头
3.1凸缘的 角焊缝连 接
3.2凸缘的 对接焊缝 连接
3.凸缘与管嘴的焊接接头
3.3小直径凸缘 和接管的焊接 接头
3.凸缘与管嘴的焊接接头
3.4管嘴的焊接接头
4.接管与法兰的焊接接头
5.管板与筒体及管子的焊接接头
1.管板兼作法兰时 与筒体的连接 1.管板与筒体的焊接接头 2.管板不兼作法兰 时与筒体的连接 2.管板与管子的焊接接头