焊接结构与工艺设计

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焊接结构设计的基本要求和基本原则

1.设计的基本要求

设计任何焊接结构都应满足下列基本要求

1实用性结构必须达到所要求的使用功能和预期效果

2可靠性结构在使用期内必须安全可靠,应能满足强度、刚度、稳定、抗振、耐蚀等方面的要求;

3工艺性应该是能焊接施工的结构;所选的金属材料既有良好的焊接性能,又具有良好的焊前预加工性能和焊后热处理性能；所设计的结构应具有焊接和检验的可达性,并易于实现机械化和自动化焊接;

4经济性制造该结构时所消耗的原材料、能源和工时应最少,其综合成本低;

此外,还要适当注意结构的造型美观;

上述要求是设计者追求的目标,设计时要统筹兼顾,应以可靠性为前提,实用性为核心,工艺性和经济性为制约条件;

2.设计的基本原则

为了使设计能达到上述的基本要求,设计焊接结构时,应遵循下列的设计原则;

1合理选择和利用材料

所选用的金属材料必须同时满足使用性能和加工性能的要求,前者包括强度、韧度、耐磨、耐蚀、抗蠕变等性能；后者主要是焊接性能,其次是其他冷、热加工性能,如热切割、冷弯、热弯、金属切削及热处理等性能;

在结构上有特殊性能要求的部位,可采用特种金属材料,其余采用能满足一般要求的廉价材料;如有防腐蚀要求的结构,可采用以普通碳钢为基体;以不锈钢为工作面的复合钢板或者在基体上堆焊抗腐蚀层；又如有耐磨要求的构件,仅在工作面上堆焊耐磨合金或热喷涂耐磨层等;充分发挥异种金属材料能进行焊接的特点;

尽可能选用扎制的标准型材料和异型材;通常轧制型材表面光洁平整、质量均匀可靠；使用时不仅减少许多备料工作量,还可减少焊缝数量;由于焊接量减少,焊接变形易于控制;

焊接工艺流程与步骤的设计与控制

调试流程
按照设备操作规程进行调试，对焊接参数进行设定和校准，确保焊接过程的稳定性和可靠性。
坡口制备与组对要求
坡口制备
根据焊接工艺要求制备合适的坡口形状和尺寸，坡口表面应平整、无裂纹、无夹杂等缺陷。
组对要求
对坡口进行组对，确保坡口间隙、错边量等符合工艺要求，同时考虑焊接变形和应力分布等因素。
03
记录与追溯
对不合格品的处理过程进行详细记录，以便追溯和总结经验教训。
预防措施
针对不合格品产生的原因，采取相应的预防措施，防止类似问题再次发生。
07
安全生产管理与环境保护要求
安全生产责任制落实
明确各级管理人员和操作人员的安全生产责任。
定期开展安全生产检查，及时发现和整改安全隐患。
制定并实施安全生产考核和奖惩制度。
填充金属添加方法
根据焊接位置和操作习惯，选择合适的填充金属添加方式，如滴加、连续送丝等。
填充金属量控制
根据焊缝宽度和深度，控制填充金属的添加量，避免过多或过少。
收尾处理和检查标准
收尾处理
在焊缝结束位置，采用适当的收尾方式，如划圈收尾、反复断弧收尾等，避免产生弧坑和裂纹。
检查标准
按照相关标准和规范，对焊缝进行外观检查和无损检测，确保焊缝质量符合要求。
焊接分类
根据焊接过程中金属所处的状态不同，焊接可分为熔焊、压焊和钎焊三大类。其中，熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法；压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接；钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。

焊接结构第7章焊接结构力学特征及结构设计

Βιβλιοθήκη Baidu
抗弯刚度
梁、板壳结构
弯曲试验
抗扭刚度
梁、柱结构
扭曲试验
缺口韧度
所有焊接结构，尤其是低温结构缺口冲击试验
断裂韧度
厚板和重要焊接结构、低温结构
断裂韧性试验（接下页） 17/253
（续上页）疲劳力学性能应力腐蚀性能
高温力学性能
疲劳强度
承受交变载荷的焊接结构
疲劳试验
裂纹扩展速率承受交变载荷的焊接结构疲劳裂纹扩展试验
前言
由于焊接结构的使用目的不同，所用的材料种类、结构形式、尺寸精度、焊接方法和焊接工艺也不相同，这就使得焊接结构种类颇多。但焊接结构的主要作用是一致的，那就是能够长时间承受自身重量及外部载荷而保持其形状和性能不变。
本章只从大型焊接结构的角度考虑，讨论焊接结构的特点、类型、力学特征和设计思路，进一步对典型焊接结构产品进行力学特征和焊接接头设计分析。
从使用者的角度考虑，主要按焊接结构用途进行分类。这样的分类方法不仅适合于专业技术人员，也适合于普通人员，可以使使用者清晰地了解焊接结构的形状尺寸、功能作用、承受载荷类型以及对焊接结构的要求，有利于所用材料的选择和结构设计。
例如，提起交通运载工具，人们自然想到的是轻质、高速、安全、能耗等问题。这也是焊接结构设计者和制造者首先考虑的分类方法。

焊接结构课程设计

1前言

本设计是针对《焊接结构学》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。

设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对压力容器的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。

2总体结构分析及计算

2.1设计计算

2.1.1筒体及封头的几何尺寸确定

查椭圆形封头标准(JB/T4737-95),初步取DN= 1100mm,则与之相对应的椭圆形封头的尺寸如下图：

表椭圆封头标准

假设该容器为圆柱体，则F D得

L=4V/7iD2=4x2.5/3.4xl.l2=2.63m.

验证：V 实际=(L-2111.112)*7t/4*D2+2x0.1980

=(2.63-0.6) X7i/4x 1.12+2X0. 1980=2.325m2

V实际VV,故不符合要求。

由于封头参数是查询标准的，故

V-2x0.1980= (L-2hi.h2)*H/4*D2

式中：V=2.5, hi=275mm,h2=25ninLD=l 100mm.计算得到，

L=2.814m,圆整L=2.9m.

此时计算容积V=2.58n9

卧式储罐焊接结构和工艺设计

1 产品介绍

在工业生产中，具有特定工艺功能并能承受一定压力的设备称为压力容器。储运容器、反应容器、换热容器和分离容器都是压力容器。压力容器用于多种用途。它是在石油化工、能源工业、科研和军工等国民经济各部门中发挥重要作用的装备。压力容器总则由筒体、封头、法兰、密封件、开承、支座六部分组成。此外，它还配备了安全装置、仪表和部件，以完成不同生产过程的功能。由于密封、承压、介质等原因，压力容器易发生爆炸、燃烧和火灾，危及人员、设备和财产安全，污染环境。目前，世界各国都将其列为重要的监督检验产品，并由国家指定的专门机构按照国家规定的法规和标准进行监督检验和技术检验。

为确保压力容器的安全使用，需要在制造过程中按照相关标准和规定对压力容器的原材料和制造工艺进行严格的质量检验。因此，投运的压力容器也需要定期检查。压力容器的检验内容主要包括：材料化学成分和力学性能的常规理化检验；焊接接头的各种性能检查；对压力容器各部位存在的各种缺陷进行无损检测；液体对容器进行压力试验等。质量检测在压力容器的制造过程中起着重要的作用。在一些反应堆压力容器中，生产周期的一半用于质量检查。

筒体是圆柱形压力容器的主要承压元件，构成化学反应或储存所需的最大空间。缸体总则采用轧制或压制钢板组装焊接而成。当筒体直径较小时，可用无缝钢管制作。对于轴向尺寸较大的气缸，环焊缝用于对多个气缸部分进行拼焊。根据筒体的承载要求和钢板的厚度，纵焊缝和周向焊缝

可采用带坡口或不带坡口的对接。对于承受高压的厚壁容器筒体，除单层厚钢板外，还可采用层压缠绕、热套管、胶带缠绕或板缠绕等方法制成多层筒体结构。

焊接结构生产的一般工艺流程

焊接结构生产的一般工艺流程包括以下几个步骤：

1. 设计和准备：根据结构要求和设计图纸，确定焊接结构的尺寸、材料和焊接方法。然后准备所需的焊接材料、设备和工具。

2. 材料准备：对焊接材料进行准备，包括清洁和处理，以确保焊接接头的质量。这可能包括去除氧化物、油脂、涂层等。

3. 定位和夹紧：根据结构要求和焊接图纸，将工件定位在焊接位置上，并使用夹具或夹具将其夹紧。

4. 预热和焊接接头的组装：根据焊接方法和材料要求，进行必要的预热操作，以减少变形和提高焊接质量。然后将焊接接头的零件组装到预定位置。

5. 焊接：根据焊接方法的要求，进行焊接操作。这可能包括手工电弧焊、气焊、碳弧气焊、埋弧焊、TIG焊等。焊接操作需

要按照正确的焊接顺序和工艺参数进行，确保焊接质量。

6. 修整和清洁：完成焊接后，对焊缝进行修整，去除焊渣和不良焊接。然后对焊接结构进行清洁，以便进行下一步的处理或涂装。

7. 进一步处理（可选）：根据需要，可以对焊接结构进行进一步的处理，如热处理、机械加工、防腐处理等。

8. 检测和质量控制：对焊缝进行检测，如可视检查、尺寸检查、无损检测等，以确保焊接质量符合要求。同时进行必要的记录和文档，实施质量控制。

9. 涂装和包装：根据需要对焊接结构进行涂装，以提高防锈和美观效果。然后进行包装和标识，以便运输和存储。

10. 最终验收和交付：对焊接结构进行最终验收，确保符合设

计要求和客户需求。然后进行交付或安装。

焊接件结构工艺性

、其它焊接方法的接头与坡口形式
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感谢您的观看。
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使组织恶化
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b）焊缝的位置应尽量对称布置：
焊缝对称布置，焊后不会发生明显的变形
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C）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。
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d）焊缝应尽量避开机械加工表面
有些焊接结构，只是某些零件需要进行机械加工，如焊接支架、管配件等。焊缝位置的设计应尽可能距离已加工表面远一些。
c) 氩弧焊：氩弧焊是以氩气为保护气体的电弧焊。氩气是惰性气体，可保护电极和熔池不受空气的有害作用。
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d）二氧化碳气体保护焊：二氧化碳气体保护焊是以二氧化碳为保护气体的电弧焊。它用焊丝作电极，靠焊丝和焊件之间产生的电弧熔化工件金属与焊件，形成熔池，凝固后成为焊缝。 e）电焊：电焊是利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面之间焊成一个个焊点的焊接方法。除以上焊接方法外，还有对焊、凸焊、摩擦焊等焊接方法
对于变形小但已经允许值的焊件，通常可以采用机械矫正法或者火焰加热矫正法加以消除
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变形方式：
a)纵向和横向收缩变形 b)角变形 c)弯曲变形 d)扭曲变形 e)波浪变形

焊接件的结构设计

焊接件是指由焊接工艺连接的构件或零件。在整个焊接工艺中，焊接件的结构设计起到了至关重要的作用。良好的结构设计可以保证焊接件的质量和性能，并确保焊接工艺顺利进行。下面将从焊接件的结构设计中的要点、步骤、注意事项等方面进行详细介绍。

一、结构设计要点

1.材料选择：焊接件的材料选择应根据使用环境和工作条件进行合理选择。常见的焊接材料有低碳钢、不锈钢、铝合金等。选择合适的材料可以提高焊接件的强度和耐腐蚀性。

2.结构形式选择：结构形式是指焊接件在装配时的形状和结构布局。应根据焊接件的功能和使用要求进行选择。常见的结构形式有角焊缝、对接焊缝、搭接焊缝等。

3.强度设计：焊接件的强度设计应满足预期的载荷和使用要求。根据焊接件的受力分析，确定焊缝的尺寸和焊接参数，以保证焊接件具有足够的强度。

4.焊接缺陷控制：焊接件的结构设计应注意控制焊接缺陷，常见的焊接缺陷有气孔、夹渣、裂纹等。通过合理设计焊缝形状、采用适当的焊接工艺参数和设备，可以有效地减少焊接缺陷的产生。

5.板材厚度选择：焊接件的板材厚度选择应根据受力情况和结构要求进行合理选择。过薄的板材容易导致焊接变形和断裂，而过厚的板材则会增加焊接工艺的难度。

二、结构设计步骤

1.确定焊接件的功能和使用要求：根据焊接件的使用要求，确定焊接

结构的形式和尺寸。

2.进行焊接件的受力分析：通过力学分析，确定焊接件在使用过程中

的受力情况和受力方向。

3.设计焊缝形状和尺寸：根据受力分析结果，确定焊缝的形状和尺寸，以保证焊接件具有足够的强度。

4.选择合适的焊接材料：根据焊接件的使用环境和工作条件，选择合

焊接结构生产工艺过程课件

安全操作规程的制定与执行
制定焊接操作规程，规范工人的操作行为，确保工人遵循安全操作规程进行作业。
焊接结构生产过程中的环保要求与控制
01
02
03
04
减少有害气体排放
采用低毒、低烟的焊接材料，减少焊接过程中产生的有害气
体排放。
控制噪声污染
选用低噪声的焊接设备，采取消音、隔音等措施降低噪声污
染。
PART 03
焊接工艺与方法
REPORTING
焊接工艺的制定与实施
焊接工艺的制定
根据焊接结构的特点、使用要求和生产条件，选择合适的焊接方法、焊接材料和工艺参数，制定出合理的焊接工艺。
焊接工艺的实施
按照制定的焊接工艺，进行焊接操作，确保焊接质量符合要求，同时注意提高生产效率和降低成本。
焊接方法的分类与比较
循环经济理念的应用
在焊接结构生产过程中，注重资源的循环利用，减少浪费。
与环保组织合作
与环保组织建立合作关系，共同推动焊接行业的可持续发展
。
焊接结构生产工艺过程课件
REPORTING
• 焊接结构基础知识 • 焊接材料与设备 • 焊接工艺与方法 • 焊接结构生产流程 • 焊接结构质量控制 • 焊接结构安全与环保
目录
PART 01
焊接结构基础知识
REPORTING

焊接结构设计案例

某公司设计了一种用于汽车制造的焊接结构件，该结构件主要由钢板和型钢焊接而成。在设计过程中，设计人员充分考虑了材料的焊接性，选择了碳当量小于0.4的金属材料，并优先选用了强度等级较低的低合金结构钢和脱氧完全的镇静钢。

此外，设计人员还考虑了焊接接头和焊缝的设计，尽量使接头形式简单、结构连续，减少力流线的转折，并避免选择过大的焊缝焊脚尺寸和过宽的焊缝截面尺寸，以提高结构的可靠性和制造的可行性。

在焊接过程中，焊接会使焊接结构中产生焊接残余应力和变形，对此，设计人员通过选择合理的装配焊接顺序、反变形法、刚性固定法等工艺措施，有效地减小了变形。

这个案例展示了焊接结构设计中需要考虑的一些关键因素，包括材料的选择、接头和焊缝的设计、工艺措施等。在实际设计过程中，需要根据具体的应用场景和需求进行综合考虑，以确保焊接结构的可靠性和经济性。

结构设计知识：焊接结构优化设计的原理与方法

结构设计知识：焊接结构优化设计的原理与

方法

焊接结构优化设计的原理与方法

随着现代化科技的不断发展，焊接成为了机械工业最基本的加工方法之一，而焊接结构的设计优化则是一个非常重要的工作。焊接结构的设计优化可以进一步提高焊接结构的强度、刚度和耐用性，增强焊接结构的耐久性和服务生命周期。本文将介绍焊接结构的设计优化的原理和方法。

一、原理

焊接结构的设计优化的基本原理是将焊接结构的几何形状、材料和工艺参数等因素进行综合分析，并寻找合适的优化方法，以最大程度地提高焊接结构的性能。

在焊接结构的设计过程中，需要先确定焊接结构的功能和使用条件等，然后再结合实际制造工艺和材料性能以及受力情况等因素来进

行焊接结构的优化设计。其中，焊接工艺参数是决定焊缝质量和焊接接头强度的关键因素，也是焊接结构的优化设计的基础。

二、方法

针对以上原理，我们可以采用以下方法来进行焊接结构的优化设计。

1.确定焊接结构的使用条件和受力情况

首先要明确焊接结构的使用条件和受力情况，分析其受力特点，包括受力方向、受力大小和受力形式等。

2.分析焊接结构的几何形状和材料

对焊接结构的几何形状和材料等因素进行分析，以确定焊接结构的内部应力分布状况和受力情况。

3.确定焊接方式和工艺参数

根据特定的焊接结构材料和要求，选择合适的焊接方式和工艺参数，包括焊接材料、预热温度、加热时间、焊接速度和焊接电流等。

4.进行焊接结构的强度计算和试验验证

对所设计的焊接结构进行强度计算和试验验证，以验证该结构的

强度是否满足使用条件和受力要求。

5.优化焊接结构设计

根据计算和试验结果进行优化，包括修改焊接结构的几何形状、

钢结构焊接工艺中的焊接接头设计

钢结构焊接工艺中的焊接接头设计钢结构是一种广泛应用于建筑、桥梁和其他重要工程中的结构材料。焊接是钢结构中常用的连接方式之一，而焊接接头的设计对于钢结构

的强度和稳定性至关重要。本文将探讨钢结构焊接工艺中焊接接头设

计的关键要素和注意事项。

一、焊接接头的类型和选择

焊接接头是指钢结构中通过焊接方法连接在一起的零部件。常见的

焊接接头类型包括槽型接头、角接头、对接接头和T型接头等。在进

行焊接接头设计时，需要根据结构的承载要求和工程环境来选择合适

的接头类型。

在选择接头类型时，需要考虑以下几个方面：

1. 承载能力：不同类型的接头在承载能力上会有所差异，需要根据

具体工程需求来选择合适的接头类型。

2. 施工方便性：部分特殊类型的焊接接头施工难度较大，需要考虑

施工方便性和效率。

3. 耐久性：接头的耐久性对结构的稳定性至关重要，需要选择具有

良好耐久性的接头类型。

二、焊接接头的尺寸和几何形状

焊接接头的尺寸和几何形状对接头的强度和稳定性有直接影响。在

进行接头设计时，需要考虑以下几个关键因素：

1. 边间距和边间剪应力：接头的边间距和边间剪应力是确定焊缝尺寸的重要参数。边间距的大小和焊缝的几何形状直接影响接头的强度和稳定性。

2. 焊缝几何形状：根据结构的工况和力学要求，选择合适的焊缝形状。常见的焊缝形状包括V型、X型和U型等。不同的焊缝形状具有不同的应力分布和承载能力。

3. 厚度和宽度：焊接接头的厚度和宽度需要根据结构的材料厚度和受力情况来确定。较大的厚度和宽度可以提高接头的承载能力，但也会增加焊接过程中的难度。

焊接结构的设计原则

焊接结构的设计原则是指在进行焊接工艺和焊接接头设计过程中，需要遵循的一些准则和原则。这些原则能够确保焊接结构具有合适的

强度、稳定性和可靠性。下面将介绍一些重要的焊接结构设计原则，

以便于更好地指导实际的设计工作。

1. 合理选择焊接方法：焊接结构的设计要根据实际情况合理选择

焊接方法，常用的有手工电弧焊、气体保护焊、等离子焊等。不同的

焊接方法适用于不同的材料和接头形式，需要根据具体的要求和工艺

条件来综合考虑。

2. 选择合适的焊接材料：焊接结构的设计还需要根据焊接接头的

工作条件选择合适的焊接材料。焊接材料的选择要考虑到材料的强度、韧性、耐腐蚀性等要求，并且要进行合理的材料配比和焊接试验，以

确保焊接接头的性能满足设计要求。

3. 确保焊接接头的足够强度：焊接结构的设计中，要确保焊接接

头具有足够的强度来承受外部载荷和环境条件的影响。因此，在设计

中需要考虑焊缝的尺寸、形状和焊接角度等因素，以提高焊接接头的

强度和稳定性。

4. 避免应力集中：焊接结构在焊接过程中会产生应力，并且焊接

接头处会出现应力集中的现象。为了避免应力集中导致的裂纹和破坏，设计时需要合理设置过渡段，减少焊接接头的应力集中程度。此外，

还可以通过焊缝预热、热处理等方法来减少焊接接头的应力。

5. 控制焊接变形：焊接结构在焊接过程中会发生变形，影响接头的质量和稳定性。为了控制焊接变形，可以采取适当的焊接顺序、合理设置支撑件和采用余弦指数曲线的焊接方法等。此外，还可以通过预热和焊后热处理等措施来减少焊接变形。

综上所述，焊接结构的设计原则包括合理选择焊接方法、选择合适的焊接材料、确保焊接接头的足够强度、避免应力集中以及控制焊接变形等。在实际的设计过程中，必须根据具体情况综合考虑各种因素，并结合实践经验和相关标准进行设计，以确保焊接结构具有良好的性能和可靠性。

焊接工艺过程的设计方法

焊接工艺过程设计是根据产品的生产性质、图样和技术要求，结合现有条件，运用现代焊接技术知识和先进生产经验，确定产品的加工方法和程序的过程。它是焊接生产设计的先行部分和关键环节。焊接工艺过程设计的好坏将直接影响产品制造质量、劳动生产率和制造成本，而巨是组织与管理生产、设计焊接工装和焊接车间的主要依据。

工厂（或车间）第一次生产的焊接产品，在生产准备之前，同样须进行焊接工艺过程设计。焊接结构生产的一般工艺过程如下图所示。

▲焊接结构生产一般工艺过程简图

焊接是整个过程中的核心工序，焊前准备和焊后处理的各种工序都是围绕着获得符合焊接质量要求的产品而做的工作。质量检验贯穿在整个生产过程，是为了控制和保证焊接生产的质量。每个工序的具体内容由产品的结构特点、复杂程序、技术要求和产量大小等因素决定。

1、焊接工艺过程设计的内容

（1）确定产品各零、部件的加工方法、相应的工艺参数及工艺措施。

（2）确定产品的合理生产过程，包括各工序的工步顺序。

（3）决定每一加工工序的工步所需用的设备、工艺装备及其型号规格，对非标准设备提出设计要求。

（4）拟定生产工艺流程、流向的运输和起重方法，选定起重运输设备。

（5）计算产品的工艺定额，包括材料消耗定额（基本金属材料、辅助材料、填充金额等）和工时消耗定额。进而决定各工序所需的工人数量以及设备和动力消耗等，为后续的设计工作及组织生产准备工作提供依据和条件。工艺过程设计的结果是编制出一套指导与管理生产用的工艺文件，主要有工艺方案，产品与零部件工艺路线图（或工艺流程图）和工艺规程等。