焊接结构(完整)

第一章 绪论——焊接结构制造工艺特点及前景展望 • 从“十一五”规划的二十项国家重大技术装备的 研制项目可以看出，在百万千瓦级核电机组、超 超临界火力发电机组成套设备、高水头超大容量 水电机组、大型抽水蓄能机组、30 ～ 60万瓦级 循环硫化床（CFB）锅炉的成套技术装备、百万 吨级大型乙烯成套设备、百万吨级大型对苯二甲 酸成套设备、大型煤制气成套设备以及大型煤矿 综合采掘成套技术与装备中，焊接制造都是关键 制造工艺之一。 • 由此可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具 有非常重要的地位和作用。从事焊接生产工作前 景远大。
a.美、德、日、英等发达国家—50～55％； b.我国目前水平—已达40~45%. 可见，焊接结构用钢量比率之大！
焊接结构用钢量
• 焊接结构用钢量80年代工业发达国家（日 本、美国、德国）约为45%，我国约为 25%。 • 2005年中国焊接结构用钢量为37%,工业发 达国家达到50%以上。 • 同年钢产量达到3.49亿吨，成为世界最大 的钢材生产与消费国，而焊接结构的用钢 量也突破1.3亿吨。
• 西气东输的管线长4000km，是中国第一条高强 钢（X70）大直径长输管线，所用的螺旋钢管和 直缝钢管全部是板－焊形式的焊接管。
• 船体是典型的板－焊结构。 2005年总吨位12121万吨， 占世界造船总量的17%，居于日、韩之后，稳居世界第三 位，正向年产2500万吨的世界水平迈进。
焊接结构应用的领域
（1）存在严重的应力集中 （2）必然产生残余应力和变形 （3）接头存在性能不均匀性 （4）接头止裂性差
第一章 绪论
• 1.4 焊接结构的可靠性
焊接结构的可靠性 焊接结构的可靠性 材 料 焊 接 性
结 构 性 能
结 构 工 艺 性
第一章 绪论
• 1.2 焊接结构的优点—技术优势
• 重量轻：
–减少材料消耗-比铆接轻15~20%，比铸件轻 50~60%
• 整体性：
–具有高刚性：整体刚性强，传力特性好 –高致密性：气密性好，可制造高压容器
1.2 焊接结构的优点—技术优势
• • • • • 接头等强性： 焊缝与母材不同质，强度不同 结构材质好，材料利用率高 合理利用材料： 异种材料焊接，合金锯条、容器衬里、硬 质合金刀具、金刚石钻具、挖煤机械、仿 生非光滑犁壁、自动控制记忆合金、喷涂、 堆焊
第一章 绪论
• 本章提要： 本章主要介绍焊接结构的应用特点及 其在工业生产与经济建设中的地位。 掌握要点：
1、焊接结构自身的优点与焊接工艺优势； 2、焊接结构应引起充分注意的问题！
第一章 绪论
1.1 焊接结构应用的广泛性—工业地位 1.1.1 焊接结构的用钢量指标比较
用钢量比率＝(焊接结构用钢量/钢的总产量 ) ×100%
焊接结构
序
1、课程背景
材料成型与控制专业方向限选课； 焊接专业的主干课；
言
IWE培训中——国际焊接工程师必修课、考试课。
它对于从事焊接结构生产、设计、管理、安装、维修、质量 控制等方面技术工作的人员都是十分重要的。
• 2.教学安排 本课程总学时为24学时。 其中： 理论学时为20学时 ——由张元钟老师负责讲授； 实验学时为4学时
焊接结构应用的领域
焊接结构应用的领域
埋弧焊——自动焊接锅炉汽包
焊接结构应用的领域
• 水电装备 • 三峡水利枢纽的应用 • 导水管、蜗壳、转轮、大轴、发电机机座 等 • 其中马氏体不锈钢转轮直径10.7m 高 5.4m 重440t，为世界最大的铸－焊结 构转轮
焊接结构应用的领域
• 加氢反应器 • 2005年底由第一重型机械集团为神华公 司制造的中国第一个煤直接液化装置的加 氢反应器，直径5.5m 长62m 厚 337mm重2060t，为当今世界最大、最 重的锻－焊结构加氢反应器 • 采用国内自主知识产权的全自动双丝窄间 隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5 天。
1.2 焊接结构的优点—技术优势
• 工艺灵活，适应性强 • 大型复杂结构 采用分部件装焊、现场装焊 -船舶、锅炉、桁架结构、石油管线、桥梁 • 特殊产品 空心球、水箱、电子束焊加工齿 轮、水泥电线杆 • 工艺方法灵活，选择范围宽；操作位置及焊
接方法
• 成本低廉，质量可靠。
第一章 绪论
1.3 焊接结构的特点—扬长避短
人均钢产量
• 90年代重工业成熟国家人均钢产量为 600kg/p.y，我国钢产量突破6000万t， 人均55kg/p.y。 • 2006年世界钢产量为12.39亿t，我国钢产 量为4.2亿t，占全世界钢产量的34%，人 均300kg/p.y。 • 2010年我国钢产量将达到5亿t左右，同时 我国正在努力从钢材大国向钢材强国的方 向发展。
• 神舟7号飞船航天员活动的返回舱和轨道舱都是铝 合金的焊接结构，而焊接接头的气密性和变形控 制是焊接制造的关键。
焊接结构应用的领域
焊接结构应用的领域
• 国家大剧院的椭球型穹顶是世界最重的钢结构穹顶；奥 林匹克主体育场的鸟巢式钢结构重5万吨，是世界之最。
• 杭州湾大桥为全焊钢结构斜拉桥。
焊接结构应用的领域
• 3、主要教学内容及学时分配 焊接应力与变形；10～12学时 焊接结构强度： 焊接结构的静载强度— 自学； 焊接结构的脆性断裂— 4学时； 焊接结构的疲劳破坏— 4学时。
• 4、主要教学参考书 【1】田锡唐主编.焊接结构 北京:机械工业出版社,1996 【2】焦馥杰主编.焊接结构分析基础 上海科技文献出版社,1998 【3】中国机械工程学会焊接学会编 焊接手册(第三卷)，焊接结构 北京:机械工业出版社,1992 【4】方洪渊主编. 焊接结构学 北京:机械工业出版社，2005 【5】贾安东著 焊接结构生产与设计 天津:天津大学出版社,1987
第一章 绪论
1.1.2 焊接结构的分类、应用领域
梁 柱 桁架和塔桅结构 板壳结构 运输装备用板壳结构 机器结构

第一章 绪论
1.1.2 焊接结构的分类、应用领域
汽车、铁路车辆、船舶、航空、航天、 锅炉、压力容器、石油化工、建筑、 公交、家电、电子、核能、军工等诸 多领域都有应用。
—可见焊接工程师也会大有用武之地！