一、焊接接头的设计

焊接接头的设计

焊接是制造各种金属制品的一项重要工艺，由于它具有独特优异的技术经济指标。已被广泛应用于机械制造、石油化工、海洋船舶、航空航天、电力、电讯及家用电器等各个领域。

一、焊接接头的设计：

用焊接方法连接的接头称为焊接接头，焊接接头由焊缝、热影响区及相邻母材金属三部份组成。在一些重要的焊接结构中，如锅炉、压力容器、船体结构中，焊接接头不仅是重要的连接元件，而且与所连接的部件共同承受工作压力、载荷、温度和化学腐蚀。为此，焊接接头已成为整个金属结构不可分割的组成部分，它对结构运行的可靠性和使用寿命起着决定性的影响。

焊接接头的设计除了考虑焊接接头与母材金属的强度和塑性外，焊接接头的设计主要还包括如下内容：

1、确定焊接接头的形式和位置

在手工电弧焊中，由于焊件的厚度、结构的形状及使用条件不同，其接头形式及坡口形式也不相同。根据国家标准GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》的规定，焊接接头的基本形式可分为四种：（见图焊接接头形式A）

对接接头：两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，它是在焊接结构中采用最多的一种接头形式。

T形接头：一焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头，称为T形接头。

角接接头：两焊件端面间构成大于30度，小于135度夹角的接头，称为角接头。

搭接接头：两焊件部分重叠构成的接头称为搭接接头。

有时焊接结构中还有其他类型的接头形式，（见图焊接接头形式B）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。

焊接接头的形式：主要取决于焊件的结构形状和板厚。

焊接接头的位置：应布置在便于组装、焊接和检查（包括无损检测）的部位。

2、设计焊接接头的坡口形式和尺寸

当确定了焊接接头的的形式后，还应设计焊接接头的坡口形式及尺寸：

I形对接接头（不开坡口）当钢板厚度在6mm以下，一般不开坡口，采用I形对接接头，只留1~2mm的接缝间隙；

V形坡口对接接头（见图V形坡口）当钢板厚度为7~40mm时，可采用V 形坡口，V形坡口分为V形坡口、钝边V形坡口、单边V形坡口、钝边单边V 形坡口四种，它的特点是加工容易，但焊后焊件易产生角变形。

X形坡口对接接头（见图X形坡口）当钢板厚度为12~60mm时，可采用X形坡口，也称双V形坡口，它于V形坡口相比较，具有在相同厚度下，它能减少焊缝填充金属量约1/2，焊件焊后变形和产生的内应力也小些，所以它主要用于大厚度以及要求变形较小的结构中；

U形坡口对接接头（见图U形坡口）当钢板厚度为20~60mm时，可采用U形坡口，40~60mm时采用双面U形坡口，U形坡口的特点是焊缝填充金属量最少，焊件产生的变形也小，但这种坡口加工较困难，一般应用于较重要的焊接

结构。

T形接头（见图T形接头）可分为不开坡口、单边V形坡口、K形坡口、双U形坡口四种形式。它作为一般联系焊缝，钢板厚度在2~30mm时，可采用不开坡口，它不需要较精确的坡口准备；若要求承受载荷，则应按照钢板厚度和对结构强度的要求，分别选用单边V形坡口、K形坡口和双U形坡口等形式，使接头能焊透，保证接头强度。

角接接头（见图角接接头）角接头一般用于不重要的焊接结构中，根据焊件厚度和坡口准备的不同，角接头可分为不开坡口、单边V形坡口、V形坡口、K形坡口四种形式。

搭接接头（见图搭接接头）根据其结构形式和对强度的要求不同，可分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式。不开坡口的搭接接头，一般用于12mm以下钢板，其重叠部分为3~5倍板厚，并采用双面焊接。这种接头的装配要求不高，也易于装配，但这种接头承载能力低，所以只用于不重要的结构中。当遇到重叠钢板的面积较大时，为了保证结构强度，可根据需要分别选用圆孔内塞焊和长孔内角焊的接头形式，这种形式特别适合于被焊结构狭小处以及密闭的焊接结构，圆孔和长孔的大小和数量要根据板厚和对结构的强度要求而定。

在设计上述各种接头的坡口形式时，应考虑便于装配和保证焊接接头的质量，焊接坡口的形状和尺寸应适合所采用的焊接方法和工艺，具有较高的抗裂性并能防止焊接变形，应易于焊透并能避免形成其它焊接缺陷。因此主要应考虑下列几条原则：

①是否能保证焊件焊透；

②坡口的形状是否容易加工；

③应尽可能地提高生产率，节省填充金属；

④焊后焊件变形应尽可能小。

焊接是一种需消耗能量和焊接材料的工艺过程，故应尽量减少焊接接头的数量，并在保证接头性能的前提下，尽量减薄焊缝金属的厚度，以减少焊缝金属的填充量。在设计焊接坡口形状时，应在保证工艺性的同时，尽量减小坡口的倾角和载面，应优先采用具有深熔特性的焊接方法，尽可能采用I形坡口的对接接头的形式。

焊接结构及焊接连接方法的多样化,以及结构几何尺寸、施工场合与条件等的多变形,使焊接接头形式及几何尺寸的选择有极大的差异.优良的接头形式有赖于设计者对结构强度的认识及丰富的生产实践经验.优良的接头不仅可保证结构的局部及整体强度，而且可简化生产工艺,节省制造成本；反之则可能影响结构的安全使用甚至无法施焊。例如相同板厚的对接接头，手工焊与自动埋弧焊的坡口形式及几何尺寸完全不同;两块板相连时采用对接或搭连接，其强度、备料、焊接要求及制造成本也迥然不同，这就需要根据技术经济效果综合考虑，认真选择。

我国关于不同焊法的接头形式的国家标准有：

GB985—88 《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》；

GB986—88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》；

它们具有指导性，需要指出的是，在不同行业及各个工厂企业，由于习惯及一些特殊要求，在接头形式及符号上会出现一些差异。

3、制定对焊接接头质量的要求

包括外形尺寸要求、外观要求、无损探伤要求、密封性和耐压性要求等。可参考GB/T12469—90，该标准规定了钢熔化焊接头的要求及缺陷的分级，适用于