焊接结构设计

T形接头 对接焊缝
角接接头 对接焊缝
锁底接头 对接焊缝
角接接头 角焊缝
T形接头 角焊缝
搭接接头 角焊缝
对接接头 角焊缝
注意：焊接工艺评定时考察的对象是“焊缝”，而不是焊接接头。
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1．对接接头
结构：
两个相互连接零件在接头处的中面处于同一平面或 同一弧面内进行焊接的接头。 特点： 受热均匀，受力对称，便于无损检测，焊接质量容 易得到保证。 最常用的焊接结构形式。
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坡口形式的选择
1) 工厂的加工条件。采用双V形、Y形、单边V形、双 单边V形、V形、I形等坡口可用气割、等离子弧切割或金 属切削方法加工。但双U形、带钝边U形、带 钝边J形、U 形、Y形坡口一般需用刨边机加工，效率较热切割低。
2) 可达性的好坏。采用Y形、带垫板Y形、带垫板V形、 VY形(上图g)、带钝边的U形(上图h)等坡口的接头，施焊 时，一般可不需翻转。 内径较小的容器或管道，不便翻转的结构，为避免仰 焊及不能从内侧施焊，可采用这种坡口和焊缝形式。
3) 合理地布置焊缝。例如对称布置焊缝、避免焊缝交叉、密 集，重要的工作焊缝要连续，次要的联系焊缝可用断续焊缝，这 有利于焊接施工和减少焊接工作量，便于控制焊接应力和变形。 4) 施工方便并考虑改善工人劳动条件。设计结构时就要考虑 到日后施工的很多问题，如可达性问题，保证各种施工必需的操 5 作空间问题等。
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坡口形式的选择
3) 减小焊接材料的消耗量。一般熔敷金属量小，焊接 材料消耗也小，也节省加工时间。同样板厚：Y形比双Y形 坡口的熔敷金属量增加最大可达50％，双U形或UY形则更 加节省熔敷金属。因此，常用于大厚度的焊接接头。
4) 考虑焊接变形与应力。例如：单面焊可能引起角变 形和焊缝根部的严重焊接残余应力，此时要考虑材料(母材) 特点，采用适当的工艺和坡口形式，以便获得合格的接头。
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3．搭接接头
结构： 两个相互连接零件在接头处有部分重合在一起，中面 相互平行，进行焊接的接头。
特点：
属于角焊缝，与角接接头一样，在接头处结构明显不
连续，承载后接头部位受力情况较差。
应用：
主要用于加强圈与壳体、支座垫板与器壁以及凸缘 与容器的焊接。
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三、坡口形式
Ⅰ形
1. 焊接坡口——
为保证全熔透和焊 接质量，减少焊接 变形，施焊前，一 般将焊件连接处预 先加工成各种形状。 不同的焊接坡口， 适用于不同的焊接 组合形状 坡口形状 基本坡口形状
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四、压力容器焊接接头分类（GB 150－1998 《钢制压力容器》）
目的： 为对错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等方面
有针对性地提出不同的要求，GB150根据位置，接头
所连接两元件的结构类型 以及应力水平，把接头分成 A、B、C、D四类，如下页图示。
A类：
圆筒部分的纵向接头、球形封头与圆筒连接的环向接
•
特殊型，如卷边的、 带垫板的、锁边的和开槽 焊等；
• •
组合型
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压焊接头
电阻焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊和爆炸焊统称为 压焊，其中电阻焊和摩擦焊应用最广。 电阻焊和摩擦焊在汽车工业中应用很普遍，电阻焊中 的点焊和缝焊多是采用搭接接头。摩擦焊接头通常采用对 接接头。
钎焊接头
钎焊接头也有多种类型，但基本类型只有对接接头和 搭接接头两种。
头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管 与壳体对接连接的接头。
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接管 球形封头 筒体
法兰
锥形封头
压力容器焊接接头分类
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B类： 壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接
头、长颈法兰与接管连接的接头。但已规定为A、C、
D类的焊接接头除外。 C类： 平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、
V型 单边V形 U形 J形
方法和焊件厚度。
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I型
V型
单边V型
U型
J型
坡口的基本形式
特例：一般接头应开设坡口，而搭接接头无需开坡口即可焊接。
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双V形坡口 双V形坡口由两个V形坡口和一个I形坡口组合而成
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2. 坡口形式的选择
熔焊坡口形式根据其 形状可分为三类：

基本型，I形、V形和 单V形、U形和单U形等；
二、焊接接头形式
对接接头 焊接接头形式
角接接头及 T字形接头 搭接接头
（a）对接接头； （b）角接接头； （c）搭接接头 焊接接头的三种形式
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板材对接焊缝试件 管材对接焊缝试件 件
板材角焊缝试件 管与 板角焊缝试
对接焊缝试件
角焊缝试件
注意：接头是由焊缝连接而成，同一种焊缝可以连接不同的接头。
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对接接头 对接焊缝
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2. 焊接结构设计的基本要求和遵循原则

基本要求：实用性、安全性、工艺性和经济性等。 遵循原则：
1) 合理选择材料的种类，尽量采用标准件、通用件和型材。
2) 合理地设计结构形式。尽量采用简洁明快的结构构造形式， 采用最简单和最合理的接头形式，并且种类越少越好，减少短而 不规则的焊缝和避免不易加工的空间曲面结构。
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1．焊接结构设计的内容
1) 选择结构材料，包括制造结构材料种类和规格。
2) 确定结构的形式，进行结构强度、刚度、稳定性等 进行的计算(这种计算是在力系分析基础上进行的)。 3) 结构细节设计、焊接设计和计算。 4) 绘制焊接图，规定产品的技术条件、工艺要求等。 5) 编制设计计算说明书，其中包括设计结构的构造合 理性和技术经济先进性的论证。
焊接结构设计
本章重点和难点：
焊接结构的设计要求和原则
焊接接头的设计（接头、坡口等）
焊接结构细节的设计
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一、焊接结构、接头和细节设计
焊接结构是金属结构中一种最主要的结构形式， 如钢结构、船舶壳体、锅炉及压力容器，以及工程机 械、动力机械、汽车拖拉机、铁路车辆等结构都是焊 接结构，它们大多依据有关的规程规范进行设计， 《焊接手册》第3卷、《焊接结构设计手册》及其他 大量著作。
应用：
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2．角接接头和T型接头
结构： 两个相互连接零件在接头处的中面相互垂直或相交成 某一角度进行焊接的接头。 T型接头指两构件成T字形 焊接在一起的接头。角接接头和T字接头都形成角焊缝。
特点： 结构不连续，承载后受力状态不如对接接头，应力集中
比较严重，且焊接质量也不易得到保证。
应用： 某些特殊部位：接管、法兰、夹套、管板和凸缘的焊 接等。