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1、第一章第一章 焊接基礎(chǔ)知識焊接基礎(chǔ)知識 1 第一節(jié)第一節(jié) 焊接接頭與焊縫焊接接頭與焊縫 2 電弧焊接頭包括電弧焊接頭包括4部分部分：焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)、焊縫附近的母材。熔化焊焊接接頭的組成a)對接接頭 b)搭接接頭1焊縫金屬 2熔和線 3熱影響區(qū) 4母材 3 焊接過程使焊接接頭具有以下力學(xué)特點(diǎn)：力學(xué)特點(diǎn)：（1）焊接接頭力學(xué)性能不均勻 由于焊接接頭各區(qū)在焊接過程中進(jìn)行著不同的焊接冶金過程，并經(jīng)受不同的熱循環(huán)和應(yīng)變循環(huán)的作用，各區(qū)的組織和性能存在較大的差異，焊接接頭組組織織的的不不均均勻勻，造成了整個(gè)接頭力學(xué)性能的不均勻力學(xué)性能的不均勻。4 （2）焊接接頭工作應(yīng)力分布不均勻，存在應(yīng)應(yīng)力集中力集

2、中 由于焊接接頭存在幾何不連續(xù)性，致使其工作應(yīng)力是不均勻的，存在應(yīng)力集中。當(dāng)焊縫中存在工藝缺陷，焊縫外形不合理或接頭形式不合理時(shí)，將加劇應(yīng)力集中程度，影響接頭強(qiáng)度，特別是疲勞強(qiáng)度。5 （3）由于焊接的不均勻加熱，引起焊接殘余應(yīng)焊接殘余應(yīng)力及變形力及變形 焊接是局局部部加加熱熱的過程，電弧焊時(shí)，焊縫處最高溫度可達(dá)材料沸點(diǎn)，而離開焊縫處溫度急劇下降，直至室溫。這種不均勻溫度場將在焊件中產(chǎn)生殘余應(yīng)力及變形。6 （4）焊接接頭具有較大的剛性 通過焊接，焊縫與構(gòu)件組成整體，所以與鉚接或脹接相比，焊接接頭具有較大的剛性。7 一、接頭的基本形式一、接頭的基本形式焊接接頭焊接接頭(簡稱接頭簡稱接頭)：用焊接方

3、法連接的接頭。常用的焊接接頭：常用的焊接接頭：對接接頭、T形接頭、十字接頭、搭接接頭、角接接頭、端接接頭、套管接頭、斜對接接頭、卷邊接頭、鎖底對接接頭等。8 焊接接頭的基本類型焊接接頭的基本類型9 1、對接接頭、對接接頭 將同一平面上的兩個(gè)被焊工件的邊緣相對焊接起來而形成的接頭稱為對接接頭對接接頭。它是各沖焊接結(jié)構(gòu)中采用最多、也是最完善的一種接頭形式，具有受力好、強(qiáng)度大和節(jié)省金屬材料的特點(diǎn)。但是，由于是兩焊件對接連接，被連接件邊緣加工及裝配要求則較高。在焊接生產(chǎn)中，通常使對接接頭的焊縫略高于母材板面。由于余高的存在造成構(gòu)件表面的不光滑，在焊縫與母材的過渡處會引起應(yīng)力集中。10 對接接頭的幾種形

4、式對接接頭的幾種形式 11 2、T形接頭形接頭 將相互垂直的被連接件用角角焊焊縫縫連接起來的接頭稱為T形(十字)接頭。T形(十字)接頭能承受各種方向的力和力矩。T形接頭是各種箱型結(jié)構(gòu)中最常見的接頭形式，在壓力容器制造中，插入式管子與筒體的連接、人孔加強(qiáng)圈與筒體的連接等也都屬于這一類。由于T形(十字)接頭焊縫向母材過渡較急劇，接頭在外力作用下力線扭曲很大，造成應(yīng)力分布極不均勻、且比較復(fù)雜，在角焊縫根部和趾部都有很大的應(yīng)應(yīng)力集中力集中。保證焊透是降低T形接頭應(yīng)力集中的重要措施之一。T形接頭12 3、搭接接頭、搭接接頭 兩塊板料相疊，而在端部或側(cè)面進(jìn)行角焊，或加上塞焊縫、槽焊縫連接的接頭稱為搭接接頭

5、。由于搭接接頭中兩鋼板中心線不一致，受力時(shí)產(chǎn)生附加彎矩，會影響焊縫強(qiáng)度，因此，一般鍋爐、壓力容器的主要受壓元件的焊縫都不用搭接形式。由于搭接接頭使構(gòu)件形狀發(fā)生較大的變化，所以應(yīng)力集中要比對接接頭的情況復(fù)雜得多，而且接頭的應(yīng)力分布極不均勻。在搭接接頭中，根據(jù)搭接角焊縫受力方向的不同，可以將搭接角焊縫分為正面角焊縫、側(cè)面角焊縫和斜向角焊縫。搭接接頭搭接接頭 13 搭接接頭除兩鋼板疊在端面或側(cè)面焊接外，還有開槽焊和塞焊(圓孔和長孔)等。開槽焊搭接接頭開槽焊搭接接頭的構(gòu)造如圖所示。先將被連接件沖切成槽，然后用焊縫金屬填滿該槽，槽焊焊縫斷面為矩形，其寬為被連接件厚度的兩倍，開槽長度應(yīng)比搭接長度稍短一些。

6、14 塞焊塞焊是在被連接的鋼板上鉆孔來代替槽焊的槽，用焊縫金屬將孔填滿使兩板連接起來，塞焊可分為圓孔內(nèi)塞焊和長孔內(nèi)塞焊兩種，如圖所示。15 4、角接接頭、角接接頭 兩鋼板成一定角度，在鋼板邊緣焊接的接頭稱為角接接頭。角接頭多用于箱形構(gòu)件，騎座式管接頭和筒體的連接，小型鍋爐中火筒和封頭連接也屬于這種形式。與T形接頭類似，單面焊的角接接頭承受反向彎矩的能力極低，除了鋼板很薄或不重要的結(jié)構(gòu)外，一般都應(yīng)開坡口兩面焊，否則不能保證質(zhì)量。角接接頭16 選擇接頭形式時(shí)，主要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并綜合考慮受力條件、加工成本等因素。例如：對對接接接接頭頭具有受力均勻、節(jié)省金屬等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用最多。但是，對接接頭對下料

7、尺寸和組裝的要求比較嚴(yán)格。T形形接接頭頭焊縫大多數(shù)情況下只承受較小的切應(yīng)力或僅作為聯(lián)系焊縫。搭搭接接接接頭頭對裝配要求不高，也易于裝配，但接頭承載能力低，一般用在不重要的結(jié)構(gòu)中。17 焊接接頭的設(shè)計(jì)中對焊縫質(zhì)量的要求、焊縫尺寸大小、焊縫位置、工件厚度、幾何尺寸、施工條件等不同，決定了在選擇焊接方法和制定工藝時(shí)的多樣性。合理的焊接接頭設(shè)計(jì)與選擇不僅能保證鋼結(jié)構(gòu)的焊縫和整體的強(qiáng)度，還可以簡化生產(chǎn)工藝，節(jié)省制造成本。18 設(shè)計(jì)和選擇焊接接頭的主要因素：主要因素：（1）保證焊接接頭滿足使用要求；（2）接頭形式能保證選擇的焊接方法正常施焊；（3）接頭形式應(yīng)盡量簡單，盡量采用平焊和自動焊焊接方法，少采用仰

8、焊和立焊，且最大應(yīng)力盡量不設(shè)在焊縫上；（4）焊接工藝能保證焊接接頭在設(shè)計(jì)溫度和腐蝕介質(zhì)中正常工作；19 （5）焊接變形和應(yīng)力小，能滿足施工要求所需的技術(shù)、人員和設(shè)備的條件；（6）盡量使焊縫設(shè)計(jì)成聯(lián)系焊縫；（7）焊接接頭便于檢驗(yàn)；（8）焊接前的準(zhǔn)備和焊接所需費(fèi)用低；（9）對角焊縫不宜選擇和設(shè)計(jì)過大的焊角尺寸，試驗(yàn)證明，大尺寸角焊縫的單位面積承載能力較低等。20 21 22 二、焊縫的基本形式二、焊縫的基本形式焊縫：焊縫：焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分。分類：分類：1、按空間位置可分為：平焊縫、橫焊縫、立焊縫、仰焊縫；2、按結(jié)合方式可分為：對接焊縫、角焊縫、塞焊縫；3、按焊縫斷續(xù)情況可分為：連續(xù)焊縫

9、、斷續(xù)焊縫；4、按承載方式可分為：工作焊縫、聯(lián)系焊縫。焊縫是構(gòu)成焊接接頭的主體部分，對接接頭焊縫、角接接頭焊縫是焊縫的基本形式。23 1對接焊縫對接焊縫 對接焊縫是沿著兩個(gè)焊件之間形成的，有不開坡口（或開I形坡口）和開坡口的兩種。焊縫表面形狀有上凸的和與表面平齊的。24 2角焊縫角焊縫角焊縫截面形狀 25 3工作焊縫和聯(lián)系焊縫工作焊縫和聯(lián)系焊縫工作焊縫(又稱承載焊縫)焊縫與焊件串聯(lián)成整體主要承擔(dān)載荷的作用。焊縫一旦斷裂，鋼結(jié)構(gòu)就立即受到嚴(yán)重破壞。26 聯(lián)系焊縫(又稱非承載焊縫)焊縫與兩個(gè)或兩個(gè)以上的焊件并聯(lián)成整體(即連接作用)，焊縫不直接承擔(dān)載荷，工作中受力很小，焊縫一旦斷裂，結(jié)構(gòu)不會立即失效

10、。27 三、坡口的基本形式三、坡口的基本形式1坡口類型坡口：根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀并經(jīng)裝配后構(gòu)成的溝槽。開坡口：用機(jī)械、火焰或電弧等加工坡口的過程。開坡口的目的：（1）是為保證電弧能深入到焊縫根部使其焊透，并獲得良好的焊縫成形以及便于清渣。（2）對于合金鋼來說，坡口還能起到調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬比例(即熔合比)的作用。28 （1）根據(jù)板厚不同，對接焊縫的焊接邊緣可分為卷邊、平對或加工成為V形、X形、K形和U形等坡口。對接焊縫坡口型式 29 （2）根據(jù)焊件厚度、結(jié)構(gòu)形式及承載情況不同，角接接頭和T形接頭的坡口形式可分為I形、帶鈍邊的單邊V形坡口和K形坡口等。角接和

11、T形接頭的坡口a)I形 b)單邊V形（帶鈍邊）c)K形（帶鈍邊）30 2坡口的設(shè)計(jì)原則坡口的設(shè)計(jì)原則 坡口的形式和尺寸主要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的板厚、選用的焊接方法、焊接位置和焊接工藝等來選擇和設(shè)計(jì)。1)焊縫中填充的材料少；2)具有好的可焊性；3)坡口的形狀應(yīng)容易加工；4)便于調(diào)整焊接變形；31 一般情況下，焊條電弧焊焊接6mm厚度的焊件和自動焊焊接14mm以下厚度的焊件時(shí)，可以不開坡口就可以得到合格的焊縫，但板間要留有一定的間隙，以保證熔敷金屬填滿熔池，確保焊透。鋼板超過上述厚度時(shí)，電弧不能熔透鋼板，應(yīng)考慮開坡口。32 第二節(jié)第二節(jié) 焊接接頭的表示方法焊接接頭的表示方法 33 設(shè)計(jì)人員為使自己設(shè)計(jì)的結(jié)

12、構(gòu)或產(chǎn)品由制造人員準(zhǔn)確無誤地加工制造出來，就必須把結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的施工技術(shù)條件在設(shè)計(jì)圖樣和設(shè)計(jì)說明書等設(shè)計(jì)文件上詳盡地表述出來。對于焊接接頭，設(shè)計(jì)人員一般采用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的焊縫符號和焊接方法代號焊縫符號和焊接方法代號來表示。也可以采用技術(shù)制圖方法來表示，但用圖形或文字詳細(xì)地說明焊接接頭的焊接加工要求和注意事項(xiàng)是非常繁瑣和復(fù)雜的。采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種符號和代號簡單明了地指出焊接接頭的類型、形狀、尺寸、位置、表面狀況、焊接方法以及與焊接有關(guān)的各項(xiàng)條件是非常必要的。34 一、焊縫符號與焊接方法代號一、焊縫符號與焊接方法代號焊縫符號：在圖紙上標(biāo)注出焊縫形式、焊縫尺寸和焊接方法的符號。由GB/T3241998

13、焊縫符號表示法(適用于金屬熔焊和電阻焊)和GB/T51851999金屬焊接及釬焊方法在圖樣上的表示代號進(jìn)行了規(guī)定。焊縫的符號組成：基本符號、輔助符號、補(bǔ)充符號、焊縫尺寸符號和指引線。35 基本符號：是表示焊縫橫截面形狀的符號，它采用近似于焊縫橫截面形狀的符號表示。36 輔助符號：是表示對焊縫表面形狀特征輔助要求的符號。輔助符號一般與焊縫基本符號配合使用，當(dāng)對焊縫表面形狀有特殊要求時(shí)使用。37 焊縫補(bǔ)充符號：是為了補(bǔ)充說明焊縫某些特征的符號。38 焊縫尺寸符號：是表示坡口和焊縫各特征尺寸的符號。39 指引線：由帶箭頭的指引線、兩條基準(zhǔn)線(橫線)(一條為實(shí)線，另一條為虛線)和尾部組成。40 為了簡

14、化焊接方法的標(biāo)注和文字說明，可采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51851999規(guī)定的用阿拉伯?dāng)?shù)字表示的金屬焊接及釬焊等各種焊接方法的代號。焊接方法標(biāo)注在指引線的尾部。41 二、焊接接頭在圖樣上的表示方法二、焊接接頭在圖樣上的表示方法（一）焊縫的圖示法（一）焊縫的圖示法 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/Tl22121990技術(shù)制圖 焊接符號的尺寸、比例及簡化表示法規(guī)定，需要在圖樣中簡易地繪制焊縫時(shí)，可用視圖、剖視圖或剖面圖表示，也可以用軸測圖示意地表示。在同一圖樣中，通常只允許采用一種畫法。42 43 44 45 46 （二）焊縫符號的標(biāo)注（二）焊縫符號的標(biāo)注 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3241988、GB/T51851999和GB

15、/T122121990中分別對焊縫符號和焊接方法代號的標(biāo)注方法作了規(guī)定。47 （1）焊縫符號和焊接方法代號必須通過指引線及有關(guān)規(guī)定才能準(zhǔn)確無誤地表示焊縫。（2）標(biāo)注焊縫時(shí)，首先將焊縫基本符號標(biāo)注在基準(zhǔn)線上邊或下邊，其他符號按規(guī)定標(biāo)注在相應(yīng)的位置上；（3）箭頭線相對焊縫的位置一般沒有特殊要求，但是在標(biāo)注V形、單邊V形、J形等焊縫時(shí)，箭頭應(yīng)指向帶有坡口一側(cè)的工件；（4）必要時(shí)允許箭頭線彎折一次；48 （5）虛基準(zhǔn)線可以畫在實(shí)基準(zhǔn)線的上側(cè)或下側(cè)；（6）基準(zhǔn)線一般應(yīng)與圖樣的底邊相平行，但在特殊條件下亦可與底邊相垂直；（7）如果焊縫和箭頭線在接頭的同一側(cè)，則將焊縫基本符號標(biāo)注在實(shí)基準(zhǔn)線側(cè)；相反，如果焊縫

16、和箭頭線不在接頭的同一側(cè)，則將焊縫基本符號標(biāo)注在虛基準(zhǔn)線側(cè)。49 必要時(shí)焊縫基本符號可附帶有尺寸符號及數(shù)據(jù)。50 標(biāo)注原則：標(biāo)注原則：1)焊縫橫截面上的尺寸標(biāo)注在基本符號的左側(cè)，如：鈍邊高度p，坡口高度H，焊角尺寸K，焊縫余高h(yuǎn)，焊縫有效厚度S，根部半徑R，焊縫寬度C，焊核直徑d；2)焊縫長度方向的尺寸標(biāo)注在基本符號的右側(cè)，如：焊縫長度L，焊縫間隙e，相同焊縫的數(shù)量n；3)坡口角度、坡口面角度、根部間隙b等尺寸標(biāo)注在基本符號的上側(cè)或下側(cè)；4)相同焊縫數(shù)量符號標(biāo)注在尾部；5)當(dāng)需要標(biāo)注的尺寸數(shù)據(jù)較多又不易分辨時(shí)，可在數(shù)據(jù)前面增加相應(yīng)的尺寸符號。51 52 三、焊接接頭的簡化標(biāo)注三、焊接接頭的簡化標(biāo)注 在GB/T122121990中還規(guī)定了某些情況下，焊接接頭的簡化標(biāo)注方法。53