角焊縫強度計算.doc

1、角焊縫強度計算鍋爐角焊縫強度計算方法JB/T 6734-1993 中華人民共和國機械行業(yè)標準JB/C6734-1993 鍋爐角焊縫強度計算方法主題內容與適用范圍本標準規(guī)定了鍋爐角焊縫強度計算方法本標準適用于額定蒸汽壓力大于2.5MYa 固定式蒸汽鍋爐鍋筒集箱和管道 _各種骨接頭連接焊縫和焊接到鍋爐受壓元件土受力構件的連接焊縫以及在制造安裝與運輸過程中所用受力構件的連接焊縫.2 名詞術語及符號說明 2.1名詞術語 2.1.1對接接頭兩焊件端面相對平行的接頭2.1.2 角接接頭兩焊件端面問構成大于 300小于 135 夾角的接頭 2.1.3r 形接頭一焊件之端面與另一焊件表面構成直角或近似直角的接

2、頭 _飛 2.1.4 搭接接頭兩焊件部分重疊構成的接頭 2.1.5圓鋼連接接頭兩圓形焊件表面連接或一圓形焊件與一非國形焊件連接的接頭2.1.6對接焊縫在焊件的坡口面間或一焊件的坡口面與另一焊件表面間焊接的焊縫.2.1.7角焊縫沿兩直交或近直交焊件的交線所焊接的焊縫2.1.8 正面角焊縫焊縫軸線與焊件受力方向相垂直的角焊縫見圖2-12.1.9側面角焊縫焊縫軸線與焊件受力方向相平行的角焊縫見圖 2-22.1.10縱向焊縫沿焊件長度方向分布的焊縫.2.1.11橫向焊縫垂直于焊件長度方向的焊縫. 機械工業(yè)部 1993-08-21批準 1993-10-01實施 19622.1.12 環(huán)形焊縫沿筒形焊件分

3、布的頭尾相接的封閉焊縫. 圖 2-1 正面角焊縫圖 2-2 側面角焊縫 2.1.13 承載焊縫焊件上用作承受荷載的焊縫2.1.14非承載焊縫焊件上不 CL 接承受荷載只起連接作用的焊縫習慣上稱聯(lián)系焊縫.2.1.15坡口深度焊件開坡口時焊件端部沿焊件厚度方向加_r掉的尺寸 2.1.16焊腳尺寸在角焊縫橫截面中畫出的最大直角三角形中直角邊的長度.2.1.17焊縫計算厚度設計焊縫時使用的焊縫厚度 .2.1.18 焊縫計算長度計算焊縫強度時使用的焊縫長度. 封閉焊縫的計算長度取實際長度不封閉焊縫的計算長度對每條焊縫取其實際長度減去lOmm2.1.19 焊縫計算厚度截面積焊縫計算厚度與焊縫計算長度的乘積

4、.2.1.20全焊透型焊縫焊縫在其連接部位的全厚度上用熔敷金屬充分連接無未焊透的部位見圖2-3 必要時全焊透型焊縫可用角焊縫進行加強2.1.21部分焊透型焊縫焊件在其連接部位的部分厚度上用熔敷金屬連接尚有未焊透的部位見圖2-4 必要時部分焊透焊縫可用角焊縫進行加強.2.2符號說明 G 焊縫計算厚度二A焊縫計算厚度截面積例 n2b 耳板寬度 mmbI搭接焊橫向焊縫長度mmb2搭接焊縱向焊接長度圓鋼與鋼板連接焊焊縫長度二b3. 佑彎頭耳板尺寸mmF313B2- F 形接頭焊縫長度mm1963圖 2-3全焊透型焊縫圖2-4部分焊透型焊縫 . 橫向耳板與集箱及耳板與彎頭連接焊縫圓弧部分的弦長 mmd管

5、接頭裝配前筒體上的開孔直徑二試管接頭外徑 mmd管接頭內徑 mmdd2大小圓鋼直徑二 D筒體內徑 mm.耳板與彎頭連接焊縫直段部分的長度廠管接頭 T 形接頭坡口深度二 F- 集中力 NFFy.凡-.r y 二方向上的集中力 Nh耳板孔中心沿耳板高度方向到連接焊縫的距離 mmhi h2耳板孔中心沿耳板高度方向至連接焊縫的最大和最小距離二 H對接接頭坡口深度 nunk殼體常數 1/mmK等腳角焊縫的焊腳尺寸 mmK K2不等腳角焊縫的焊腳尺寸 mmI焊縫計算長度 mmM力矩 NmM端蓋與筒體連接處單位圓周長度的彎矩 Nquotm/mMM. M繞 : .Y 二軸旋轉的力矩 Nquot m1964N端

6、蓋與筒體連接處單位圓周長度的縱向力 N/m尸計算壓力 M】 aQ端蓋與筒體連接處單位圓周長度的橫向力 N/mRo 筒體的外半徑彎頭外圓弧曲率半徑 mmRm筒體平均半徑二 s 鍋筒起吊耳板孔中心至鍋筒重心的縱向距離二 t 筒體有效壁厚二 t 無孔筒體理論計算壁厚二 t 管接頭壁厚二 W-焊縫的抗彎截面系數 mm3Wx. Wy焊縫對二 Y 軸的抗彎截面系數 mm3 Wk焊縫的抗扭截面系數mm3X - 筒體開孔有效加強寬度二a對接接頭 V 形坡口的坡口角度度月焊縫計算厚度截面與焊腳尺寸 K: 的夾角度 Y力的作用方向與耳板高度方向的夾角反時針方向為正度 6板件厚度 mm81灸較厚和較薄板件的厚度 m

7、m?一- 一鋼板厚度方向未焊尺寸二 . 兩圓鋼公切線至連接焊縫表面的距離 mm許用應力修正系數 a耳板連接焊縫圓弧部分所對圓心角的二分之一度產泊松比. 正應力 N/mmza垂直于焊縫計算厚度截面的正應力 N/. quotF 集中力所引起的正應力 N/mmz am-彎矩所引起的正應力 N/mmz11 M.均布彎矩所引起的正應力 N/.aq 橫向均布力所引起的正應力 N 加 mON縱向均布力所引起的正應力 N 八 mm a按第三強度理論計算的當量應力 N/.I- 焊件在室溫下的屈服點 N/. 司焊件在計算溫度下的許用應力按相應的強度計算標準規(guī)定選用 N /mmz r 切應力 N /mmz rl 在

8、焊縫計算厚度截面內且垂直于焊縫走向的切應力N/.2 r2在焊縫計算厚度截面內且平行于焊縫走向的切應力 N/.ZrF集中力所引起的切應力N/mmrM力矩所引起的切應力N/mm1965rmu均布彎矩所引起的切應力N/mmZ:ZQ橫向均布力所引起的切應力N/mm TN縱向均布力所引起的切應力N/.0 耳板焊縫端點連線與耳板橫截面的夾角度 . 彎頭直段兩端點與彎頭外圓弧曲率中心連線的夾角度3 技術要求 3.1 工藝要求 3.1.1 焊接材料的強度不得低于焊件的較低強度3.1.2焊接及焊接工藝評定應符合有關標準的規(guī)定3.1.3 按本標準計算的角接接頭兩焊腳邊的夾角應不小于 60 和不大于 12003.2

9、結構要求 3.2.1 角焊縫的焊腳尺寸應符合下列要求 :a. 對于板件當與焊腳接觸的焊件厚度大于7mm 時其焊腳尺寸不得小于 1.5百S為與焊腳接觸的焊件厚度 . 當焊接工藝有保證時可不受此限當與焊腳接觸的焊件厚度不大于 7 時其焊腳尺寸不得小于與焊腳接觸的焊件厚度和4 二的較小值 .b 對于管接頭角焊縫的最小焊腳尺寸不得小于管接頭的壁厚和6mm 的較小值 rc. 加強板與筒體的外角焊縫焊腳尺寸不得小于較薄焊件厚度的0.7倍與管接頭的外角焊縫焊腳尺寸不得小于較薄焊件的厚度與6二: 的較小值 .d. 對于板件角焊縫的焊腳尺寸不宜大于與焊腳接觸焊件厚度的1.2倍. 對于管接頭角焊縫的焊腳尺寸不宜大

10、于管接頭壁厚的 2 倍.3.2.2側面或正面角焊縫的計算長度不得小于兩焊腳尺寸平均值的8 倍和 40mmo3.2.3側面角焊縫的計算長度不應大于兩焊腳尺寸平均值的60 倍.若大于上述數值時其超過部分在計算中不予考慮. 若內力沿側面角焊縫全長分布其計算長度不受此限3.2.4當板件的端部僅采用兩側面角焊縫連接時圖3-1每條側面角焊縫長度不宜小于兩側面角焊縫之間距離b 同時當s:大于12mm 時b 不宜大于 1662 當 S: 不大于 12mm時 b 不宜大于 200mmo3.2.5 桿件與節(jié)點板的連接焊縫一般宜采用兩面?zhèn)群富蚱渌环忾]焊縫 . 所有焊縫的轉角處必須連續(xù)施焊 .3.2.6 在搭接連接

11、中搭接焊縫長度不得小于較薄焊件厚度的5倍且不小于 25mma3.2.7 圓鋼與圓鋼圓鋼與鋼板間的焊縫計算厚度不應小于0.2倍圓鋼直徑當焊接兩圓鋼直徑不同時取平均直徑且不小于3mm并不大于 1.2倍鋼板厚度焊縫計算長度不應小于 20mm3.2.5 受壓元件上的支承耳板焊縫當耳板厚度不大于 12mm 時可采用無坡口的角焊縫當耳板厚度大于 12 二時必須開坡口 .3.2.9 受力耳板與壁厚不小于100 二的受壓元件焊接時應采取措施以防止母材的層狀撕裂.4計算原則 4.1基本假定 1966 圖 31 兩側面角焊縫連接尺寸示意圖4.1.1本標準不考慮殘余應力應力集中疲勞和蠕變的影響4.1.2焊接接頭的強

12、度按作用在焊縫計算厚度截面上的應力進行驗算 .4.1.3集中力均布力在焊縫計算厚度截面上所產生的應力按平均分布計算 . 力矩在焊縫計算厚度截面上所產生的應力根據不同的情況按線性分布圖4-I a或按平均分布圖4-1 b計算圖 4-1焊縫計算截面上應力分布示意圖4.2焊縫尺寸 4.2.1常用焊縫的計算厚度及焊縫尺寸參數按表 4-1計算 4.2.2管接頭焊縫的走向假定為圓形焊縫的計算厚度取肩部和腹部兩處數值的平均值腹部焊縫的計算厚度根據表4-1序號9計算.表4-1序號簡圖一妥計算gi ?笠灰 ?41 菇lita一 1967 續(xù)表序號簡圖焊縫計算厚度焊縫尺寸參數3a二 s 一刃 4 壓 kkzquot

13、 一 kkz 二 quot 二 k_kk 一 quot 不 kk k1 不 k5PY kl 走2quot 二一 kik:sinp一描恭一 quot 一 k kg不月 6 一 Q 萬 kkiksinp二歹kzkikz7kk k1 不 k 冬 kza 了尸十 kisinp丁 tzcwp - kk 乎 J 火 f 壓 8 丹 kigt 丫飛 1 了 ak f5inp 呱 quot- kzkimp二 7kki炸 k1968 序號 簡圖筒體腹部焊縫 K的計算焊縫計算厚度續(xù)表焊縫尺寸參教當k1丫飛刀時同序號 8. 當 k時同序號 7當 k2 了飛石時同序號 8 門全竺上蘭生叢宜差衛(wèi) .k 滬滅 do2R

14、了 1 為筒體上腹部的焊腳尺寸 2Rn 當. 60. 時 aH 當 a c1 圖 5-1 管接頭焊縫所承受的總圖 4-3 鞍座式管接頭全焊透焊縫荷載示意圖5.1.3在內壓力作用下管接頭對焊縫的作用力按下列公式確定 : 鞍座式管接頭 :FiPado一 2了 245-3 插人式管接頭 :FjPad45.1.4由管道系統(tǒng)作用于焊縫上的機械力分量在求荷載分量為:M: 在求荷載分量時可利用下列公式進行坐標變換:5-4Fx F.F2MxFxFms.rxoFcos二Y.Fmcos xz 5-5F二F.ocosy x o Fncosy yF.cosy 二.5-6FFcosz 二 Fcosz yo F.cosz

15、 xoMcosx Yo Mwcas.r z5-8MyM_cos Y xo M-msYYoM-cosYz二 5-7MMocosx5-9MM-cos 二二 .M yocosz Y Mcos二:.5-10式中 : 括號代表夾角Fx Fo F_ MoMo M.分別為二 .Yo. .r.軸的力的分量.5.1.5根據下列兩種作用力系分別進行焊縫的強度驗算 :a. FxFyFFF.FFMx My M 5- 川 b. FnF 凡 1F:F十 FAFMMrM:5-12其中在 5-11 式中取 F 與 F 的方向相同在 5-12 式中取 F 與 FF 二的方向相同 .FFy. F Mx M M:與圖 5-1 方向

16、一致者為正 .1971: 一:.1 鞍座式管接頭鞍座式管接頭焊縫的一般形式如圖 5-2所示其中 a按表 4-1計算 .5.2.2弓 .2.35.2.4焊縫的計算長度按下列公式計算 :1二二 d. 一 2f2asinl 5-13焊縫的計算厚度截面積按下列公式計算 :Aal 5-14焊縫的抗彎截面系數按下列公式計算: 二 d. 一2f2a32d-2a5-15尹一Zj5.2.5焊縫的抗扭截面系數按下列公式計算:W迪d 21牛2a 4-d-2f0 5-16L4la.一GtGa5.2.6圖52鞍座式管接頭焊縫應力分量按下列公式計算:A點:F丫公二于一f 蓋A5-17 口尸Q尸 COS 朋. 一_FArA

17、Fy一FsA5-185-19aFzrFAsing5-20COsg5-21凡一AMQM二.rM二二 WM二sing5-22cosg5-235-24邢 M一W一Wl一15-255-26cosP哪凡一W 凡一W5-27 二Asin召5-285-29知孫鄂sing5-30ANJlrl藝 BRBFEFBFBM獲 r口 rT韶 bB 點 :1972:myrB一 w o0SarNBU一 _MWk5-315-325.2.7 焊縫強度按下列公式驗算 :A 點: 丫. 眾. 六. 氛 24r 獻: 氛二眾 2r 氮: 祝 2 lt0.74a/l5-33l aAaFz一. 氛 I lt 0.74 a 5-34B點

18、: 丫氏quotBFz 氏 2aB FY 4 一 rBMYBF一 rm2BFY 一 :BBa2lt0.74v/q5-35.一.BMy 十. 巍.執(zhí)簇 0.74x 5-36樂氏 5.3插人式管接頭 5.3.1插人式管接頭焊縫的一般形式如圖 5-3所示焊縫計算厚度按表4-1序號 loo5.3.2焊縫計算長度按下列公式計算 :Lndo 5-375.3.3焊縫計算厚度截面積按下列公式計算:Aal 5-385.3.4焊縫抗彎截面系數按下列公式計算:cadW 萬-45-395.3.5焊縫抗扭截面系數按下列公式計算 :.adWk 二 2 圖 5-3插人式管接頭 5-405.3.6應力分量按下列公式計算:A點

19、 :5-415-425-435-445-45二 A 二 A 二 A 叢 w 叢從 - 一 - 一一一一 rfx峨讀魂魂 B 點 5-46 凡一 A 一一 BFx1973rBMy 一 F_WrF 一 FArBMy 一 MW:UrB 一 _MMk5-475-4R5-495-505.3.7 焊縫強度按下列公式驗算 :A 點:. 不. 氛 2a A Fy4rMrFz2rF.AM20.74 aIrl.卜. 氛簇0.74 a5-515-52 b.B點 :a.丫 aFx24 二舔 : 認2r氏: 巍2 -lt0.74Caiq.a歌一0.74司:_:6耳板連接焊縫:集箱縱向耳板集箱縱向耳板的焊縫形式及受力狀態(tài)

20、如圖6-1所示 :6.1.26.1.36.1.419741972圖 6-1 集箱縱向耳板焊縫焊縫計算長度按下式計算 :12b 一 20 焊縫計算厚度截面積按下式計算 :Aal 焊縫在耳板平面內的抗彎截面系數按下式計算 :6-16-2ab 一102w3-一 6-36.1.5計算耳板焊縫的應力時假定 M 是焊縫的形心將力 F往 M 點平移并沿 : 和 y 軸方向分解 . 選取二軸與強度驗算點焊縫走向的切線方向一致Y 軸與強度驗算點耳板士 _焊腳尺寸的方向一致 . 力的分量按下列公式計算 :Fx二 Fsiny 6-4F.Fcos y 6-5M二 Fhsiny 6-66.1.6應力分量按下列公式計算

21、:F_xA6-76-86-96-106-11sinf叫呵叫二 A乙AM一WM一 WrF. 口 Fy二叭咖加 6.1.7 焊縫強度按下列公式驗算 :. 丫 aFyIM24rFrM2rF.Z 簇 0.74 a / 6-12.二 I CFaM 1_lt0.74a 6-136.2集箱橫向耳板與彎頭耳板 6.2.1 集箱橫向耳板的焊縫形式及受力狀態(tài)給出圖5-l和圖 5-2兩種情況彎頭耳板焊縫的形式及受力狀態(tài)給出圖6-4 一種情況圖 6-2和圖 6-3都是圖 6-4 的特殊情況計算方法按圖6-4 給出當 b40 e0 時圖 6-4就變成圖 6-3 當b40.00時圖 6-4 就變成圖 6-2 圖 6-2集

22、箱橫向耳板焊縫及受力狀態(tài)示意圖1 與圖 64相對應的角參數按下列公式計算 :1975 圖 6-3 集箱橫向耳板焊縫及受力狀態(tài)示意圖 2 圖 6-4 彎頭耳板焊縫形式及受力狀態(tài)示意圖C 一 J b一 b z 一 h2一 ve2 - b - b4226-141976二二 arcsincZK6-15arct只叭一 hb一 b.6-16marctg鳳 6-176.2.3 焊縫計算長度按下式公式計算 : 一 2 aRoB90 一 106-186.2.4焊縫計算厚度截面積按下列公式計算:A 二 aZ 焊縫在耳板平面內的抗彎截面系數近似地按下列公式計算:a/ h 一 h Zb一 b z一 102W 二二 -

23、 己三一 6-196.2.56-206.2.6 計算耳板焊縫的應力時假定M 是焊縫的形心將力 F 沿 M 點平移并沿 X 和 Y 軸方向分解 . 選取 X 軸與強度驗算點焊縫走向的切線方向一致Y 軸與強度驗算點耳板上焊腳尺寸的方向一致. 力的分量按下列公式計算 :a.A 點 Fx一Fsin y0號一 0F 一 Fcos yquot號一 0M一 /ht 2 hZSinY - 2 COSY6-216-226-23b.C點 :F 二一 Fsin 一 quot斗號一 0F一 Fcos y -quot管一 0 一. 興-Sing一BZCOSy 6-246-256-266.2.7應力分量按下列公式計算 :

24、A點:F 二 rFn 二 A6-27sin36-28cosh6-29 MArMA0w 1z /Si0Rw 12 /cosR6-3006-31F一AE 一AJ八卜 . 自 U:oS 眼叭叭 MlwMlw1977M 了田 MA 二而 sin 萬 v 丫 632bC 點于 xrF 二不A:v一FA sin3于氣r b.一了cos7.M.一W colt.一 sinj3r M二X-quot一2 Icosi3r MC一Msinlquot一26-33 6-34 6-356一 36-376一386.2.8焊縫強度按下列公式驗算:a.A點:.一丫又了雨丁舀贏砰不可丁F 丁于而 - ar. aMe 4 r r-

25、rMA:F-r.vA蕊0.74x/q 6-39二二一aF十aA一共0.74司6-40h.點 :.一了aramc 十 4Fr MC 十層飛 x 打 MC-0.74a/141. 二. 丫十 .i蕊 0.74a 6-426.3鍋筒起吊耳板 6.3.1鍋筒起吊耳板一般采用縱向雙耳板結構為增加耳板平面外的抗彎剛度應在耳板孔附近部位用對稱布置的兩個縱板將兩耳板連接起來. 縱板的橫截面積應大于單個耳板凈截面積的十分之一耳板及焊縫形式與集箱縱向耳板相同6.3.2鍋筒起吊過程中的最危險狀態(tài)如圖6-5所示 :6.3.3焊縫計算長度按下列公式計算1 二 4b一 10 6-436.3.4焊縫計算厚度截面積按下列公式計

26、算:A 二 al 6-446.3.5焊縫在耳板平面內的抗彎截面系數近似地按下列公式計算:2a6 一 106-456.3.6 耳板肪堂的外力按卜列公式計算: 起吊時應考慮 1.1倍的動載系數后的鍋筒全部重量 F 由圖 6-5求得 : 夸 l- 省 R h tgy6-461 tgy若考慮 6-47 尺 lS 十fF 一 2- 一飛 -r 卜立當 F: 大于 F 時只需校核 F:端的耳板焊縫 .1.2的不均勻系數則 F: 端所 1979 圖 65鍋筒起吊過程中危險狀態(tài)示意圖承受的荷載按下列公式計算 :F2 一 0.6F1告:.tgy:一.6F l 告.htgysinyF一.6F 去.h tgycos

27、yM 一 .6F1去 .h tgyhsiny6.3.7應力分量按下列公式計算 :6-486-496-506-51FrFx萬 6-526-536-546-556-56sinf叫 sinfcosf 二 A二 AMWM一 W二 - 一暢場咖蜘6.3.8 焊縫強度按下列公式驗算 :. 二丫 . 腸 xMz 十4rFvrmZ: 二 z 鎮(zhèn) 0.74x/l 6-57.aF.am0.74x 6-587水壓試驗端蓋連接焊縫 7.1 焊縫類型與參數 7.1.1 常用的水壓試驗端蓋焊縫類型與參數如圖7-1所示圖 7-1 a按對接焊縫計算 1979 圖 7-1b 按角焊縫計算 1 圖 7一 I 常用水壓試驗端蓋焊縫

28、形式 fl對接焊縫 b 角焊縫 7.1.2對于焊縫計算厚度的抗彎截面系數按下列公式計算 :W 一著 7-17.2 受力分析 7.2.1根據筒體與平端蓋的整體結構的理論分析解出如圖 7-2 所示的水壓試驗端蓋焊縫所受的力 N M Qa7.2.2端蓋與筒體連接處單位圓周長度的縱向力按下列公式計算:N 一告 PR 一_t27-27.2.3端蓋與筒體連接處單位圓周長度的彎矩按下列公式計算對圖7-1 a 扒 M 一尸 R合 0.331. 盡 v 入0.205擇一 .421tKI 2.182低 ts 2.545_ 尺 1tU.jI了一份 td0.086rS7-3542t8n 劃 t一占 -R- 護 OO9b對圖 7-1 b援一盯 0.331Y R一 .M PR 一言一2052k12.182.RC -Ljkt-音一 0.421S2.54519800.317令青 0.346:一 0.26 2 畔 t一占 -R-1.98 擇帳 3: .二 42暗 4: Z1. 98m S 0.542-一嗽鉀 . 巴 7-4 殼體常數k 按下列公式計算 : 二 31一 cz.R 二 7-5 一比值按下列公式計算 :RmkJQ M-Rtz7-6圖 7-2 水壓試驗端蓋焊縫7.2.4 端蓋與筒體連接處單位圓周長度的橫向力按下列公式計算 : 的受力狀態(tài)水意圖 a 對圖 7-1 a:Q一