焊縫及焊接接頭

關于焊縫及焊接接頭第1頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五一、焊縫的型式和特點焊縫是組成焊接接頭的主體部分，對接焊縫和角焊縫是焊縫的兩種最基本的型式第2頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五一、焊縫的形式和特點T形接頭角焊縫搭接接頭角焊縫對接焊縫第3頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五對接焊縫(buttweld)（1）尺寸要素熔寬、熔深、加厚高B/H：叫焊縫形狀系數(shù)BhH第4頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五(2)坡口groove：根據(jù)設計或工藝需要，將焊件的待焊部位加工裝配成一定幾何形狀的溝槽。開坡口bevelling(oftheedge)：用機械、火焰或電弧等工藝方法加工坡口的過程.開坡口的目的：焊透第5頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五坡口的類型卷邊坡口平對坡口V型坡口U型坡口X型坡口K型坡口第6頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五

（3）選擇坡口的原則、根據(jù)板厚和焊接方法選擇坡口，保證熔透。氣焊，手弧焊，自動焊的熔透深度逐步增加，則板厚及鈍邊高度也可相應增加。、焊接材料的消耗量：對于同樣厚度的焊接接頭，采用x型坡口比v型坡口能節(jié)省較多的焊接材料、電能和工時，構件越厚節(jié)省越多。、可焊到性：它是選擇坡口型式的重要條件之一，一般地說，要根據(jù)構件能否翻轉，翻轉難易，或內(nèi)外兩側的焊接條件而定。對不能翻轉的和內(nèi)經(jīng)較小的容器，為了避免大量的仰焊及不能或不便從內(nèi)側施焊，都宜采用v型或u型坡口。、坡口加工：v型和x型坡口可用氣割或等離子切割，亦可用機械切割加工。但u型和雙u型坡口，一般需要刨邊機加工。、焊接變形：采用不適當?shù)钠驴谛褪饺菀桩a(chǎn)生較大的焊接變形，如果坡口形勢適宜工藝合理，則可有效的減少焊接變形。第7頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五2、角焊縫

角焊縫按其截面形狀可分為四種，如下圖所示，角焊縫的大小用焊角高度k來表示，通常稱k為焊角尺寸。承擔靜載荷時，如材料塑性良好，角焊縫的截面形狀對承載能力沒有顯著影響。承擔動載荷時，下圖中凹型比平型的承載能力高，凸型的最低。不等邊的，當長邊平行于載荷方向時，承受動載效果較好。第8頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五3、其它焊縫型式PlugweldSlotweld第9頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五Edgeweld;EdgejointSpotweld第10頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五二、焊接接頭的型式及特點

焊接接頭的基本形式：1）對接接頭2)搭接接頭3)丁字（T型）接頭4)角接頭第11頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五1、對接接頭特點：受力好，裝配精度要求高。截面變化平緩，應力集中小，受力狀態(tài)是各種接頭中最好的。但是它的裝配要求較高，如果兩邊母材上下錯動，或間隙過大、過小都不行。例如：船體外殼板都是對接接頭，如果下料不準確，大了一點，那怕是半公分，就不能保證焊接質(zhì)量，必須再切一刀。但是如果一下切多了，或者沒有考慮到焊后收縮變形小了2~3公分，那么對不起，這快鋼板就只好報廢了，對國家，對人民，對你的工廠都將帶來一定的損失，對你個人嗎？一個月的獎金就別拿了。第12頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五2、搭接接頭

(lapjoint)（1）缺點：應力集中大,受力狀態(tài)不好,疲勞強度低（2）優(yōu)點：對裝配的要求不高第13頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五受力差，裝配要求簡單。它的特點剛好和對接接頭相反，應力分布很不均勻，疲勞強度低，但是它們的焊前準備工作幾裝配要求卻很簡單。你看它，下料時大一點，小一點，只要不過火對接頭性能就沒有太大的影響，正是因為這個優(yōu)點，搭接接頭在某些對強度要求不高的結構上應用比較廣泛，如：大型貯罐的底板。第14頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五（3）根據(jù)搭接接頭中角焊縫受力的方向可將其分為：

1）正面角焊縫

(frontfilletweld)——與力的作用方向垂直的角焊縫；2）側面角焊縫

(sidefilletweld)——與力的作用方向平行的角焊縫；第15頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五3）斜向角焊縫——與力的作用方向呈一定角度的角焊縫。第16頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五（1）正面角焊縫的工作應力分布在正面角焊縫的搭接接頭中力線彎曲較為嚴重，應力分布很不均勻，根據(jù)測試結果可以看出，在角焊縫的根部A點和焊趾B點都有較大的應力集中，如圖2—27所示，其數(shù)值與許多因素有關，如焊趾B點的應力集中系數(shù)就是隨角焊縫的斜邊與水平邊的夾角θ而變化的，減小其夾角θ和增大熔深焊透根部，可以降低應力集中系數(shù)。第17頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五由于搭接接頭的正面角焊縫與作用力偏心，所以承受拉力時接頭上產(chǎn)生附加彎曲應力，如下圖所示。為了減少彎曲應力，兩條正面角焊縫之間的距離應不小于其板厚的4倍。第18頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五

（2）側面角焊縫的搭接接頭中的工作應力分布用側面角焊縫連接的搭接接頭中其應力分布更為復雜。在焊縫中既有正應力又有切應力，切應力沿焊縫長度上的分布是不均勻的，當受拉力P作用時,沿側面角焊縫長度上切應力分布如圖中qxa所示(qxa為單位長度焊縫承受的切力）。

形成這種兩端應力大，中間應力小的主要原因，是因為搭接板材不是絕對剛體，在受力時本身產(chǎn)生彈性變形所至。當側面角焊縫的搭接接頭焊縫較長時這種應力分布的不均勻程度就更大，因此采用過長的側面焊縫將使應力集中增加，是不合理的。一般規(guī)范規(guī)定，側面焊縫長度不得大于50k。第19頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五（3）聯(lián)合角焊縫的搭接接頭中的工作應力分布在只用側面角焊縫焊成的搭接接頭中，不但沿焊縫長度上應力分布是不均勻的，而且在母材斷面上應力分布也是不均勻的

如圖a中的橫截面A-A,在焊縫附近出現(xiàn)較大正應力，其應力集中非常嚴重。為了改善這一斷面上的應力分布，常增添一條正面角焊縫，這樣就形成了聯(lián)合角焊縫的搭接接頭，如圖b所示。增添正面角焊縫后A-A斷面上的正應力分布變得較為均勻,最大切應力降低,故此斷面上的應力集中得到改善，由于正面角焊縫承擔了一部分外力，以及正面角焊縫比側面角焊縫剛度大、變形小，所以側面角焊縫的切應力分布也得到改善。設計搭接接頭時，采用聯(lián)合角焊縫的搭接接頭，不但可以改善應力分布還可以縮短搭接長度。第20頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五3、丁字（十字）接頭

(cruciformjoint;

cross-shapedjoint)

丁字（十字）接頭是將相互垂直或近似垂直的被連接件用角焊縫連接起來的接頭特點：可以承受各個方向的力和力矩；有較大應力集中第21頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五丁字（十字）接頭在船體上的應用非常廣泛，比如船的縱橫骨架、扶強材等。它的種類也較多，常見的如下圖所示。第22頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五

丁字（十字）接頭的焊縫向母材過渡較劇烈，力線彎曲嚴重，應力分布極不均勻，在焊縫跟部和趾部有較大的應力集中。如圖所示。圖（a）是未開坡口的十字接頭中正面焊縫的應力分布狀況。由于整個厚度沒有焊透，所以焊縫跟部應力集中很大。在焊趾截面B-B上應力分布也是不均勻的，B點的應力集中系數(shù)的值隨角焊縫形狀而變，θ角減小應力集中系數(shù)減小，焊角尺寸增大應力集中系數(shù)也減小。圖（b）是開坡口并焊透的丁字（十字）接頭，這種接頭的應力集中大大降低。第23頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五4、角接頭

(cornerjoint)

兩板件端面構成大于或等于30o，小于135o夾角的接頭。第24頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五圖（a）是最簡單的角接頭，但承載能力差；圖（b）是采用雙面焊縫從內(nèi)部加強的角接頭，承載能力較大；圖（c）和（d）開坡口易焊透，有較高的強度，而且在外觀上具有良好的棱角，但要注意層狀撕裂問題；圖（e）和（f）易裝配，省工時，是最經(jīng)濟的角接頭；圖（g）是保證接頭具有準確直角的角接頭，并且剛性大，但角鋼厚度應大于板厚；圖（h）是不合理的角接頭，焊縫多而且不易施焊。第25頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五5、管接頭

指用管件組成的結構中的焊接連接點，通常稱管節(jié)點。第26頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五（1）管節(jié)點（管接頭）的組成第27頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五（2）管節(jié)點（管接頭）的基本形式第28頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五導管架第29頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五導管架第30頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五海洋平臺中的生活模塊第31頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五T型管節(jié)點第32頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五復合管節(jié)點第33頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五復合管節(jié)點第34頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五復合管節(jié)點第35頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五6、鉚焊聯(lián)合結構

與鉚焊聯(lián)合接頭

第36頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五（1）鉚焊聯(lián)合結構

既有焊接接頭，又有鉚接接頭的結構稱為鉚焊聯(lián)合結構第37頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五

為什么可以在焊接結構的某些部位采用鉚接接頭？這是因為：1）鉚接結構有較高的止裂性2）鉚接接頭比焊接接頭的剛度小3）鉚接接頭的應力集中系數(shù)比某些焊接接頭的低4）鉚接接頭形成的內(nèi)應力比焊接接頭低第38頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五

鉚焊聯(lián)合結構吸取了鉚接和焊接兩種技術各自的優(yōu)點鉚焊聯(lián)合結構是一種比較合理的結構

第39頁，共43頁，2022年，5月20日，10點29分，星期五（2）鉚焊