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1、7 承压设备焊接接头设计 焊缝金属 热影响区 相邻母材 对承压设备的运行可靠性和工作寿命起着决定性的影响,对于保证产品的质量具有十分重要的意义。7.1 设计基础7.1.1 基本类型与特点 作用：连接 承力 类型:联系焊缝 与被焊工件并联,焊缝承担载荷很小,焊缝断裂,不导致结构立即失效.不一定要求,焊透或全长焊接，不必计算强度 承载焊缝 与被焊工件串联,焊缝承受全部载荷,断裂将使结构立即失效.必须采用全熔透焊接,必须计算强度 过程设备中常用的典型焊接接头 对接接头 受力状况好,应力集中小,焊接易保证质量.多用于环、纵焊缝,T形及十字接头 能承受各种方向的力和力矩.不开坡口的不焊透,应力集中,开坡
2、口的应力集中.适用于接管、人孔等与设备壳体或封头相连的焊缝 搭接接头 应力分布不均,受力状况不好,疲劳强度低.常用于补强圈或支座与壳体和封头的连接焊缝 角接接头 两被焊件端部间夹角30135的接头.用于法兰、平封头、管板等与筒身和封头的连接焊缝7.1.2 焊接接头设计的内容与准则 基本内容,确定接头形式和位置;设计坡口形式和尺寸;制定对接头质量的具体要求 基本准则 焊接接头与母材的等强性 焊接接头与母材的等塑性 焊接接头的工艺性 焊接接头的经济性7.1.3 设计要点(1)接头的可焊到性 可焊到性必须保证焊条、焊丝等能方便地达到欲焊部位,(2)尽可能改善施焊环境(3)接头的可探伤性 指无损探伤的
3、可能性与方便性 对接接头最适于射线探伤,通常一次照射即可;T形接头、角接头需从不同方向多次照射才不至于漏检,超声波探伤对接头检测面要求具有可接近性和可移动性 存在间隙的T接头和未熔透的对接接头,不能或者只能有条件地进行超声波检测 接头的根部处理与焊透是采用超声波探伤的先决条件 奥氏体不锈钢焊缝，不能采用超声波探伤 对于板厚不等和管壁与底座的对接接头,应该选择适当的板(壁)厚过渡区 探头移动区最小尺寸(见图7-5,7-6,表7-1),(4)提高焊接接头的抗腐蚀性 材料:耐腐蚀的焊接材料 结构:避免在应力集中和高应力区布置焊缝 降低对腐蚀敏感部位的刚度 避免可能能引起过大残余应力的结合 点或区域,
4、7.2 压力容器焊接接头设计7.2.1 焊接接头的分类,A、B、C、D类 受压壳体上直接承受压力载荷的接头.E类 非受压元件与受压壳体间的接头,不承受压力载荷 F类 受压元件表面上的堆焊接头,起耐磨或防腐蚀作用7.2.2 焊接接头的特点与设计要求(1)A、B类接头 受压壳体的主承力焊接接头,要求:应采用双面焊的全焊透对接会头或相当于双面焊的全焊透对接接头 接头两侧壁厚差较薄的1/4或3mm,较厚避,应削薄,斜度至少1:3,接头之间的距离至少应为壁厚的3倍，且100mm 不得采用十字焊缝，接头附近不应开设管孔（若不得不开设，则必须100%探伤）焊缝根部受到弯曲应力作用时不应采用单面对接接头或直角
5、填角焊缝 应做20%或100%无损探伤(2)C类接头 主要用于法兰与筒身或接管的连接 接头不必要求采用全焊透接头形式，而允许采用局部焊透的T形接头 用于平封头、管板与筒身相接时，应采用全,焊透脚接接头或对接接头，如下图所示,(3)D类接头 主要用于接管与壳体和补强圈与壳体间的连接焊缝 受力状况差，较A、B类接头复杂，在载荷作用下会产生较大的应力集中，焊接残余应力亦较大，易产生裂纹之类的缺陷 常见的D类接头形式有：插入式接管T形接头、安放式接管和凸缘的角接接头等。结构和焊接要求 接管壁厚的区别 厚壁优于薄壁 接管插人壳内程度的区别 内伸优于平头,带补强圈与不带补强圈的区别 局部焊透与全焊透的区别
6、 全焊透优于局部焊透(4)E类接头 支座和各种内件等非受压元件与受压壳体间相连的接头 一般是采用搭接或角接接头 受到风与地震以及支承等载荷的作用时接头必须采用全焊透结构,7.2.3 压力容器焊接接头坡口设计 目的：使焊缝全部焊透和减少或避免焊接缺陷，保证焊接质量 形式：如下图,主要结构参数：坡口角度 作用是使焊条或焊丝便于伸到坡口底部并作必要的摆动或便移，以便获得良好的熔合，便于脱渣和清渣 钝边高度 p 作用是防止烧穿和熔化金属流失 根部间隙 b 作用是为了保证焊透(1)坡口形状和尺寸的主要影陶因素 坡口耗用焊材，效率和经济效益 手工焊6mm应开坡口;埋弧焊24mm,双面焊可不开坡口.电渣焊可
7、不开坡口 坡口角度 V形4590视焊接方法和母材的不同而取不同角度,根据板厚由小到大，应依次分别采用V形、X形和U形等坡口 根据焊件的材料不同，坡口的形状和尺寸要求不同,低碳钢坡口截面应大些；而铬镍奥氏体不锈钢，其坡口应尽量小些(2)坡口形状与尺寸的设计 应遵循的原则：保证焊透；坡口易于加工；尽可能地节省填充金属，提高焊接生产率；焊件产生的变形和残余应力尽可能地小 形坡口，即不开坡口，留有12mm，手工单面焊板厚6mm和双面焊12mm可采用坡口;埋弧焊的单面焊和双面焊不开坡口的板厚分别为12mm和24mm,单面V形坡口 用于单面焊或背面清根的双面焊,加工简单,易产生角变形.板厚较大时耗用焊接材料较多.适用于板厚830mm。X形坡口 金属填充量少,焊后产生的角变形和残余应较小.适用于1260mm的较大板厚或焊接变形要求限制严格的构件,多用于双面手工电弧焊或埋弧自动焊的壳体纵、环焊缝.U形坡口 焊接材料消耗少,变形小,加工费用高,主要由于板厚大的重要构件.手工焊=2060mm;埋弧焊=40160mm时可采用单面或双面U形坡口7.3焊缝的标注方法(略,自学),
