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典型焊接结构的制造,第一节 焊接结构的合理性第二节 焊接结构的装配第三节 焊接容器的制造第四节 焊接梁的制造,第五章 典型焊接结构的制造,第一节 焊接结构的合理性一、从满足使用方面分析结构的合理性1、铆接结构不能轻易改成焊接结构2、对接接头不宜采用盖板加强形式3、焊接接头应避开高应力区4、焊接应力分布应均匀二、焊接结构的制造工艺性 工艺性和经济性问题须根据具体条件而定，在焊接结构设计时，对其工艺性和经济性应考虑下列诸因素：,下一页 返回,第五章 典型焊接结构的制造,1、零件的备料工作量大小和实现的难易程度；2、焊工操作是否安全；3、焊接工作量多少；4、焊缝是否都能焊到和容易焊到；5、焊接质量能否得到保证；6、焊接变形是否可以控制；7、能否合理利用材料；8、结构焊后进行热处理的难易。,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,从结构的工艺性和经济性分析，焊接结构应力求减少焊接工作量，即尽量减少工作焊缝。工作焊缝在满足强度要求的前提下，不要轻易加大焊缝尺寸，应尽量减少填充焊缝金属量。低合金高强钢和耐热钢的可焊性较差，容易产生焊接裂纹，尤其是在焊缝的根部。为了防止根部第一道焊道出现裂纹，应尽量减少或防止焊缝金属收缩时的阻力。合理的焊接结构设计应使焊后的变形量最小。设计时通常把复杂的结构分成为几个部件制造，尽量减少最后总装配时的焊缝，可有利于控制结构的总体变形。,上一页 返回,第五章 典型焊接结构的制造,第二节 焊接结构的装配一、焊接结构装配的基本条件 在金属结构装配中，将零件装配成部件的过程称为部件装配，简称部装；将零件或部件装配成最终产品的过程称为总装。1、定位 定位就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。2、夹紧 夹紧就是借助通用或专用夹具的外力将已定位的零件加以,下一页 返回,第五章 典型焊接结构的制造,固定的过程。3、测量 测量是指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺寸进行一系列技术测量，从而鉴定定位的正确性和夹紧力的效果，以便调整。二、焊接结构装配方法的分类1、按结构的类型及生产批量的大小分1）大型、单件生产的结构经常采用划线定位的装配方法 划线定位装配工作较繁重，要获得较高的装配质量，必须,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,要求有熟练的操作技术。2）成批生产的结构经常在专门的胎夹具上进行装配2、按装配地点分1）固定地点装配 装配工作在固定的工作位置上进行。2）流动装配 焊件顺着一定的工作地点依工序流动完成装配。3、按工艺过程分1）整装整焊,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,即由单独零件逐件装配成结构后再进行焊接。2）随装随焊3）分部件装配法 它的优越性有以下几点：提高装配、焊接质量，并改善工人的劳动条件。提高劳动生产率，缩短生产周期。采用这种方法装配还简化了胎夹具，降低了成本，可获得较高的技术经济指标。设计和制造简单的、专用胎夹具比复杂的万能的胎夹具生产周期短而且成本低。,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,三、焊接结构装配工艺的制定1、装配工艺过程制定的内容 装配工艺过程制定的内容包括：零件、组件、部件的装配次序；在各装配工艺工序上采取的装配方法；选用何种提高装配质量和生产率的胎夹具、工具、装备的规格型号等。2、装配工艺方法的选择1）互换法：互换法的实质是通过控制零件的加工误差来保证装配精度。2）选配法：选配法是在零件加工时为降低成本而放宽零件加工,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,的公差带，故零件精度不是很高。3）修配法：修配法是指零件制造时要预留修配余量，在装配过程中修去部分多余的材料，使装配精度满足技术要求。此方法零件的制造精度可放得较宽，但增加了手工装配的工作量，而且装配质量取决于工人的技术水平。3、制定装配工艺注意问题1）带有机加工零件的结构的装配有两种方案 一种方案是当焊接结构中的一些零件需要机械加工并与其他构件精确配合的（如：轨道连接面、孔等）。另一种方案是,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,当构件中加工零件的精确度要求不太高时，可以采用带有定位装置的装焊胎夹具，并选择正确的定位基准、装配过程和焊接工艺来完成。2）定位基准与找正3）考虑焊接应力和变形的情况4）正确掌握公差标准5）采用通用或专用装配或装配焊接夹具装备和机械化装置，以提高产品的质量和生产率，并应特别注意使装配后的构件能方便地从胎架上取出。,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,6）一些体积庞大的产品，如大型球罐、高炉壳体等需分组出厂至工地总装焊接，为保证总装的质量和进度，应在厂内试装，试装时将不可拆连接改为临时可拆连接。7）构件装配时相互接触的部件表面及坡口两侧50mm以内，装配前及定位焊后正式施焊前，必须严格清除油脂、铁锈、熔渣等污物，以确保焊接质量。8）定位焊所用的焊条应和焊接时所用焊条相同，并按规定的焊接温度和焊缝尺寸及位置进行定位焊，保证焊接质量。对于重要及特殊材料的结构，不得用大锤敲击及强制装配，也不得在工件上任意引弧或焊接临时性构件。,上一页 返回,第五章 典型焊接结构的制造,第三节 焊接容器的制造一、焊接容器的分类（一）按焊接容器用途分类1、贮罐类焊接容器1）立式圆柱形贮罐（如图5-19）2）湿式贮气罐3）干式贮气罐4）球罐5）水珠状贮罐6）卧式圆形贮罐,下一页 返回,图5-19 立式圆柱形贮罐,返回,第五章 典型焊接结构的制造,2、小型工业锅炉及大型电站锅炉汽包3、化工反应类容器4、冶金建材、水电等行业所用设备 冶金建材、水电等行业设备中有大量的焊接容器，如高炉、平炉、转炉体(壳)热风炉、洗涤塔、水泥窑炉的炉体、水电站的蜗壳等。5、特殊用途的焊接容器（二）压力容器的分类 压力容器，即具有最高工作压力（Pg）0.1MPa，容积（V）25L，且PgV20LMPa，工作介质为气体、液化气体,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,和最高工作温度高于标准沸点的液体，同时具备这三个条件的容器。按容器的工作压力可将容器分为：低压容器：0.1MPaP1.6MPa；中压容器：1.6MPaP10MPa；高压容器：10MPaP100MPa；超高压容器：P100MPa。按容器在生产工艺过程中的作用原理又可分为：反应容器用来完成介质的物理、化学反应的容器(如：反应器、发生器、反应釜、分解塔、合成塔、高压釜、超高压釜、蒸煮球等)；,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,换热容器用来完成介质的热量交换的容器(如余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、加热器、染色器、消毒锅等)；分离容器用来完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离等的容器(如分离器、过滤器、集油器、除氧器、洗涤塔、吸收塔、铜洗塔、干燥塔等)；贮运容器用来盛装生产或生活用的原料气体、液体、液化气体等(如各种贮槽、贮罐、罐车等)。按我国压力容器监察规程规定，根据容器的耐压渐次增高和介质危害程度逐渐增大，将容器分为一、二、三类。,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,一类容器：非易燃或无毒介质的低压容器、易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器等。二类容器：中压容器；毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；易燃介质或中度有毒介质的低压反应容器和贮运容器；内径小于1m的低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。三类容器：高压、超高压容器；毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和且PgV0.2MPam3的低压容器(表明容积较大)；易燃或毒性为中性危害介质且PgV0.5MPam3的中压反应容器；易燃或毒性为中性危害介质且,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,PgV10MPam3的中压贮运容器；中、高压管壳式余热锅炉；使用抗拉强度规定值下限570MPa材料制造的压力容器。二、锅炉汽包的制造（一）概述 锅炉汽包是典型的单层高压容器，它主要是筒体、封头、下降管、管接头和内件等组成，筒体上排列有许多管孔用于焊接各种管子。其工作特征是：工作压力大（高达10MPa以上），工作温度高（650以上）。1、主要规格 HG410/100锅炉汽包是蒸发量为410t/h、压力为10MPa的高,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,压蒸汽锅炉的主要部件。2、锅炉汽包的技术条件 我国工作压力在6MPa的锅炉汽包的技术条件见表5-2。工作压力6MPa的锅炉汽包技术条件更高一些。3、锅炉汽包生产中需要注意的问题（二）HG410/100锅炉汽包制造工艺方案1、封头制造工艺 封头的形式多为半椭圆短轴的旋转体，或为两个相连的不同半径的圆弧形旋转体，其板厚与筒壁相当或稍厚一些。封头分有人孔与无人孔两种，它的制造工艺如下：,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,1）成型2）切割封头边缘的多余部分3）封头的机械加工2、筒体节制造工艺1）划线2）下料3）边缘加工4）滚圆3、锅炉汽包的总装工艺1）纵向焊缝的装配,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,2）筒体节间的装配3）封头与筒体的装配4、锅炉汽包的焊接（三）锅炉汽包的热处理及检验三、多层容器的制造（一）层板包扎法 用层板包扎法制造高压容器被称为层板包扎式容器，其装配和焊接的设备简单，特别适合于缺乏大型设备的容器制造厂家。此法的主要优点是内壁存在受压预应力，在承压时筒壁内应力沿壁厚分布较单层筒体均匀，筒体上各层板的纵向焊缝可,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,以沿圆周均匀分布，在任何轴向剖面上无相重合的焊缝，因此焊缝减弱影响小，使用安全性更高。只是此法工艺不够简便，制造周期较长。（二）热套法（三）绕板法 绕板式容器具有层板包扎式容器和绕带式高压容器两者的优点。其内筒制造与层板包扎法相同，即用35mm厚的钢板以同心圆的方式在内筒上连续缠绕若干层，直至设计厚度。本法比层板包扎法更省工时和材料，但需要专门的缠绕设备，以确保层板缠绕紧密。同时，绕板式高压容器对卷板轧制质量要求,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,较高，以保证间隙均匀。（四）绕带法四、球形容器的制造（一）球形容器的分类 球罐可根据其充装的介质、支柱形式以及从壳体排板形式进行分类。1、按储存介质的性质分类 可分为储存液相介质的球罐和储存气相介质的球罐两大类。2、按支柱形式分类 可分为支柱式、裙座式、锥底支承式以及安装在混凝土基,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,础上的半埋式。其中支柱式又可分为赤道正切式、V形支柱式、三柱合一式等。3、按球壳板排板形式分类 可分为足球式、桔瓣式和足球桔瓣混合式，球罐分瓣形式如图5-39所示。4、按壳体层数分类 可分为单层球罐、多层球罐、双金属层球罐和双重壳球罐。（二）球罐的制造工艺方案1、球瓣片加工2、球罐的装配,上一页 下一页,图5-39 球体板排板形式示意图,返回,第五章 典型焊接结构的制造,散装法是较大型球罐普遍采用的装配方法。它灵活方便，不需要大型起重设备和施工机械，但增加了焊接工作的难度。3、球罐的焊接 球罐施焊顺序应遵循下列原则：1）先焊接纵向焊缝，后焊接环向焊缝；2）先焊赤道带，后焊温带、极板；3）先焊接大坡口面焊缝，后焊接小坡口面焊缝；4）焊工均匀分布，并同步焊接。施焊时的工艺措施和要求如下：焊缝(包括与球壳板相连的焊缝)的焊接，必须由持该位置合,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,格证的焊工焊接；焊前应检查坡口质量，并清除坡口表面和两侧至少20mm范围内的铁锈、水分、油污等，清理后应尽快焊接；预热温度与钢材的材质、厚度、焊接材料、焊接条件、气候条件和焊接结构的拘束度有关。预热温度由裂纹试验确定，也可按GB50094-98球形储罐施工及验收规范及GB12337-98钢制球形储罐中所推荐的预热温度选取。裂纹试验方法可采用斜Y形、直Y形坡口或窗形拘束度裂纹试验；球罐的预热，通常采用液化石油气喷管加热，预热时必须加热均匀，预热区宽度为焊缝中心线两侧各3倍板厚，且不少于,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,100mm。预热温度的测量可使用测温笔或表面温度计，在距中心线50mm处对称测量，每条焊缝检测点不少于3对；球壳板焊缝第一层焊道要采用分段后退法焊接，第一层焊道应直线运条、短弧焊，尽量达到反面成形。预热焊道的层间温度不应低于预热温度的下限。对于标准抗拉强度b540MPa的高强钢及厚度大于38mm的碳素钢，厚度大于25mm的低合金钢，应严格控制线能量，同时还必须实际测定，以进行核对和校正；施焊时，焊缝起弧应采用回焊起弧法，焊缝收尾应填满弧坑，多层焊的层间接头应错开；,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,双面焊用碳弧气刨清焊根时，应使用砂轮修整刨槽，磨除渗碳层。并用直观或渗透探伤等方法进行检查（高强钢清根后必须进行渗透探伤检查）。清根时，应注意将定位焊的焊缝金属全部清除掉；每条焊缝单侧必须一次连续焊完，因故中断焊接时，应采取消氢处理等工艺措施防止裂纹。恢复施焊前必须仔细检查，确认无裂纹产生，方可按原工艺继续施焊。4、焊缝检验1）焊缝外观检查2）焊缝的无损探伤,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,5、焊后热处理6、耐压试验和气密试验 球罐的耐压试验应在下列工作完成后进行：1）球罐和零部件焊接工作全部完成并经检验合格；2）基础2次灌浆并达到强度要求；3）支柱找正固定；4）需热处理的球罐，应在热处理后并经验收合格。（三）2000m3球罐的焊接实例1、设备参数 球罐内径15.7m，容积2000m3。板厚为25、28mm（赤道带）,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,两个规格。设计压力为0.7MPa，工作压力为0.64MPa，水压试验压力为1.03MPa，气密试验压力0.72MPa，设计温度为常温，介质为丁烯、丁二烯。球罐自重162t，水压试验时（注水后）球罐总重2200t。2、制造概况3、焊前准备1）材料检验2）坡口加工3）预热装置4）焊条的烘干,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,5）焊接变形的防止4、现场施焊工艺1）焊接程序 球罐本体的焊接采用总体装配后再焊接的程序。优点是：变形小，有利于保证整体尺寸和形状。但拘束度大，容易产生裂纹。2）焊接方法3）支柱及其它附件的焊接4）焊缝的返修5、补焊 补焊用的焊条和工艺参数应与正式焊接时的相同。,上一页 返回,第五章 典型焊接结构的制造,第四节 焊接梁的制造一、焊接梁的分类、用途及技术要求 焊接梁是由钢板或型钢焊接成形的构件，主要受横向弯曲载荷的作用，可在一个主平面内受弯，也可在两个主平面内受弯，有时还可承受弯扭的联合作用。焊接梁是钢结构中最主要的一种构件形式，是组成各种建筑钢结构的基础。工字形截面、箱形截面和管形截面等，最常用的是工字形截面梁和箱形截面梁。设计焊接梁时，应根据其工作特点选择合理的截面形式，,下一页 返回,第五章 典型焊接结构的制造,根据强度、局部稳定、刚度和经济条件，确定梁高和截面各部分尺寸。同时还要满足下列基本的技术要求：1、焊接梁的翼缘板通常用一层钢板做成，必要时可由两层钢板组成。2、吊车梁翼缘板或腹板的焊接拼接应采用加引弧板的焊透对接焊缝，引弧板割去处应予打磨平整。3、焊接梁的横向肋板与翼缘板相连接处应切角。4、梁的端部支承肋板的下端，按端面承压强度设计值计算时，应刨平顶紧，其中突缘肋板的伸出长度不得大于其厚度的2倍。5、重级工作制和起重量Q50t的中级工作制吊车梁腹板与上翼,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,缘板的T形连接应予焊透（图5-49）；焊缝质量不低于国家现行钢结构工程施工及验收规范（GB5020595）规定的二级焊缝标准。6、重级工作制吊车梁的受拉翼缘板边缘，宜采用自动精密气割，当用手工气割或剪切机切割时，应沿全长刨边。7、吊车梁横向加强肋的上端应与上翼缘刨平顶紧并焊接。二、工字形梁的制造 工字形梁的制造技术条件不完全相同，一般应满足以下基本技术条件：1）各零件的长度、高度、宽度尺寸及装配间隙、角度的偏差不,上一页 下一页,图5-49 焊透的T型焊缝,图5-49 焊透的T型焊缝,返回,第五章 典型焊接结构的制造,应超过规定值。2）长度方向轴线平直度及横向弯曲不应超过允许偏差值；有时要求有一定的上挠弯曲、腹板中心线在翼缘板宽度方向的偏差、构件长度方向的扭曲偏差、上下翼缘板的不平行度和腹板与翼缘板的垂直度偏差均不应超出规定值。3）腹板及翼缘板的局部变形量、焊缝外形尺寸偏差及焊接缺陷均不能超出规定。（一）工字形梁的制造方案1、材料准备,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,2、装配焊接工字形梁主体3、装配一焊接工字形梁的肋板三、箱形梁的制造 桥式起重机的桥架（主要包括主梁和端梁）广泛采用箱形梁，下面选用桥式起重机桥架作为代表介绍箱形梁的制造工艺要点。(一)箱形结构桥架主要技术要求1、桥式起重机桥架的组成：桥式起重机的桥架结构主要由主梁(或桁梁)、栏杆(或辅助,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,桁架)、端梁、走台(或水平桁架)、轨道及操纵室等组成。桥式起重机的桥架主要有以下几种形式：中轨箱形梁桥架偏轨箱形梁桥架偏轨空腹箱形梁桥架箱形单主梁桥架2、主梁 主梁是由低碳钢（如Q235等）或低合金钢（如16Mn等）焊接而成的，材料的焊接不存在困难，所以满足技术条件成为首要目标。,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,（二）工艺分析（三）工艺措施（四）箱形梁桥架主梁的装焊工艺 桥架主梁是由钢板拼焊而成的，所有拼缝均要求焊透，并要求通过超声波或射线检验，其质量应满足起重机技术条件中的规定。为避免应力集中，保证主梁的承载能力，翼缘板与腹板的拼接接头不应布置在同一截面上，错开距离不得小于200mm；同时，翼缘板及腹板的拼板接头不应安排在梁的中心附近，般应离中心2m以上。下料通常采用龙门剪床。较薄的板和以卷状供应的薄板要,上一页 下一页,第五章 典型焊接结构的制造,经过矫平机矫平后再剪切下料。腹板下料时，预制1.5L10001.7L1000上挠。合格的主梁和端梁装配成桥架，一般的装配次序如下：1）摆放主梁，调整水平2）端梁划线3）往主梁上装配端梁4）装配焊接走台件5）装配小车轨道6）检查并修理。（五）流水线生产主梁的实例,上一页 返回,
