焊接结构生产第二章.ppt

预防脆性断裂的措施之（一） 设计时尽量减少接头应力集中 在结构的截面改变处，必须设计成平稳过渡。 尽量使用应力集中系数小的对接接头形式。 合理布置焊缝，避免焊缝密集。 《焊接应力与变形》 尽量采用圆滑过渡 把角接头改成对接接头 焊缝错开布置 《焊接应力与变形》 尽量减小结构刚度 对于大型焊接结构，在满足使用条下件，应尽量减小结构的刚度，以降低应力集中和附加应力对脆性断裂倾向的影响。 通常用开“缓和孔”或开“缓和槽”等方法来减小接头的刚度，有时还故意留一段焊缝不焊。 预防脆性断裂的措施之（二） 《焊接应力与变形》 三条焊缝空间交叉，刚度大，应力集中严重。 把一块板切掉一角，降低结构刚度。 《焊接应力与变形》 不可采用过厚的的板材 在大型焊接结构中，在满足工作应力的条件下，尽量采用薄板材。 在工作应力较大时，可采用多层板结构，从而降低钢板的脆性转变温度。 不能用减低许用应力的办法来减小脆断倾向性，这样会使板厚增大，断裂韧性下降，反而容易引起脆断事故。 预防脆性断裂的措施之（三） 《焊接应力与变形》 了解焊接结构的工作条件 详细了解工作环境的最低气温和气温变化情况，如海洋钻井的设计要求掌握近20年的气象报告，最后通过概率统计得出结构最低工作温度。 充分考虑结构的承载情况，对承受动载和冲击载荷的结构更要给予特殊的关注，一般要通过实验确定结构的脆性转变温度。 对于储存腐蚀性介质的容器，要求焊缝热影响区不能与介质接触。 预防脆性断裂的措施之（四） 《焊接应力与变形》 热影响区 腐蚀介质 热影响区 腐蚀介质 腐蚀性介质与焊接热影响区接触，接头处容易产生脆性断裂。 增加管壁厚度，使焊接热影响区与腐蚀介质隔开。 《焊接应力与变形》 小结 脆性断裂的特征 无明显塑性变形的低应力破坏，突然性强。 产生脆断的原因 ⑴使用温度低于脆性转变温度使塑性材料变脆； ⑵焊接热循环容易使热影响区组织粗大，塑性下降; ⑶焊接残余应力使焊接接头强度下降并且接头处易产生应力集中； ⑷焊接缺陷使结构的实际承载面积减小，并可能引起微裂纹； ⑸备料及成形加工时容易引入缺陷和降低材料塑性； ⑹焊接结构刚度大，焊接应力难消除，裂纹在构件之间扩展容易。 生产和设计中防止脆断的措施 了解使用条件；合理设计结构；尽量减少缺陷。 《焊接应力与变形》 五、焊接接头的设计和选用原则 焊接接头的设计要点： 应尽量使接头形式简单，结构连续，且不设在最大应力作用截面上。 要特别重视角焊缝的设计，不宜选择过大的焊脚。角焊缝的焊脚尺寸不宜过大，大尺寸角焊缝的单位面积承载能力较低；正面角焊缝的刚度比侧面角焊缝的刚度大，实际强度也比侧面角焊缝的大。 尽量避免在厚度(Z向)方向传递力，减小接头部分应力分布的复杂程度。 接头的设计要便于制造和检验。 《焊接应力与变形》 焊接接头形式的正误对比 《焊接应力与变形》 接头设计原则 不合理的设计 改进的设计 焊缝应布置在工作时最有效的地方，用最少的焊接量得到最佳的效果 焊缝的位置应便于焊接及检验 《焊接应力与变形》 接头设计原则 不合理的设计 改进的设计 在焊缝的连接板端部应当有较和缓的过渡 加强肋等端部的锐角应切去 焊缝不应过分密集 避免交叉焊缝 焊缝布置尽可能对称并靠近中性轴 受弯曲作用的焊缝未焊侧，不要位于受拉应力处 《焊接应力与变形》 接头设计原则 不合理的设计 改进的设计 避免将焊缝布置在应力集中处，对于动载结构尢应注意 避免将焊缝布置在应力最大处 焊缝应避免加工表面 自动焊时，焊缝位置应使焊接设备的调整次数及工件的翻转次数量少 电渣焊时，应使焊接处的截面尽量设计成规则的形式 钎焊接头应尽量增加钎焊面，可将对接改为搭接，搭接长度为板厚的4~5倍 * （2）侧面角焊缝的工作应力分布 《焊接应力与变形》 侧面搭接接头的工作应力均匀化 《焊接应力与变形》 （3）联合角焊缝的应力分布 《焊接应力与变形》 总结： 与其他形式的接头相比，对接接头外形变化不大，所以它的应力集中较小，而且易于降低或消除。因此，对接接头是最好的接头形式，不但静载可靠，而且疲劳强度也较高。 保证焊透是降低T形（十字）接头应力集中的重要措施之一。在焊接结构生产中，对重要的T形（十字）接头必须开坡口焊透或采用深熔法进行焊接。 在各种角焊缝构成的搭接接头中，在焊脚尺寸相同的条件下，正面角焊缝的单位长度强度较侧面角焊缝高，而斜向角焊缝介于二者之间。因此，在设计搭接接头时，增加正面焊缝，不但可以改善应力分布，还可以缩短搭接长度。 《焊接应力与变形》 二、焊接结构的静载强度计算 （一）工作焊缝