第五章典型焊接结构的制造

1、典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造第五章第五章 典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 第一节第一节 焊接结构的合理性焊接结构的合理性第二节第二节 焊接结构的装配焊接结构的装配第三节第三节 焊接容器的制造焊接容器的制造第四节第四节 焊接梁的制造焊接梁的制造典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造第一节第一节 焊接结构的合理性焊接结构的合理性 焊接结构设计的基本要求是：焊接结构设计的基本要求是：实用性实用性、可靠性可靠性、工艺性工艺性和和经济性经济性，各个方面统筹兼顾。，各个方面统筹兼顾。 焊接结构的设计原则是：以焊接结构的设计原则是：以可靠性可靠性为前提，以为前提，以实用性实用性为核心，以为核心，

2、以工艺性工艺性和和经济性经济性为制约，在可能为制约，在可能的情况下使焊接结构的造型美观大方。的情况下使焊接结构的造型美观大方。 典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造一、从满足使用方面分析结构的合理性一、从满足使用方面分析结构的合理性1 1、铆接结构不能轻易改成焊接结构、铆接结构不能轻易改成焊接结构 铆接不存在应力集中，而焊接有铆接不存在应力集中，而焊接有 焊接接头能承受较大的动载荷。焊接接头能承受较大的动载荷。2 2、对接接头不宜采用盖板加强形式、对接接头不宜采用盖板加强形式 盖板尤其单面盖板接头的动载荷性能差。盖板尤其单面盖板接头的动载荷性能差。 典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造3 3、

3、焊接接头应避开高应力区、焊接接头应避开高应力区 防止应力叠加防止应力叠加4 4、焊接应力分布应均匀、焊接应力分布应均匀典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造5.5.使用复合结构使用复合结构典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造二、焊接结构的制造工艺性二、焊接结构的制造工艺性 是指设计的焊接结构在一定的生产条件下能否是指设计的焊接结构在一定的生产条件下能否经济的制造出来，并能采取最佳工艺方法的可行性。经济的制造出来，并能采取最佳工艺方法的可行性。 （是指以最合适和最少的原材料、能源和工时（是指以最合适和最少的原材料、能源和工时消耗，获得最佳的质量指标和综合性能。）消耗，获得最佳的质量指标和综合性能。

4、） 工艺性工艺性和和经济性经济性问题须根据具体条件而定，在焊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接结构设计时，对其工艺性和经济性应考虑下列诸因素：素： 典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造1 1、零件的备料工作量大小和实现的难易程度；、零件的备料工作量大小和实现的难易程度； 备料会影响工艺性和经济性。如备料会影响工艺性和经济性。如开坡口开坡口的考虑因素：的考虑因素： 焊缝金属的填充量；焊缝金属的填充量； 良好的焊接可达性；良好的焊接可达性； 坡口形状是否容易加工。坡口形状是否容易加工。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造2 2、焊接次序是否合理、焊接次序是

5、否合理3 3、焊缝是否都能焊到和容易焊到；、焊缝是否都能焊到和容易焊到；典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造4 4、减少焊接工作量；、减少焊接工作量； 减少填充焊缝金属量；减少填充焊缝金属量； 尽量使用型材；尽量使用型材； 使用焊接性好的材料使用焊接性好的材料5 5、控制焊接变形、控制焊接变形6 6、操作者劳动条件改善、操作者劳动条件改善典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造7 7、能否合理利用材料；、能否合理利用材料； 在满足在满足制造工艺性要求制造工艺性要求的前提下的前提下尽量节省材料尽量节省材料，最好能，最好能找到二者的最佳结合点。找到二者的最佳结合点。 合理的结构形式合理的结构形式和和材

6、料的焊接性材料的焊接性是考虑重点。是考虑重点。8、结构焊后进行热处理的难易、结构焊后进行热处理的难易典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造9.便于检验便于检验典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 装配装配-是将焊前加工好的零、部件、采用适当的工是将焊前加工好的零、部件、采用适当的工艺方法，按生产图样和技术要求连接成部件或整个产艺方法，按生产图样和技术要求连接成部件或整个产品的工艺过程。品的工艺过程。 装配的工作量约占整体产品制造工作量的装配的工作量约占整体产品制造工作量的30%40%，且装配的质量和顺序将直接影响焊接工艺、产品质量且装配的质量和顺序将直接影响焊接工艺、产品质量和劳动生产率。所以，

7、提高装配工作的效率和质量，和劳动生产率。所以，提高装配工作的效率和质量，对缩短产品制造周期、降低生产成本、保证产品质量对缩短产品制造周期、降低生产成本、保证产品质量等，都具有重要的意义。等，都具有重要的意义。 装配时零件的固定通常是利用装配时零件的固定通常是利用定位焊定位焊、定位板定位板、压夹压夹装置（螺栓、铁楔等）装置（螺栓、铁楔等）来实现的。来实现的。第二节第二节 焊接结构的装配焊接结构的装配典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 定位焊，定位焊，用来固定各焊接零件之间的相互位置，以保证用来固定各焊接零件之间的相互位置，以保证整体结构件得到正确的几何形状和尺寸。整体结构件得到正确的几何形状和

8、尺寸。装配中的定位焊装配中的定位焊定位焊应注意：定位焊应注意：1）由于定位焊缝较短，并且要求保证焊透，故应选用直径）由于定位焊缝较短，并且要求保证焊透，故应选用直径小于小于4mm的焊条或的焊条或CO2气体保护直径小于气体保护直径小于1.2的焊丝。的焊丝。2）定位焊缝有未焊透、夹渣、裂纹、气孔等焊接缺陷时，）定位焊缝有未焊透、夹渣、裂纹、气孔等焊接缺陷时，应该铲掉并重新焊接，不允许留在焊缝内。应该铲掉并重新焊接，不允许留在焊缝内。3）定位焊缝的引弧和熄弧处应圆滑过渡，否则，在焊正式）定位焊缝的引弧和熄弧处应圆滑过渡，否则，在焊正式焊缝时在该处易造成示焊透、夹渣等缺陷。焊缝时在该处易造成示焊透、夹

9、渣等缺陷。4）定位焊缝长度一般根据板厚选取）定位焊缝长度一般根据板厚选取1520mm，间距为，间距为50300mm。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造一、装配的基本条件装配的基本条件 夹紧的方式 借助通用或专用夹具的外力将已定位的零件加以固定的过程测量的方式 定位的方式 确定零件在空间的位置或零件间的相对位置指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺寸进行一系列的技术测量，从而鉴定定位的正确性和夹紧力的效果，以便调整。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造二、装配方式的分类二、装配方式的分类按结构类型及生产按结构类型及生产批量的大小分类批量的大小分类 单件

10、小批量生产单件小批量生产 成批生产成批生产 按定位方式不同分类按定位方式不同分类 划线定位装配划线定位装配工装定位装配工装定位装配典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 利用在零件表面或装配台表面划出焊件的中心线、接合线利用在零件表面或装配台表面划出焊件的中心线、接合线、轮廓线等作为定位线，来确定零件间的相互位置，以定位焊、轮廓线等作为定位线，来确定零件间的相互位置，以定位焊固定进行装配。固定进行装配。（1）划线定位装配法）划线定位装配法典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 在装配平台上按在装配平台上按1：1的实际尺寸划出屋架零件的位置和结合的实际尺寸划出屋架零件的位置和结合结线（称地样），然后

11、依照地样将零件组合起来。结线（称地样），然后依照地样将零件组合起来。地样装配法地样装配法典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造(2)工装定位装配法工装定位装配法样板定位装配法样板定位装配法定位元件定位装配法定位元件定位装配法胎夹具装配法胎夹具装配法典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 利用样板来确定利用样板来确定零件的位置、角度零件的位置、角度等的定位，然后夹等的定位，然后夹紧并经定位焊完成紧并经定位焊完成装配的装配方法。装配的装配方法。常用于钢板与钢板常用于钢板与钢板之间的角度装配和之间的角度装配和容器上各种管口的容器上各种管口的安装。安装。1)样板定位装配法样板定位装配法典型焊接结构的制造典

12、型焊接结构的制造 断面形状对称的结断面形状对称的结构，如钢屋架、梁、柱构，如钢屋架、梁、柱等结构，可将装配好的等结构，可将装配好的半片放置在平台上作为半片放置在平台上作为样板（称仿模），在其样板（称仿模），在其对应位置放置对应的节对应位置放置对应的节点板和各种杆件，用夹点板和各种杆件，用夹具卡紧后进行定位焊，具卡紧后进行定位焊，连续地复制装配出一批连续地复制装配出一批产品的装配方法。产品的装配方法。仿形复制法进行装配仿形复制法进行装配典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 用一些特定的定位元件（如板块、角钢、销轴等）构成空间用一些特定的定位元件（如板块、角钢、销轴等）构成空间定位点，来确定零件位

13、置，并用装配夹具夹紧装配。它不需要划定位点，来确定零件位置，并用装配夹具夹紧装配。它不需要划线，装配效率高，质量好，适用于批量生产。必须考虑装配后焊线，装配效率高，质量好，适用于批量生产。必须考虑装配后焊件的取出问题。件的取出问题。2)定位元件定位装配法定位元件定位装配法典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 对于批量生产对于批量生产的焊接结构，若需的焊接结构，若需装配的零件数量较装配的零件数量较多，内部结构又不多，内部结构又不复杂时，可将焊件复杂时，可将焊件装配所用的各定位装配所用的各定位元件、夹紧元件和元件、夹紧元件和装配胎架三者组合装配胎架三者组合为一个整体，构成为一个整体，构成装配胎架。

14、装配胎架。3)胎夹具（又称胎架）装配法胎夹具（又称胎架）装配法典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造分部件装配法优势：分部件装配法优势： 提高装配、焊接质量，并改善工人的劳动条件。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。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，可获得较高的技术较高的技术经济指标。经济指标。 划分部件时需考虑：划分部件时需考虑：结构合理性结构合理性、工艺合理性工艺合理性、工厂条件工厂条件按工艺过程分类按工艺过程分类 整装整焊整装整焊 互不干扰，可流水互不干扰，可流

15、水随装随焊随装随焊 相互交叉，影响生产相互交叉，影响生产分部件装配法分部件装配法典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造三、焊接结构装配工艺的制定三、焊接结构装配工艺的制定1 1、装配工艺过程制定的内容、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；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。备的规格型号等。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造2 2、装配工艺方法的选择、装配工艺

16、方法的选择 （1 1）互换法互换法：互换法的实质是通过控制零件的：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。加工误差来保证装配精度。 （2 2）选配法选配法：选配法是在零件加工时为降低成：选配法是在零件加工时为降低成本而放宽零件加工的公差带，故零件精度不是很高。本而放宽零件加工的公差带，故零件精度不是很高。 （3 3）修配法修配法：修配法是指零件制造时要预留修：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。配精度满足技术要求。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造3 3、制定装配工艺注意问题、制定

17、装配工艺注意问题1 1）带有机加工零件的结构的装配有两种方案）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、孔工并与其他构件精确配合的（如：轨道连接面、孔等）。等）。另一种方案是当构件中加工零件的精确度要求不太另一种方案是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。正确的定位基准、装配过程和焊接工艺来完成。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造2 2）定位基准

18、与找正）定位基准与找正3 3）考虑焊接应力和变形的情况）考虑焊接应力和变形的情况4 4）正确掌握公差标准）正确掌握公差标准5 5）采用通用或专用装配或装配焊接夹具装备和机械）采用通用或专用装配或装配焊接夹具装备和机械化装，以提高产品的质量和生产率，并应特别注意使装配化装，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。后的构件能方便地从胎架上取出。6 6）一些体积庞大的产品，如大型球罐、高炉壳体等需）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，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

19、接改为临时可拆连接。应在厂内试装，试装时将不可拆连接改为临时可拆连接。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造7 7）构件装配时相互接触的部件表面及坡口两侧）构件装配时相互接触的部件表面及坡口两侧50mm50mm以以内，装配前及定位焊后正式施焊前，必须严格清除油脂、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。铁锈、熔渣等污物，以确保焊接质量。8 8）定位焊所用的焊条应和焊接时所用焊条相同，并按）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

20、料的结构，不得用大锤敲击及强质量。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。制装配，也不得在工件上任意引弧或焊接临时性构件。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造第三节第三节 焊接容器的制造焊接容器的制造一、焊接容器的分类一、焊接容器的分类（一）按焊接容器用途分类（一）按焊接容器用途分类1 1、贮罐类焊接容器、贮罐类焊接容器1 1）立式圆柱形贮罐（如图）立式圆柱形贮罐（如图5-195-19）2 2）湿式贮气罐）湿式贮气罐3 3）干式贮气罐）干式贮气罐4 4）球罐）球罐5 5）水珠状贮罐）水珠状贮罐6 6）卧式圆形贮罐）卧式圆形贮罐典型焊接结构的制

21、造典型焊接结构的制造湿式贮气罐干式贮气罐典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造球罐卧式圆形贮罐锅炉汽包典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造2 2、小型工业锅炉及大型电站锅炉汽包、小型工业锅炉及大型电站锅炉汽包3 3、化工反应类容器、化工反应类容器4 4、冶金建材、水电等行业所用设备、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、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、转炉体平炉、转炉体( (壳壳) )热风炉、洗涤塔、水泥窑炉的炉体、水电站热风炉、洗涤塔、水泥窑炉的炉体、水电站的蜗壳等。的蜗壳等。5 5、特殊用途的焊接容器、特殊用途的焊接容器 典

22、型焊接结构的制造典型焊接结构的制造（二）压力容器的分类（二）压力容器的分类 按容器的工作压力可将容器分为：按容器的工作压力可将容器分为： 低压容器：低压容器：0.1MPaP0.1MPaP1.6MPa1.6MPa； 中压容器：中压容器：1.6MPaP1.6MPaP10MPa10MPa； 高压容器：高压容器：10MPaP10MPaP100MPa100MPa； 超高压容器：超高压容器：P P100MPa100MPa。 典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造按容器在生产工艺过程中的作用原理又可分为：按容器在生产工艺过程中的作用原理又可分为： （1 1）反应容器）反应容器 （2 2）换热容器）换热容器 （

23、3 3）分离容器；）分离容器； （4 4）贮运容器）贮运容器 按我国按我国压力容器监察规程压力容器监察规程规定，根据容器的规定，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。为一、二、三类。 典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 一类容器：一类容器：非易燃或无毒介质的低压容器、易燃或有毒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。介质的低压分离容器和换热容器等。 二类容器：二类容器：中压容器；毒性程度为极度和高度危害介质中压容器；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

24、容器和贮的低压容器；易燃介质或中度有毒介质的低压反应容器和贮运容器；内径小于运容器；内径小于1m1m的低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压的低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。力容器。 三类容器：三类容器：高压、超高压容器；毒性程度为极度和高度高压、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危害介质的中压容器和且PgPgV0.2MPaV0.2MPam3m3的低压容器的低压容器( (表表明容积较大明容积较大) )；易燃或毒性为中性危害介质且；易燃或毒性为中性危害介质且PgV0.5MPaPgV0.5MPam3m3的中压反应容器；易燃或毒性为中性危害介的中压反应容器；易燃或毒性为中性危害

25、介质且质且PgV10MPaPgV10MPam3m3的中压贮运容器；中、高压管壳式余热的中压贮运容器；中、高压管壳式余热锅炉；使用抗拉强度规定值下限锅炉；使用抗拉强度规定值下限570MPa570MPa材料制造的压力容材料制造的压力容器。器。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造二、锅炉汽包的制造二、锅炉汽包的制造（一）概述（一）概述 锅炉汽包是典型的单锅炉汽包是典型的单层高压容器，它主要是层高压容器，它主要是筒体、封头、下降管、筒体、封头、下降管、管接头和内件等组成，管接头和内件等组成，筒体上排列有许多管孔筒体上排列有许多管孔用于焊接各种管子。其用于焊接各种管子。其工作特征是：工作压力工作特征是：

26、工作压力大（高达大（高达10MPa10MPa以上），以上），工作温度高（工作温度高（650650以以上）。上）。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造1、主要规格、主要规格 HG410/100HG410/100锅炉汽包是蒸发量为锅炉汽包是蒸发量为410t/h410t/h、压力为、压力为10MPa10MPa的高压蒸汽锅炉的主要部件。的高压蒸汽锅炉的主要部件。2、锅炉汽包的技术条件、锅炉汽包的技术条件3、锅炉汽包生产中需要注意的问题、锅炉汽包生产中需要注意的问题）锅炉汽包的备料与装配、焊接的关系密切。）锅炉汽包的备料与装配、焊接的关系密切。2 2）锅炉汽包的装配工作）锅炉汽包的装配工作 很关键。很关

27、键。3 3）壁厚较大，因此对焊缝根部的质量要格外注意）壁厚较大，因此对焊缝根部的质量要格外注意 4 4）锅炉汽包焊接后一般均须经过高温回火热处理。）锅炉汽包焊接后一般均须经过高温回火热处理。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造（二）（二）HG410/100HG410/100锅炉汽包制造工艺方案锅炉汽包制造工艺方案 1 1、封头制造工艺、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，它的当或稍厚一些。封头分有人孔与无人

28、孔两种，它的制造工艺如下：制造工艺如下：典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 1 1）成型：）成型： 旋压旋压 2 2）切割封头边缘的多余部分；）切割封头边缘的多余部分； 3 3）封头的机械加工）封头的机械加工封头余量切割机示意图封头余量切割机示意图典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造2 2、筒体节制造工艺、筒体节制造工艺 筒体直径在筒体直径在800mm以下时，可用单张钢板卷成圆柱体，以下时，可用单张钢板卷成圆柱体，筒体节上只有一条纵向焊缝（筒体焊缝数与可供使用的钢板筒体节上只有一条纵向焊缝（筒体焊缝数与可供使用的钢板的最大尺寸有关）；筒体直径为的最大尺寸有关）；筒体直径为8001600mm时

29、，可用两时，可用两个半圆筒合成，筒体节上有两条纵向焊缝；筒体直径为个半圆筒合成，筒体节上有两条纵向焊缝；筒体直径为10003000mm或更大时，视钢板的规格确定筒体节上采用或更大时，视钢板的规格确定筒体节上采用一条或多条纵向焊缝。一条或多条纵向焊缝。1 1）划线）划线 常常先压制封头，然后根据封头确定筒常常先压制封头，然后根据封头确定筒 节的正确直径节的正确直径2 2）下料）下料 剪板机、等离子弧切割机剪板机、等离子弧切割机3 3）边缘加工）边缘加工 4 4）滚圆）滚圆 热滚热滚典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造3 3、锅炉汽包的总装工艺、锅炉汽包的总装工艺1 1）纵向焊缝的装配）纵向焊缝的

30、装配2 2）筒体节间的装配）筒体节间的装配3 3）封头与筒体的装配）封头与筒体的装配4 4、锅炉汽包的焊接、锅炉汽包的焊接（三）锅炉汽包的热处理及检验（三）锅炉汽包的热处理及检验典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造三、多层容器的制造三、多层容器的制造（一）层板包扎法（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，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。的容器制造厂家。图5-33层板包扎式容器的内筒 此法的主要优点是内壁存在受压预应力，此法的主要优点是内壁存在受压预应

31、力，在承压时筒壁内应力沿壁厚分布较单层筒体均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以沿圆周均匀匀，筒体上各层板的纵向焊缝可以沿圆周均匀分布，在任何轴向剖面上无相重合的焊缝，因分布，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。法工艺不够简便，制造周期较长。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造（二）热套法（二）热套法过盈配合过盈配合典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造（三）绕板法（三）绕板法 绕板式容器具有层板绕板式容器具有层板包扎式容器和绕带式高压包扎式容器和绕带式高

32、压容器两者的优点。其内筒容器两者的优点。其内筒制造与层板包扎法相同，制造与层板包扎法相同，即用即用3 35mm5mm厚的钢板以同厚的钢板以同心圆的方式在内筒上连续心圆的方式在内筒上连续缠绕若干层，直至设计厚缠绕若干层，直至设计厚度。度。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造（四）绕带法（四）绕带法典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造四、四、 球形容器的制造球形容器的制造 球形容器的结构及特点球形容器的结构及特点 1. 1. 球罐的结构形式球罐的结构形式球罐主要由：球瓣、立柱、拉杆、底盘、梯子等球罐主要由：球瓣、立柱、拉杆、底盘、梯子等部分组成。其中球瓣又分为：部分组成。其中球瓣又分为：a)a)橘

33、瓣式；橘瓣式； b)b)足球瓣式；足球瓣式； c)c)混合瓣式。混合瓣式。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 典型球罐结构示意图典型球罐结构示意图1 1顶部平台顶部平台 2 2上极板上极板 3 3上温带上温带 4 4中间平台中间平台5 5赤道带赤道带 6 6柱脚柱脚 7 7下温带下温带 8 8扶梯扶梯 9 9拉杆拉杆 1010下极板下极板典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造图6-19 常见球壳板结构分割形式a)橘瓣式 b)足球瓣式 c)混合瓣式典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造2.2.球形容器的特点球形容器的特点球形容器（俗称球罐）与圆柱形容器相比，具有球形容器（俗称球罐）与圆柱形容器相比

34、，具有以下特点：以下特点： 表面积小，即在容积相同的条件下，球形容器表面积小，即在容积相同的条件下，球形容器表面积最小，节省材料；表面积最小，节省材料； 壳板的承载能力比圆柱形容器大一倍，即在直壳板的承载能力比圆柱形容器大一倍，即在直径和应力相等的条件下，球形容器的板厚只需圆柱径和应力相等的条件下，球形容器的板厚只需圆柱形容器的一半；形容器的一半； 占地面积小，且可向空中发展，有利于地表面占地面积小，且可向空中发展，有利于地表面的利用；的利用；典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 基础工程量少，维修、保养简单；基础工程量少，维修、保养简单； 造型美观；造型美观；球壳板加工困难；球壳板加工困难；

35、焊接工艺复杂，要求严格。焊接工艺复杂，要求严格。因此，球罐的制作技术比单层卷焊圆柱形容器要难因此，球罐的制作技术比单层卷焊圆柱形容器要难的多，要求也高的多。的多，要求也高的多。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造说明：说明：常见球罐的规格、材料如常见球罐的规格、材料如15MnVNR15MnVNR及及18MnMoNbR18MnMoNbR等。等。根据球罐大小、吊运及施工条件不同，其产品出根据球罐大小、吊运及施工条件不同，其产品出厂形式也不相同，分整体出厂和分体出厂两种，分体厂形式也不相同，分整体出厂和分体出厂两种，分体出厂又有半球、分带和分瓣三种不同的方式。出厂又有半球、分带和分瓣三种不同的方式。

36、目前国内球罐多采用目前国内球罐多采用分瓣式出厂在现场装配焊接分瓣式出厂在现场装配焊接。 在工厂内主要是加工制作球瓣、支柱及相关的在工厂内主要是加工制作球瓣、支柱及相关的附件。人孔与球壳板及支柱与球壳板的焊接，以及相附件。人孔与球壳板及支柱与球壳板的焊接，以及相应焊后热处理一般也在现场进行。应焊后热处理一般也在现场进行。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造球瓣加工后要对坡口进行防锈处理，出厂前必球瓣加工后要对坡口进行防锈处理，出厂前必须对瓣片妥善包装以防止运输过程中变形和损伤。须对瓣片妥善包装以防止运输过程中变形和损伤。球瓣加工、组装和焊接是最重要的几道工序，对球瓣加工、组装和焊接是最重要的几道

37、工序，对球罐的加工质量和生产效率影响极大。值得注意的是，球罐的加工质量和生产效率影响极大。值得注意的是，球瓣出厂前必须在厂内进行预安装球瓣出厂前必须在厂内进行预安装，以检验其尺寸和，以检验其尺寸和精度是否达到技术要求。精度是否达到技术要求。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 球瓣的加工球瓣的加工 对原材料的要求对原材料的要求 若钢板的状态与使用状态相符则应按技术要求若钢板的状态与使用状态相符则应按技术要求从每台球罐中取一块钢板进行拉伸、弯曲和常温冲从每台球罐中取一块钢板进行拉伸、弯曲和常温冲击试验。击试验。 当板厚大于当板厚大于38mm38mm时，按规定对钢板时，按规定对钢板逐张进行超逐张进

38、行超声波探伤。声波探伤。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 球瓣的成形球瓣的成形 球壳为双曲面，是不可能在平面上精确展开的。球壳为双曲面，是不可能在平面上精确展开的。因此，球瓣一次精确下料困难很大。通常因此，球瓣一次精确下料困难很大。通常先近似展先近似展开即下荒料，在压制成形后再进行二次切割开即下荒料，在压制成形后再进行二次切割。 多数球罐分为五带，即多数球罐分为五带，即赤道带、南温带、北温赤道带、南温带、北温带、南极板带、南极板和和北极板北极板。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造1 1） 热压成形工艺热压成形工艺 热压成形具有效率高、成形均匀、能保证钢材热压成形具有效率高、成形均匀、能保

39、证钢材性能等优点。但由于冷却收缩不均匀，将直接影响性能等优点。但由于冷却收缩不均匀，将直接影响球瓣的曲率精度，加热还带来氧化和烧损问题。为球瓣的曲率精度，加热还带来氧化和烧损问题。为保证热压球瓣的精度，需要进行二次下料。保证热压球瓣的精度，需要进行二次下料。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造热压时注意事项有：热压时注意事项有： 热压温度要严格控制，加热温度过高会造成脱碳热压温度要严格控制，加热温度过高会造成脱碳和晶间氧化。保温时间要尽量短。始压温度应在大于和晶间氧化。保温时间要尽量短。始压温度应在大于材料材料AcAc3 3以上某一适当的温度，终压温度不小于以上某一适当的温度，终压温度不小于5

40、00500，以防止冷作硬化；以防止冷作硬化； 胎模球面曲率必须精确，下胎曲率尤为重要；胎模球面曲率必须精确，下胎曲率尤为重要； 板材要求正火处理，如未处理可以用热压时的加板材要求正火处理，如未处理可以用热压时的加热来代替正火处理；热来代替正火处理； 热压要平稳，冷却时将周边用夹具固定，限制其热压要平稳，冷却时将周边用夹具固定，限制其自由收缩。自由收缩。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造2) 2) 冷压成形工艺冷压成形工艺冷压成形方法分冷压成形方法分局部成形局部成形和和点压成形点压成形，前者效率，前者效率高但需较大功率的冲压设备，后者压延接触面积小，高但需较大功率的冲压设备，后者压延接触面积小

41、，所需压力和设备的功率均小，但效率低。目前应用所需压力和设备的功率均小，但效率低。目前应用较多的还是点压成形法。较多的还是点压成形法。图图6-256-25为点压成形模具示意图。它是为点压成形模具示意图。它是逐点、逐遍逐点、逐遍进行压制，加工时不能一次压到底，而要按不同顺进行压制，加工时不能一次压到底，而要按不同顺序逐点、逐遍压制，序逐点、逐遍压制，如如图图6-286-28所示所示。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造图6-28 点压成形法a)纵向点压法（适用于大曲率） b)横向点压法（适用于小曲率） c)综合点压法1第一遍压延轨迹 2第二遍压延轨迹 3第三遍压延轨迹图2-27 点压成形模具 典

42、型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 球瓣坡口加工球瓣坡口加工球瓣成形后都要进行二次下料，用气割切去加工球瓣成形后都要进行二次下料，用气割切去加工余量的同时开出坡口。下图为球瓣坡口切割装置示余量的同时开出坡口。下图为球瓣坡口切割装置示意图。意图。a)a)球面弧切割胎结构示意图球面弧切割胎结构示意图 b)b)横截面弧切割胎结构示意图横截面弧切割胎结构示意图1 1立板立板 2 2导轨导轨 3 3弧形板弧形板 4 4调节螺丝调节螺丝 5 5侧弧板侧弧板典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造球瓣的坡口加工后必须仔细检查球瓣的坡口加工后必须仔细检查表面质量表面质量和和曲率曲率。经着色和超声波检验，坡口表面不

43、得有分层、裂纹或经着色和超声波检验，坡口表面不得有分层、裂纹或影响焊接质量的其他缺陷。检验合格后，在坡口上涂影响焊接质量的其他缺陷。检验合格后，在坡口上涂上防锈漆，焊接时不必除去。上防锈漆，焊接时不必除去。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 球罐的组装球罐的组装 出厂前要对加工后的球瓣出厂前要对加工后的球瓣进行预装配进行预装配。球罐在现场装配工艺方法很多，根据球罐的大小和球罐在现场装配工艺方法很多，根据球罐的大小和施工条件可采用施工条件可采用散装法散装法和和环带组装法环带组装法等。等。 散装法散装法 散装法是将单片球瓣逐一组装成球体，它是国内散装法是将单片球瓣逐一组装成球体，它是国内应用最普

44、遍的一种安装方法。分瓣散装法可以以下寒应用最普遍的一种安装方法。分瓣散装法可以以下寒带（或下温带）和赤道带为基准（见图带（或下温带）和赤道带为基准（见图6-276-27）两种方）两种方式进行。式进行。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造图6-30 赤道带为基准的散装法a)、b)、c)赤道带组装 d)上、下温带组装 e)、f)上、下极板组装典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造分散组装法的优点分散组装法的优点：对施工设备要求低，不需要大型平台、大型滚轮架对施工设备要求低，不需要大型平台、大型滚轮架及起吊设施。及起吊设施。分散组装法的缺点分散组装法的缺点： 安装精度较差，且焊缝为全位置焊接，对焊接技

45、术安装精度较差，且焊缝为全位置焊接，对焊接技术要求高，劳动强度大。要求高，劳动强度大。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 环带组装法环带组装法 环带组装法是先分别装焊好各环带（如赤道带、环带组装法是先分别装焊好各环带（如赤道带、温带等）再用积木式合拢各环带及两极板。温带等）再用积木式合拢各环带及两极板。此种方法各带适合在工厂内制造施工。此种方法各带适合在工厂内制造施工。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 球罐的焊接球罐的焊接 球罐的焊接方法主要取决于其组装方法、焊接球罐的焊接方法主要取决于其组装方法、焊接设备和现场施工条件。目前国内球罐制造中常用的设备和现场施工条件。目前国内球罐制造中常用

46、的母材有低碳钢、母材有低碳钢、16MnR16MnR、15MnVR15MnVR和和15MnVNR15MnVNR。 常用的焊接方法是常用的焊接方法是电焊条电弧焊电焊条电弧焊在现场焊接在现场焊接尤为普遍尤为普遍埋弧自动焊埋弧自动焊。另外，在条件允许的情况。另外，在条件允许的情况下也可以采用下也可以采用气电焊气电焊进行球罐的焊接，如采用进行球罐的焊接，如采用半自动半自动COCO2 2气体保护焊气体保护焊可代替焊条电弧焊；可用可代替焊条电弧焊；可用自自动动MIGMIG或或MAGMAG焊焊进行球罐纵缝的焊接，并可由药芯进行球罐纵缝的焊接，并可由药芯焊丝代替实芯焊丝。焊丝代替实芯焊丝。典型焊接结构的制造典型

47、焊接结构的制造为防止焊接变形、缓和残余应力、防止裂纹的产为防止焊接变形、缓和残余应力、防止裂纹的产生，应在充分进行工艺评定基础上，选择正确的焊生，应在充分进行工艺评定基础上，选择正确的焊接材料，确定合理的焊接顺序和焊接工艺参数，采接材料，确定合理的焊接顺序和焊接工艺参数，采取必要的预热和焊后热处理措施等，即制定一套完取必要的预热和焊后热处理措施等，即制定一套完整的焊条电弧焊工艺。整的焊条电弧焊工艺。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 施焊环境施焊环境 施焊现场若出现雨雪天气、风速超标（施焊现场若出现雨雪天气、风速超标（大于大于8m/s8m/s）、环境温度）、环境温度低于低于55和相对湿度在和

48、相对湿度在9090以以上情况时上情况时必须采取适当的防护措施必须采取适当的防护措施，方能进行焊接。，方能进行焊接。注意环境温度和相对湿度应在距球罐表面注意环境温度和相对湿度应在距球罐表面5005001 1 000mm000mm处测得。处测得。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 焊前准备焊前准备 1) 1) 焊接坡口焊接坡口壁厚壁厚18mm18mm以下钢板采用单面以下钢板采用单面V V形坡口。形坡口。壁厚壁厚20mm20mm以上的钢板多采用不对称以上的钢板多采用不对称X X形坡口。形坡口。 一般赤道带和下温带环缝以上的焊缝，大坡口一般赤道带和下温带环缝以上的焊缝，大坡口开在里面。开在里面。下温

49、带环缝及以下的焊缝，大坡口开在外面。下温带环缝及以下的焊缝，大坡口开在外面。 典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造2) 2) 预热预热球罐的壁厚一般较大，焊前要求预热。球罐的壁厚一般较大，焊前要求预热。常用液化石油气或天然气作为球罐焊前预热的常用液化石油气或天然气作为球罐焊前预热的热源。热源。焊内侧焊缝在外侧预热，焊外侧焊缝则在内侧焊内侧焊缝在外侧预热，焊外侧焊缝则在内侧预热，预热火焰应对准坡口中心。预热，预热火焰应对准坡口中心。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造预热温度因材质和规格不同而有所不同，壁厚预热温度因材质和规格不同而有所不同，壁厚越大、母材强度级别越高，预热温度也越高，但越大、母

50、材强度级别越高，预热温度也越高，但不不超过超过200200。温度测量点在距焊缝中心线温度测量点在距焊缝中心线50mm50mm处，每条焊缝处，每条焊缝测温点应不少于测温点应不少于3 3对。对。焊接高强钢球罐不能中断预热要连续施焊，焊接高强钢球罐不能中断预热要连续施焊，典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 焊接工艺焊接工艺（焊条电弧焊工艺）（焊条电弧焊工艺）采用散装法的球罐是以赤道带为准，故原则上焊采用散装法的球罐是以赤道带为准，故原则上焊接顺序是：接顺序是：由中间向两极，先纵缝后环缝，先外后由中间向两极，先纵缝后环缝，先外后里。里。为了使焊接收缩均匀，应为了使焊接收缩均匀，应以对称焊为原则以对称

51、焊为原则，因此，因此对对同一带的各条纵缝要同时焊接同一带的各条纵缝要同时焊接。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 纵缝和环缝一般都采用纵缝和环缝一般都采用单道摆动多层焊单道摆动多层焊，各，各层焊缝的层焊缝的引弧和熄弧点应错开引弧和熄弧点应错开，以免交界处产生缺，以免交界处产生缺陷。陷。所有焊缝均采用分段逆向焊接所有焊缝均采用分段逆向焊接。 在外侧焊完后，内侧必须在外侧焊完后，内侧必须用碳弧气刨清根用碳弧气刨清根，要将未焊透及根部缺陷等全部清除，并用磨光机磨要将未焊透及根部缺陷等全部清除，并用磨光机磨去碳弧气刨的硬化层，经磁粉或着色检验合格才可去碳弧气刨的硬化层，经磁粉或着色检验合格才可预热、

52、焊接。预热、焊接。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 消除应力处理消除应力处理 球罐焊后要进行球罐焊后要进行整体整体或或局部消除应力处理局部消除应力处理。其。其方法有：方法有：温水超载试验消除法；温水超载试验消除法；低温度场应力消除法；低温度场应力消除法；爆炸法；爆炸法；红外线加热局部热处理；红外线加热局部热处理；内部整体加热热处理等。内部整体加热热处理等。 典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造内部整体加热热处理技术：内部整体加热热处理技术： 将球罐本身作为一个燃烧炉，借助于底部开口将球罐本身作为一个燃烧炉，借助于底部开口（人孔）安装喷火嘴，以燃油或液化石油气为燃料，（人孔）安装喷火嘴，以燃

53、油或液化石油气为燃料，热处理前球罐外部包覆保温材料如细纤维玻璃棉等，热处理前球罐外部包覆保温材料如细纤维玻璃棉等，然后进行内部加热热处理。然后进行内部加热热处理。图图6-366-36为这种热处理的典型方法示意图；为这种热处理的典型方法示意图；图图6-406-40为热处理工艺参数。为热处理工艺参数。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 第四节第四节 焊接梁的制造焊接梁的制造一、焊接梁的分类、用途及技术要求一、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，也可横向弯曲载荷的作用，可在一个主

54、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。在两个主平面内受弯，有时还可承受弯扭的联合作用。 梁的截面有工字形、箱形和管形等，最常用的是梁的截面有工字形、箱形和管形等，最常用的是工字形截面梁工字形截面梁和和箱形截面梁箱形截面梁。 工字形梁工字形梁用于用于只在一个主平面内承受弯矩作用用于用于只在一个主平面内承受弯矩作用的场合。的场合。 对于载荷较大又要求具有较好的抗扭刚度的梁，可对于载荷较大又要求具有较好的抗扭刚度的梁，可采用焊接采用焊接箱形梁箱形梁 。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造焊接梁、柱的断面图a)板材或型材组成的梁、柱 b)弯曲件组成的梁、柱 c)断面简图典型焊

55、接结构的制造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：截面各部分尺寸。同时还要满足下列基本的技术要求：1 1、焊接梁的翼缘板通常用一层钢板做成，必要时可由、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。两层钢板组成。2 2、吊车梁翼缘板或腹板的焊接拼接应采用加引弧板的、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。焊透对接焊缝，引弧板割去处应予打磨平整。3 3、焊接梁的横向肋板与翼缘板相连接处应切角。、焊接梁的横向肋板与翼缘板相连

56、接处应切角。4 4、梁的端部支承肋板的下端，按端面承压强度设计值、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其厚度的2 2倍。倍。5 5、重级工作制和起重量、重级工作制和起重量Q50tQ50t的中级工作制吊车梁腹的中级工作制吊车梁腹板与上翼缘板的板与上翼缘板的T T连接应予焊透。连接应予焊透。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造二、工字形梁的制造二、工字形梁的制造 建筑工程经常使用具有各种建筑工程经常使用具有各种工字形工字形和和H H形形（当翼（当翼板宽度与腹板高度比值较大时称板宽度与

57、腹板高度比值较大时称H H形）断面的梁或形）断面的梁或柱，其基本形都是由柱，其基本形都是由一块腹板一块腹板和和上、下两翼板上、下两翼板（或（或称盖板）称盖板）互相垂直互相垂直而构成，仅仅在相互位置、厚与而构成，仅仅在相互位置、厚与薄、宽与窄和有无肋板等方面有区别。薄、宽与窄和有无肋板等方面有区别。 应用最多的是应用最多的是腹板居中，左右和上下对称腹板居中，左右和上下对称的工字的工字断面的梁和柱，一般由断面的梁和柱，一般由四条纵向角焊缝四条纵向角焊缝连接。连接。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造工字形断面的梁与柱制造中的变形形式工字形断面的梁与柱制造中的变形形式制造这种对称的工字梁和柱，必须要

58、控制的主要制造这种对称的工字梁和柱，必须要控制的主要变形有：变形有：翼板角变形；翼板角变形；整体结构的挠曲变形；整体结构的挠曲变形；( (挠曲变形中有上拱或下挠及左、右旁弯挠曲变形中有上拱或下挠及左、右旁弯) )腹板的波浪变形（凸凹度）；腹板的波浪变形（凸凹度）；难以矫正的扭曲变形等。难以矫正的扭曲变形等。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造实腹式吊车梁的制作工艺过程实腹式吊车梁示意图1端板 2下翼板 3肋板 4腹板 5上翼板典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 生产工艺流程吊车梁生产工艺流程图典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 零件的备料加工零件的备料加工下料前将弯曲和不平度超差的钢板进行

59、矫正。下料前将弯曲和不平度超差的钢板进行矫正。下料时要考虑加工余量和焊接收缩量，焊接收下料时要考虑加工余量和焊接收缩量，焊接收缩量的大小可参见有关标准。缩量的大小可参见有关标准。加工余量包括切割余量、边缘（包括坡口）加加工余量包括切割余量、边缘（包括坡口）加工余量。工余量。吊车梁的跨度较大，为保证其上挠度，吊车梁的跨度较大，为保证其上挠度，腹板下腹板下料时可预制一定拱度料时可预制一定拱度。腹板与上翼板的腹板与上翼板的T T形接头要求焊透形接头要求焊透，所以腹板，所以腹板应进行边缘加工或坡口加工。应进行边缘加工或坡口加工。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造腹板或翼板如若拼接，其对接焊缝要求焊透

60、。腹板或翼板如若拼接，其对接焊缝要求焊透。焊接时应加引弧板和熄弧板。焊接时应加引弧板和熄弧板。腹板和翼板的拼接焊缝至少错开腹板和翼板的拼接焊缝至少错开500500，避，避免焊缝交叉。免焊缝交叉。为了减少焊后翼板的角变形，可考虑对翼板焊为了减少焊后翼板的角变形，可考虑对翼板焊前使用翼板反变形机前使用翼板反变形机预制（压出）反变形预制（压出）反变形，反变形，反变形量的大小可参阅量的大小可参阅相关标准相关标准。典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造焊前准备安装引弧、熄弧板 b)预制反变形 c)坡口清理区宽度典型焊接结构的制造典型焊接结构的制造 工字梁的装配工字梁的装配 对称的工字断面的梁（或柱）结构简