焊接结构基础知识 第二节 焊接结构的基本构成

1、焊接结构基础知识焊接结构基础知识 二二 .焊接结构的基本构成焊接结构的基本构成焊接结构的基本构成焊接结构的基本构成 学习内容1.焊接梁的分类、用途及结构特点2.焊接梁的截面尺寸确定3.焊接梁的生产制作4. 焊接柱的分类、用途及结构特点5.桁架结构的分类、用途及结构特点6.压力容器的分类7.压力容器的焊接结构焊接梁焊接梁 焊接梁的分类 焊接梁的基本断面 焊接梁的结构特点 焊接梁的截面尺寸确定 焊接梁的生产制作要点焊接梁的分类焊接梁的分类 依据截面形式的不同 工字梁 箱型梁 一、焊接梁结构一、焊接梁结构 1. 焊接梁 （1）焊接梁的分类、用途及结构特点 梁的组成方法焊接梁、柱的断面图a)板材或型材

2、组成的梁、柱 b)弯曲件组成的梁、柱 c)断面简图焊接梁基本断面示意图焊接梁基本断面示意图 建筑工程经常使用具有各种工字形和H形（当翼板宽度与腹板高度比值较大时称H形）断面的梁或柱，其基本形都是由一块腹板和上、下两翼板（或称盖板）互相垂直而构成，仅仅在相互位置、厚与薄、宽与窄和有无肋板等方面有区别。应用最多的是腹板居中，左右和上下对称的工字断面的梁和柱，一般由四条纵向角焊缝连接。工字形断面的梁与柱的构成工字形断面的梁与柱的构成焊接梁基本断面示意图焊接梁基本断面示意图 几种变截面焊接梁 （2）焊接梁的设计 焊接梁的设计主要包括：确定梁的高度、翼缘板的宽度和厚度、腹板的高度及厚度等内容。焊接梁的设

3、计步骤和内容包括以下几个方面： 1）选择制造梁的材料。 2）选择焊接梁的结构形式及截面。 3） 进行梁所承受载荷的分析和计算。 4） 考虑梁的强度、刚度和稳定性，保证梁安全使用的论证。 5）进行梁的整体和细节设计，如节承、加固、加肋等。 6） 具有较好的经济效益，节省材料，制造省工，安装方便。 7） 绘制梁的施工图。（3） 焊接梁截面尺寸的确定焊接梁截面尺寸的确定 1） 梁高的确定。 2） 腹板尺寸的确定。 3） 翼缘板（盖板）尺寸的确定。 工字梁的装配工字梁的装配1 1调节螺杆调节螺杆 2 2垫片垫片 3 3腹板腹板 4 4翼扳翼扳 5 5挡板挡板 6 6平台平台 7 7直角尺直角尺（4）

4、工字梁的生产工字梁的生产工字梁装配的最简单方法工字梁装配的最简单方法a)划线与安装定位角铁 b)装配T形梁 c)装配工字梁1、3翼板 2定位角铁 4腹板 5吊具 6直角尺 装配的基本条件装配的基本条件 进行焊接结构的装配，必须具备三个基本条件:定位、夹紧和测量。 定位定位: : 将待装配的零件按图样的要求保持正确的相对位置的方法。 夹紧：夹紧：借助于外力使零件准确到位，并将定位后的零件固定。 测量：测量：在装配过程中，对零件间的相对位置和各部尺寸进行一系列的技术测量，从而衡量定位的准确性和夹紧的效果，以指导装配工作。工字梁与柱的制造工字梁与柱的制造为保证四条纵向角焊缝的焊接质量，生产中常采用“

5、船形”位置施焊，其倾角为45。倾斜焊件的简易装置 如果不需要采用“船形”位置焊接时，批量生产的条件下可采用双头自动焊。 龙门式双头焊接装置 腹板两侧双面焊接示意图1移动式龙门架 2焊机头 1从动轮 2工件 3导向轮3轨道 4工件4焊接机头 5主动轮工字梁与柱的制造工字梁与柱的制造如短肋板过多，可采用下图所示的措施，两梁夹紧后焊接，以减少在整个长度方向的弯曲变形。刚性固定法之一工字梁与柱的制造工字梁与柱的制造H型钢生产流程型钢生产流程 （5） 箱形结构梁的生产箱形结构梁的生产 （4） 箱形结构梁的生产箱形结构梁的生产箱型梁生产流程箱型梁生产流程焊接梁与柱的制造焊接梁与柱的制造 生产工艺流程吊车梁

6、生产工艺流程图箱形梁翼缘板角变形的矫正箱形梁翼缘板角变形的矫正 箱形梁翼缘板角变形 在板厚方向由于焊接而使温度分布不均匀时，沿板厚横向收缩不同，使板件在焊缝中心线处发生弯曲变形，这种横向弯曲变形被称为角变形。 翼缘板向内翘曲变形，弯曲最大有10mm。最小的有5mm。1）上盖板翼缘板角变形的矫正氧化焰采用线状加热法（加热带的横向收缩大于纵向收缩，加热带越宽，横向收缩作用越大）火焰矫正时在翼缘板上面用长炬烤枪对准焊缝的反面，对着纵向线状加热，加热温度 730770C，加热时温度靠观察钢材颜色来判断，即钢板呈深樱红色。加热深度不超过板厚的1/3，加热范围要在两焊脚所控制的范围。线状加热时不应在同一位

7、置反复加热。为避免产生弯曲和扭曲变形，线状加热过程应由中间向两边幅射。即由两人同时用长矩烤枪由中部向两侧烘烤，使应力走势均匀。横向线状加热宽度取40mm，板厚20mm，加热宽度要窄一些，烤完，待完全冷却后恢复平面。箱形梁翼缘板角变形的矫正箱形梁翼缘板角变形的矫正2）下盖板翼缘板角变形的矫正边部很小单用火焰的方法很难收到很好的效果。因些采取综合校正法（机械和火焰）。用千斤顶配合火焰进行矫正。在烤火的同时用千斤顶顶起,使火焰反变形时对此施于外力达到矫正的目的。在校正过程中要用角尺不断测量，避免出现矫枉过正的现象。还要考虑冷确后还会产生过正趋势。火焰矫正时的加热温度 800830C，钢板呈现淡樱红色

8、，加热深度，宽度可比上盖板多一些。箱形梁翼缘板角变形的矫正箱形梁翼缘板角变形的矫正二. 焊接柱 （1） 焊接柱的分类、用途及结构特点 焊接柱的截面形式 柱的结构形式 1） 柱头 2） 柱脚 典型柱头与 柱脚构造 三、桁架结构三、桁架结构 在房屋建筑中，桁架常用作屋盖承重结构，称为屋架。目前在工业厂房在房屋建筑中，桁架常用作屋盖承重结构，称为屋架。目前在工业厂房结构中常见的屋架就是典型的桁架。桁架结构是由直杆在端部相互连接而结构中常见的屋架就是典型的桁架。桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的格构式结构。桁架结构在一些大跨度结构、高层建筑、成的以抗弯为主的格构式结构。桁架结构在一些大跨

9、度结构、高层建筑、桥梁中都有非常广泛的应用。桥梁中都有非常广泛的应用。 工程中由杆件通过焊接、工程中由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的结铆接或螺栓连接而成的结构，称为桁架。我们在工构，称为桁架。我们在工程中常见一些桁架结构，程中常见一些桁架结构，2.2.桁架结构分析桁架结构分析 桁架是由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构332.2.桁架结构分析桁架结构分析 在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方向的不同又区分为斜杆和竖杆。弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面。 2.2.桁架结构分析桁架结构分析 桁架杆件主要承受轴向拉力或压力 从而能

10、充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。 3. 3. 桁架结构的分类：桁架结构的分类： 桁架可按不同的特征进行分类。 A、根据桁架的外形分为： 1.平行弦桁架 便于布置双层结构； 利于标准化生产，但杆力分布不够均匀3. 3. 桁架结构的分类：桁架结构的分类： 桁架可按不同的特征进行分类。 A、根据桁架的外形分为： 2.折弦桁架 如抛物线形桁架梁，外形同均布荷载下简支梁的弯矩图，杆力分布均匀，材料使用经济，构造较复杂。3.3.桁架结构的分类：桁架结构的分类： A、根据桁架的外形分为： 3. 三角形桁架:在沿跨度均匀分布的节点荷载下，上下弦杆的轴力在端点处最大，向跨

11、中逐渐减少；腹杆的轴力则相反。三角形桁架由于弦杆内力差别较大，材料消耗不够合理，多用于瓦屋面的屋架中。 3.3.桁架结构的分类桁架结构的分类 A、根据桁架的外形分为： 4.梯形桁架：和三角形桁架相比，杆件受力情况有所改善，而且用于屋架中可以更容易满足某些工业厂房的工艺要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架，杆件受力情况较梯形略差，但腹杆类型大为减少，多用于桥梁和栈桥中。3. 3. 桁架结构的分类桁架结构的分类 B、以桁架几何组成方式分为：、以桁架几何组成方式分为： 1.简单桁架 由一个基本铰结三角形依次增加二元体组成3. 桁架结构的分类桁架结构的分类 B、以桁架几何组成方式分为： 2.

12、联合桁架由几个简单桁架按几何不变体系的简单组成规则联合组成3. 3. 桁架结构的分类桁架结构的分类 3.复杂桁架复杂桁架 不同于前两种的其它静定桁架不同于前两种的其它静定桁架 二、桁架焊接材料二、桁架焊接材料 1、角钢：角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。1）角钢俗称角铁，是两边互相垂直成角形的长条钢材。 二、桁架焊接材料二、桁架焊接材料角钢主要分为角钢主要分为 等边角钢等边角钢:L 30304 不等边角钢不等边角钢:L 40254 其中不等边角钢又可分为其中不等边角钢又可分为 等厚及不等厚两种等厚及不等厚两种。二、桁架焊接材料二、桁架焊接材料角钢的规格：用边

13、长和边厚的尺寸表示。角钢的规格：用边长和边厚的尺寸表示。 等边角钢的两个边宽相等，其规格以边宽等边角钢的两个边宽相等，其规格以边宽边宽边宽边厚的毫米数表示。如边厚的毫米数表示。如“L 30303”，即表示边，即表示边宽为宽为30毫米、边厚为毫米、边厚为3毫米的等边角钢。毫米的等边角钢。 也可用型号表示，型号是边宽的厘米数，如也可用型号表示，型号是边宽的厘米数，如3#。二、桁架焊接材料二、桁架焊接材料 国产角钢：国产角钢：规格为规格为220号，以边长的厘米数为号，以边长的厘米数为号数，同一号角钢常有号数，同一号角钢常有27种不同的边厚。种不同的边厚。 进口角钢：进口角钢：标明两边的实际尺寸及边厚

14、并注明相标明两边的实际尺寸及边厚并注明相关标准。一般边长关标准。一般边长12.5cm以上的为大型角钢，以上的为大型角钢，12.5cm5cm之间的为中型角钢，边长之间的为中型角钢，边长5cm以下以下的为小型角钢。的为小型角钢。二、桁架焊接材料二、桁架焊接材料 2、 型钢 是一种有一定截面形状和尺寸的条型钢材 是钢材四大品种(板、管、型、丝 )之一。 1） 根据断面形状 简单断面型钢：方钢、圆钢、扁钢、角钢、六角钢 二、桁架焊接材料二、桁架焊接材料 2）复杂断面型钢（异型钢）：工字钢、槽钢、钢轨、窗框钢、弯曲型钢等。 桁架节点桁架节点三、焊接容器结构三、焊接容器结构容容 器器: 指用于储存气体、液

15、体和固体原料、中间产品或成品的设备。压力容器压力容器： 根据压力容器安全技术监察规程(国家质量技术监督检验检疫总局质技监局锅发(1999)154号)之规定，凡具备下列三个条件的容器统称为压力容器： 最高工作压力最高工作压力pw0.1MPa(不含液体静压力不含液体静压力)； 内直径内直径(非圆形截面指其最大尺寸非圆形截面指其最大尺寸)0.15m，且容，且容积积V0.025m3； 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点液体等于标准沸点液体 焊接容器的分类焊接容器的分类（1）按工艺过程中的作用不同分为：反应容器、换热容器、分离容器和储存容器4

16、类序号类别名称主要用途容器名称1反应压力容器完成介质的物理化学反应反应器、反应釜、分解锅、分解塔、聚合釜、合成塔、变换炉等2换热压力容器完成介质热量交换管壳式余热炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸汽发生器、蒸发器等3分离压力容器平衡介质流体压力和气体的净化分离分离器、过渡器、集油器、洗涤器、除氧器、干燥塔、吸收塔、铜洗塔等4储存压力容器盛装生产用原粒气体、液体、液体气体等液化石油气储罐、铁路罐车、汽车槽车、各种气瓶核电反应堆压力容器筒体核电反应堆压力容器筒体反应堆压力容器接管（4个进口接管、2个出口接管及2个DVI接管）组装的焊接工作量大，易发生变形，是反应堆压力容器制造的工艺难点。8个接管装焊

17、历时近200天，公司对接管焊接给予了全程高度关注，并督促制造厂采取了多种有效的工艺措施，最终确保了接管装焊的一次成功。 换热压力容器换热压力容器分离压力容器分离压力容器储存压力容器储存压力容器储储水水罐罐葡萄酒发酵罐葡萄酒发酵罐轻油罐车轻油罐车压力容器分类压力容器分类（2）按承受压力不同 可分为四个承受等级，即： 低压容器（代号L）：0.1MPap1.6MPa。 中压容器（代号M）：1.6MPap10MPa。 高压容器（代号H）：10MPap100MPa。 超高压容器（代号U）：p100MPa。 （3）.按盛装介质分为 非易燃、无毒； 易燃或有毒； 剧毒。（4）按综合因素分类）按综合因素分类

18、在承受等级分类的基础上，综合压力容器工作介质的危害性（易燃、致毒等程度），可将压力容器分为、和类。 类容器：类容器： 一般指低压容器（、类规定的除外）。 类容器：类容器： 属于a)中压容器（类规定的除外）； b)易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器； c)毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器； d)低压管壳式余热锅炉； e)低压的搪玻璃压力容器。 类容器：类容器：属于a)毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和pV大于或等于0.2MPam3的低压容器；b)易燃或毒性程度为中度危害介质且pV大于或等于0.5MPam3的中压反应容器和大于或等于10MPam3的中压储存容器；c)高压、中压管壳式余热锅炉；d)高压容器；e)中压的搪玻璃压力容器；f)移动式压力容器；g)使用抗拉强度规定下限570MPa材料制造的压力容器.图6-1 典型压力容器的结构形式2. 压力容器的结构特点压力容器的结构特点 压力容器有多种结构形式，最常见的结构为圆柱形、球形和锥形三种，如图 所示。圆柱形容器的结构特点圆柱形容器的结构特点。 筒体筒体 筒体是压力容器最主要的组成部分，由它构成储存物料或完成化学反应所需要的大部分压力空间。当筒体直径较小（小于500mm）时，可用无缝钢管制作。当直径较大时，一般用钢板卷制或压制（压成两块半