一、焊接接头的基本概念第一页，共41页。焊缝金属区：焊接加热时，焊缝金属区的温度在液相线以上，冷却后成为柱状晶铸态组织熔合区：焊缝与母材交接的过渡区，也称半熔化区，冷却后熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化的金属因加热温度过高成为粗晶，其韧性和塑性明显变差，容易产生裂纹和破坏，是焊接接头危险区域之一。一、焊接接头的基本概念第二页，共41页。热影响区：粗晶区（过热区）：此区加热温度范围为固相线至1100C具有过热组织或晶粒显著粗大的组织。 细晶区（正火区）：此区的加热温度范围为AC3以上，未达 到过热温度，由于焊后空冷，相当于热处理后的正火组织 部分相变区：此区的加热温度范围为AC3AC1之间。空冷 时为先共析铁素体和珠光体以及未熔的粗大铁素体一、焊接接头的基本概念第三页，共41页。 二、焊接接头的基本形式焊接接头形式：两金属焊件在焊接时的相对位置，有对接、搭接、T形接头和角接接头焊缝：焊接后，两焊接件接头缝隙熔接处。焊缝的形式有对接焊缝、点焊缝和角焊缝。第四页，共41页。 二、焊接接头的基本形式第五页，共41页。123456781坡口角度；2钝边；3根部间隙；4焊趾5余高；6焊缝表面；7焊根；8熔深对接焊缝V型坡口的几何形状及名称 二、焊接接头的基本形式第六页，共41页。13425661焊缝深度；2焊缝表面；3熔深4焊根；5焊角；6焊趾角焊缝的几何名称坡口 二、焊接接头的基本形式第七页，共41页。部分焊透坡口 二、焊接接头的基本形式第八页，共41页。喇叭形坡口 二、焊接接头的基本形式第九页，共41页。全焊透坡口 二、焊接接头的基本形式第十页，共41页。 二、焊接接头的基本形式第十一页，共41页。 二、焊接接头的基本形式第十二页，共41页。焊接坡口形式的选择工厂的加工条件可达性的好坏减少焊接材料的消耗量考虑焊接变形与应力 二、焊接接头的基本形式第十三页，共41页。对接角接（a） Axial residual stresses （b） Hoop residual stresses 二、焊接接头的基本形式第十四页，共41页。焊接位置：焊接时焊缝所处的空间位置 二、焊接接头的基本形式第十五页，共41页。三、焊接接头性能焊缝金属的凝固 熔池体积小，冷却速度快 熔池的液态金属处于过热状态熔池在运动下结晶单道焊组织为典型的柱状晶。柱状晶通常是与等温线垂直的方向长大。多道焊时，后续焊道对前一道焊缝重新加热，消除了柱状晶，并使晶粒细化熔池的形状和大小，受母材的热物理性能、尺寸和焊接方法以及工艺参数等因素影响第十六页，共41页。影响焊接接头性能的主要因素三、焊接接头性能第十七页，共41页。三、焊接接头性能第十八页，共41页。焊接接头强度、塑性和韧性分布三、焊接接头性能第十九页，共41页。焊接接头设计注意事项 在不损害强度的前提下，必须尽量减少焊接部位； 在设计焊接接头时，要注意使接头的可焊性好，并尽可能选用自动化程度较高的焊接方法；力求减小焊接接头的拘束应力。避免几条焊缝集中在一起，或者焊缝彼此过于接近，以避免产生裂纹和材质性能变坏； 对大型焊接结构，必须对胚料的加工精度和接头的装配精度有较严格的技术要求，以避免产生接头错边。三、焊接接头性能第二十页，共41页。 四、焊接接头的工作应力分布应力集中：由于焊接的形状和焊缝布置的特点，焊接接头工作应力的分布是不均匀的，其最大应力比平均应力值高，这种情况称为应力集中表达式：第二十一页，共41页。应力集中原因焊接缺陷焊接残余应力焊缝布置不合理不合理的接头设计不合理的焊缝外形 四、焊接接头的工作应力分布第二十二页，共41页。对接接头工作应力分布 对接接头的焊缝形状产生了结构不连续性，因而引起不同的应力分布，在焊缝与母材的过渡处应力应力集中，最大应力集中部位在焊趾处。应力集中系数： t：板厚；：焊趾处过渡半径；：夹角 四、焊接接头的工作应力分布第二十三页，共41页。余高对应力分布的影响平板对接接头应力分布 四、焊接接头的工作应力分布第二十四页，共41页。不等厚平板对接接头形式 四、焊接接头的工作应力分布第二十五页，共41页。T形（十字形）接头的工作应力分布未焊透的十字接头，在焊趾和焊根处有较大的应力集中系数，其中以焊根处为最大。焊透的十字接头有较小的应力集中系数。 四、焊接接头的工作应力分布第二十六页，共41页。 五、焊接接头的强度非匹配强度匹配：用焊缝金属的屈服强度与母材的屈服强度的比值表示表达式：BMUMOMJOMBMUMBMUMOMJOMBMUM第二十七页，共41页。核电安全端焊接接头的匹配性： 五、焊接接头的强度非匹配第二十八页，共41页。强度匹配原则尽量选择等强匹配的焊材；对于中低强度钢，由于母材和焊缝都有较高的韧性储备，断裂形式为延性断裂，所以按等强度原则，选择高强匹配焊材；对于高强度钢，断裂形式为脆性断裂，选择低强匹配；厚板焊接采用低强匹配。 五、焊接接头的强度非匹配第二十九页，共41页。 六、焊接接头的静载强度计算工作焊缝和联系焊缝工作焊缝：焊缝与被连接板件沿受力方向成串联形式布置，焊缝传递全部载荷，一旦焊缝断裂，则接头立即破坏。p工作焊缝必须进行焊缝强度计算第三十页，共41页。联系焊缝：焊缝与被连接板件沿受力方向成并联形式布置，焊缝只传递很少的载荷，主要在被连接板之间起到联系作用，即使焊缝断裂，焊接结构并不立即失效。p联系焊缝要考虑经济性而减小、减短焊缝p具有双重性的焊缝，既有工作应力又有联系应力，则只计算工作应力，而不考虑联系应力 五、焊接接头的静载强度计算第三十一页，共41页。 五、焊接接头的静载强度计算焊接接头强度计算的简化假定残余应力对接头强度无影响；应力集中对接头强度无影响；接头的工作应力是均布的，以平均应力计算不计正面与侧面焊缝、焊缝的加强与减弱和不同焊接规范引起的焊缝性能差异，而用统一的计算截面和需用应力；第三十二页，共41页。 五、焊接接头的静载强度计算角焊缝是在切应力作用下破坏的。角焊缝的计算断面在角焊缝的最小高度上，取内接三角形高度为计算高度。 直角等腰角焊缝的计算高度：直角角焊缝斜角角焊缝第三十三页，共41页。 五、焊接接头的静载强度计算尽管加强高和小熔深对于接头强度没有影响，但埋弧焊和气保焊的熔深较大应予以考虑，其角焊缝计算断面厚度为:ABhehphf第三十四页，共41页。对接接头强度计算 五、焊接接头的静载强度计算第三十五页，共41页。 例题：两块相同厚度的钢板对接接头，材料Q345，钢板宽度为300mm，受垂直板面弯矩3kNm，Q345焊缝的许用拉应力为191MPa，试计算焊缝所需的厚度。解 根据式 可得 取h=18mm，即当焊缝厚度为18mm时，该对接接头焊缝强度能满足要求。 五、焊接接头的静载强度计算第三十六页，共41页。角焊缝强度计算 五、焊接接头的静载强度计算第三十七页，共41页。 五、焊接接头的静载强度计算第三十八页，共41页。T形接头刚性较大，能承受各种类型的载荷。载荷平行焊缝的T形接头，由偏心力F引起的MFL，它在焊缝中产生的切应力：由QF引起的切应力：所以 五、焊接接头的静载强度计算第三十九页，共41页。例题：一T形接头如下图所示。已知L=200mm, h=300mm, F=75kN , 焊缝金属的许用切应力=100MPa, 试设计角焊缝的焊脚尺寸K。 五、焊接接头的静载强度计算第四十页，共41页。谢 谢第四十一页，共41页。