换热设备典型焊接结构设计分析.ppt
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主要内容:1、换热设备焊接结构的重要性2.换热设备焊接结构设计要求及原则2.1总的设计要求2.2焊接接头的设计原则3.压力容器焊缝形式及分类3.1压力容器焊接接头形式3.2压力容器焊缝分类3.3对不同类别焊缝的要求3)焊缝余高h(要过程不要结果)优势:压力容器的焊缝多为多层焊(电渣焊除外),下一层焊缝对上一层起保温、缓冷的作用,可使焊接残余应力下降,改善组织性能,而余高h对最后一层焊缝有上述作用,所以h是工艺需要的。劣势:余高h本身相当于局部形状突变,会产生应力集中,可能成为发生疲劳断裂,脆断的根源。根据余高h对疲劳强度影响的试验表明,裂纹均从余高边缘产生,内壁焊缝余高打磨加工的比保留余高的疲劳强度高2.1~2.5倍。目前,国外的标准除了日本《压力容器构造规范》外,多数标准允许—定尺寸的余高,我国标准据国内制造工艺、工装水平,规定见表3-2。4)角焊缝的焊脚KC、D类焊缝在图样无规定时,取焊件中较薄者之厚度。补强圈的焊脚,当补强圈的厚度大于8mm时,K等于补强圈厚度的70%,且不小于8mm。5)焊缝间距相邻筒体的A类焊缝间的距离,封头上A类焊缝端点与相邻筒体的A类焊缝间的距离均应大于等于3δn,且大于100mm。公司要求:200-300mm。在符合标准要求的情况下,尽量小,以利于接管开孔(不至于开到焊缝上)。4.换热设备常用焊接结构4.1主体的焊接接头容器主体多为A、B类对接接头。这是量多、应用较普遍的接头型式,其基本型式和尺寸应符合GB/T985-1988《气焊、焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》,GB/T986-1988《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》,及JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》的规定。1)筒体和封头纵、环焊缝的焊接接头:结合受压容器的特点,应注意以下原则:①尽量采用全焊透的焊接坡口,当筒体内径<600mm时,一般采用单面焊;筒体内径≥600mm时,可采用双面焊。②筒体内径为300-500mm,且长度<500mm时,其纵焊缝可用双面焊。③为改善劳动条件,应在容器壁内侧用小坡口。④不焊透的单面焊缝和带永久衬环的单面焊缝,只能在产品技术条件允许时采用。⑤不等厚钢板对接时,当薄板厚度δ2≤10mm,两板厚度差(δ1-δ2)>3mm,或当薄板厚度δ2>10mm,(δ1-δ2)>30%δ1,或超过5mm时,均需按图4-1的要求削薄厚板的边缘,削薄的长度L1≥3(δ1-δ2)。2)筒体与封头的焊接接头筒体与封头的对接接头的等厚、不等厚连接结构,按图4-2所示的要求。其中(a)~(e)为对接接头,这是最常用的连接形式;图4-2筒体与封头的联接4.2接管与壳体的焊接接头由于操作、测试和检修的需要,壳体上需开孔接管。开孔不仅削弱了器壁,而且在开孔接管附近区域会产生很高的峰值应力。接管与壳体的连接大多为角焊缝,焊透性差,探伤也困难。所以接管与壳体连接焊缝的质量对于确保容器安全运行是致关重要的。按接管与壳体的连接方式不同,对其有不同的要求。常见的为插入式连接结构。插入式结构:如图4-3,4-4,4-5所示。插入式接管与壳体的连接要求:1.接管与壳体之间的间隙应≤3mm;2.在下列使用条件下,接管内径边角处应倒圆,圆角半径取R=δnt/t或R=19mm两者中的较小值。①承受疲劳载荷的压力容器;②低温压力容器;③钢材的标准常温抗拉强度σb>540MPa的容器。插入式结构分类:1.平齐式和内伸式。图4-3中(b)、(d)、(e),图4-4中(a)、(b)、(d),图4-5中(b)、(c)所示结构,接管端与主体内表面平齐,称为平齐插入式接管。其余图中所示接管端伸入主体内表面称为内伸插入式接管。2.插入式接管按其补强形式又分为无补强圈的接管结构和带补强圈的接管结构。①无补强圈的接管焊接结构接管与壳体间连续焊缝按其是否熔透,又分为非全熔透的T型接头(如图4-3所示)和全熔透的T型接头(如图4-4)。其中非全熔透的焊缝,不适用于有急剧温度梯度的场合。无补强圈的接管焊接结构可分单面坡口焊缝形式(如图4-3(b),4-4(a)、(b))和双面坡口焊缝形式(如图4-3(a),(c),(d),(e),4-4(c)、(d)、(e)。单面坡口焊缝形式适用于直径≤500或不能直接进入内部焊接的容器,壁厚约在6~20mm之间,操作压力P≤1.6MPa。双面焊接的容器直径必须大于500mm。图4-3无补强圈、非全熔透焊缝的T型接头K≥δnt/2且不小于6mm,K≥δnt/2且不小于6mm,K≥δnt/2且不小于6mm,S=2/3δntS=2/3δntS1=δntb=3mm,R=6~10②有补强圈的接管焊接结构有补强圈