焊接结构(完整)

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1、序序 言言 1、课程背景课程背景材料成型与控制专业方向限选课；材料成型与控制专业方向限选课； 焊接专业的主干课焊接专业的主干课； IWEIWE培训中培训中国际焊接工程师必修课、考试课。国际焊接工程师必修课、考试课。 它对于从事焊接结构生产、设计、管理、安装、维修、质量它对于从事焊接结构生产、设计、管理、安装、维修、质量 控制等方面技术工作的人员都是十分重要的。控制等方面技术工作的人员都是十分重要的。 焊接结构 2.教学安排教学安排 本课程总学时为本课程总学时为24学时学时。 其中：其中： 理论理论学时为学时为20学时学时 由由张元钟张元钟老师负责讲授；老师负责讲授； 实验实验学时为学时为4学时

2、学时 3、主要教学内容及学时分配主要教学内容及学时分配 焊接应力与变形；焊接应力与变形；1012学时学时 焊接结构强度：焊接结构强度： 焊接结构的静载强度焊接结构的静载强度 自学；自学； 焊接结构的脆性断裂焊接结构的脆性断裂 4学时；学时； 焊接结构的疲劳破坏焊接结构的疲劳破坏 4学时。学时。 4、主要教学参考书 【1】田锡唐主编.焊接结构 北京:机械工业出版社,1996 【2】焦馥杰主编.焊接结构分析基础 上海科技文献出版社,1998 【3】中国机械工程学会焊接学会编 焊接手册(第三卷)，焊接结构 北京:机械工业出版社,1992 【4】方洪渊主编. 焊接结构学 北京:机械工业出版社，2005

3、 【5】贾安东著 焊接结构生产与设计 天津:天津大学出版社,1987第一章 绪论 本章提要本章提要： 本章主要介绍焊接结构的应用特点及其在工业生产与经济建设中的地位。 掌握要点掌握要点： 1、焊接结构自身的优点与焊接工艺优势焊接结构自身的优点与焊接工艺优势； 2、焊接结构应引起充分注意的问题！焊接结构应引起充分注意的问题！1.1 焊接结构应用的广泛性焊接结构应用的广泛性工业地位1.1.1 焊接结构的用钢量指标用钢量指标比较 用钢量比率用钢量比率( (焊接结构用钢量焊接结构用钢量/ /钢的总产量钢的总产量 ) ) 100%100% a.美、德、日、英等发达国家5055； b.我国目前水平已达40

4、45%. 可见，焊接结构用钢量比率之大！ 第一章 绪论焊接结构用钢量 焊接结构用钢量80年代工业发达国家（日本、美国、德国）约为45%，我国约为25%。 2005年中国焊接结构用钢量为37%,工业发达国家达到50%以上。 同年钢产量达到3.49亿吨，成为世界最大的钢材生产与消费国，而焊接结构的用钢量也突破1.3亿吨。人均钢产量 90年代重工业成熟国家人均钢产量为600kg/p.y，我国钢产量突破6000万t，人均55kg/p.y。 2006年世界钢产量为12.39亿t，我国钢产量为4.2亿t，占全世界钢产量的34%，人均300kg/p.y。 2010年我国钢产量将达到5亿t左右，同时我国正在努

5、力从钢材大国向钢材强国的方向发展。1.1.2 焊接结构的分类、应用领域焊接结构的分类、应用领域梁柱桁架和塔桅结构板壳结构运输装备用板壳结构机器结构 第一章 绪论1.1.2 焊接结构的分类、应用领域焊接结构的分类、应用领域 汽车、铁路车辆、船舶、航空、航天、锅炉、压力容器、石油化工、建筑、公交、家电、电子、核能、军工等诸多领域都有应用。 可见焊接工程师也会大有用武之地！第一章 绪论焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域埋弧焊埋弧焊自动焊接锅炉汽包自动焊接锅炉汽包焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域 水电装备 三峡水利枢纽的应用 导水管、蜗壳、转轮、大轴、发电机机座等 其中马氏体不锈钢转轮直径10.

6、7m 高5.4m 重440t，为世界最大的铸焊结构转轮焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域 加氢反应器 2005年底由第一重型机械集团为神华公司制造的中国第一个煤直接液化装置的加氢反应器，直径5.5m长62m厚337mm重2060t，为当今世界最大、最重的锻焊结构加氢反应器 采用国内自主知识产权的全自动双丝窄间隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5天。焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域 神舟7号飞船航天员活动的返回舱和轨道舱都是铝合金的焊接结构，而焊接接头的气密性和变形控制是焊接制造的关键。焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域 国家大剧院的椭球型穹顶是世界最

7、重的钢结构穹顶；奥林匹克主体育场的鸟巢式钢结构重5万吨，是世界之最。焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域 杭州湾大桥为全焊钢结构斜拉桥。 西气东输的管线长4000km，是中国第一条高强钢（X70）大直径长输管线，所用的螺旋钢管和直缝钢管全部是板焊形式的焊接管。焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域 船体是典型的板焊结构。 2005年总吨位12121万吨，占世界造船总量的17%，居于日、韩之后，稳居世界第三位，正向年产2500万吨的世界水平迈进。第一章 绪论焊接结构制造工艺特点及前景展望 从“十一五”规划的二十项国家重大技术装备的研制项目可以看出，在百万千瓦级核电机组、超超临界火力发电机组成套设备

8、、高水头超大容量水电机组、大型抽水蓄能机组、30 60万瓦级循环硫化床（CFB）锅炉的成套技术装备、百万吨级大型乙烯成套设备、百万吨级大型对苯二甲酸成套设备、大型煤制气成套设备以及大型煤矿综合采掘成套技术与装备中，焊接制造都是关键制造工艺之一。 由此可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具有非常重要的地位和作用。从事焊接生产工作前景远大。第一章 绪论 1.2 焊接结构的优点焊接结构的优点技术优势技术优势 重量轻：减少材料消耗-比铆接轻1520%，比铸件轻5060% 整体性：具有高刚性：整体刚性强，传力特性好高致密性：气密性好，可制造高压容器1.2 焊接结构的优点焊接结构的优点技术优势技术优势 接

9、头等强性： 焊缝与母材不同质，强度不同 结构材质好，材料利用率高 合理利用材料： 异种材料焊接，合金锯条、容器衬里、硬质合金刀具、金刚石钻具、挖煤机械、仿生非光滑犁壁、自动控制记忆合金、喷涂、堆焊1.2 焊接结构的优点焊接结构的优点技术优势技术优势 工艺灵活，适应性强 大型复杂结构 采用分部件装焊、现场装焊-船舶、锅炉、桁架结构、石油管线、桥梁 特殊产品 空心球、水箱、电子束焊加工齿轮、水泥电线杆 工艺方法灵活，选择范围宽；工艺方法灵活，选择范围宽；操作位置及焊操作位置及焊接方法接方法 成本低廉，质量可靠。 1.3 焊接结构的特点焊接结构的特点扬长避短扬长避短 （1）存在严重的应力集中）存在严

10、重的应力集中 （2）必然产生残余应力和变形）必然产生残余应力和变形 （3）接头存在性能不均匀性）接头存在性能不均匀性 （4）接头止裂性差）接头止裂性差第一章 绪论 1.4 焊接结构的可靠性焊接结构的可靠性 焊接结构的可靠性焊接结构的可靠性材料焊接性结构工艺性 结构性能第一章 绪论 质量管理体系 焊接结构的使用安全性使用安全性应综合考虑到： 产品设计、生产制造、产品检验、生产应用、产品设计、生产制造、产品检验、生产应用、 保养维护保养维护等各个环节等各个环节！ 无论结构的设计、制造、检测部门，无论结构的设计、制造、检测部门，还是结构的使用部门，都要有强烈的质量还是结构的使用部门，都要有强烈的质量

11、意识并且有严格的质量管理体系作为保障！意识并且有严格的质量管理体系作为保障！哪个环节有疏漏都可能造成严重的经济损哪个环节有疏漏都可能造成严重的经济损失。有时甚至是灾难性的！失。有时甚至是灾难性的！结束语第一章结束！第二章 焊接应力与变形 内容提要： 本章是全课程的重点和难点！ 要求掌握： 1. 焊接应力与变形的基本知识和分类方法； 2. 焊接应力与变形的产生机理与影响因素； 3. 焊接应力与变形的预防及控制措施； 4. 焊接变形的矫正与焊接应力的消除方法。2.1 焊接应力与变形的基本知识 2.1.1 内应力的概念 内应力定义 指在无外力无外力作用作用下平衡平衡于物体内 部的应力。 内应力特点特