角焊缝强度计算

角焊缝强度计算

锅炉角焊缝强度计算方法JB/T 6734-1993中华人民共和国机械行业标准JB/C 6734-1993锅炉角焊缝强度计算方法主题内容与适用范围本标准规定了锅炉角焊缝强度计算方法本标准适用于额定蒸汽压力大于 2.5MYa 固定式蒸汽锅炉锅筒集箱和管道」_各种骨接头连接焊缝和焊接到锅炉受压元件土受力构件的连接焊缝以及在制造安装与运输过程中所用受力构件的连接焊缝.2 名词术语及符号说明2.1 名词术语2.1.1 对接接头两焊件端面相对平行的接头2.1.2 角接接头两焊件端面问构成大于 300小于 135夹角的接头2.1.3r 形接头一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头_飞2.1.4 搭接接头两焊件部分重叠构成的接头2.1.5 圆钢连接接头两圆形焊件表面连接或一圆形焊件与一非国形焊件连接的接头2.1.6 对接焊缝在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间焊接的焊缝.2.1.7 角焊缝沿两直交或近直交焊件的交线所焊接的焊缝2.1.8 正面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相垂直的角焊缝见图 2-12.1.9 侧面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相平行的角焊缝见图 2-22.1.10 纵向焊缝沿焊件长度方向分布的焊缝.2.1.11 横向焊缝垂直于焊件长度方向的焊缝.机械工业部 1993-08-21 批准 1993-10-01 实施19622.1.12 环形焊缝沿筒形焊件分布的头尾相接的封闭焊缝.图 2-1 正面角焊缝图 2-2 侧面角焊缝2.1.13 承载焊缝焊件上用作承受荷载的焊缝2.1.14 非承载焊缝焊件上不 CL 接承受荷载只起连接作用的焊缝习惯上称联系焊缝.2.1.15 坡口深度焊件开坡口时焊件端部沿焊件厚度方向加_r 掉的尺寸2.1.16 焊脚尺寸在角焊缝横截面中画出的最大直角三角形中直角边的长度.2.1.17 焊缝计算厚度设计焊缝时使用的焊缝厚度.2.1.18 焊缝计算长度计算焊缝强度时使用的焊缝长度.封闭焊缝的计算长度取实际长度不封闭焊缝的计算长度对每条焊缝取其实际长度减去 l Omm2.1.19 焊缝计算厚度截面积焊缝计算厚度与焊缝计算

长度的乘积.2.1.20 全焊透型焊缝焊缝在其连接部位的全厚度上用熔敷金属充分连接无未焊透的部位见图 2-3必要时全焊透型焊缝可用角焊缝进行加强2.1.21 部分焊透型焊缝焊件在其连接部位的部分厚度上用熔敷金属连接尚有未焊透的部位见图 2-4必要时部分焊透焊缝可用角焊缝进行加强.2.2 符号说明G 焊缝计算厚度二A—焊缝计算厚度截面积例 n2b—耳板宽度mmbI—搭接焊横向焊缝长度mmb2—搭接焊纵向焊接长度圆钢与钢板连接焊焊缝长度二b3.佑—弯头耳板尺寸mmF313B2- F 形接头焊缝长度mm1963图 2-3 全焊透型焊缝图 2-4 部分焊透型焊缝.—横向耳板与集箱及耳板与弯头连接焊缝圆弧部分的弦长mmd—管接头装配前筒体上的开孔直径二试—管接头外径mmd—管接头内径mmdd2—大小圆钢直径二D—筒体内径mm.—耳板与弯头连接焊缝直段部分的长度厂—管接头T 形接头坡口深度二F-集中力NFFy.凡-.r y二方向上的集中力Nh—耳板孔中心沿耳板高度方向到连接焊缝的距离mmhi h2—耳板孔中心沿耳板高度方向至连接焊缝的最大和最小距离二H—对接接头坡口深度nunk—壳体常数1/mmK—等脚角焊缝的焊脚尺寸mmK K2—不等脚角焊缝的焊脚尺寸mmI焊缝计算长度mmM—力矩NmM—端盖与筒体连接处单位圆周长度的弯矩Nquotm/mMM. M—绕: .Y二轴旋转的力矩Nquot m1964N—端盖与筒体连接处单位圆周长度的纵向力N/m尸—计算压力M】〕aQ—端盖与筒体连接处单位圆周长度的横向力N/mRo 筒体的外半径弯头外圆弧曲率半径mmRm 筒体平均半径二s 锅筒起吊耳板孔中心至锅筒重心的纵向距离二t—筒体有效壁厚二t—无孔筒体理论计算壁厚二t—管接头壁厚二W-焊缝的抗弯截面系数mm3Wx. Wy 焊缝对二Y 轴的抗弯截面系数mm3 Wk 焊缝的抗扭截面系数mm3

X -筒体开孔有效加强宽度二a—对接接头 V 形坡口的坡口角度度月—焊缝计算厚度截面与焊脚尺寸 K:的夹角度Y—力的作用方向与耳板高度方向的夹角反时针方向为正度6—板件厚度mm81灸—较厚和较薄板件的厚度mm?一-一钢板厚度方向未焊尺寸二.—

两圆钢公切线至连接焊缝表面的距离mm—许用应力修正系数a—耳板连接焊缝圆弧部分所对圆心角的二分之一度产—泊松比.—正应力N/mmza—垂直于焊缝计算厚度截面的正应力N/. quotF 集中力所引起的正应力N/mmz am-弯矩所引起的正应力N/mmz11 M.—均布弯矩所引起的正应力N/.aq 横向均布力所引起的正应力N 加 mON—纵向均布力所引起的正应力N 八 mm a—按第三强度理论计算的当量应力N/.I-焊件在室温下的屈服点N/.〔司—焊件在计算温度下的许用应力按相应的强度计算标准规定选用N /mmz r—切应力N /mmz rl—在焊缝计算厚度截面内且垂直于焊缝走向的切应力N/.2 r2—在焊缝计算厚度截面内且平行于焊缝走向的切应力N/.ZrF 集中力所引起的切应力N/mmrM—力矩所引起的切应力N/mm1965rmu—均布弯矩所引起的切应力N/mmZ:ZQ—横向均布力所引起的切应力N/mm TN—纵向均布力所引起的切应力N/.0—耳板焊缝端点连线与耳板横截面的夹角度.—弯头直段两端点与弯头外圆弧曲率中心连线的夹角度3 技术要求3.1 工艺要求3.1.1 焊接材料的强度不得低于焊件的较低强度〔3.1.2 焊接及焊接工艺评定应符合有关标准的规定3.1.3 按本标准计算的角接接头两焊脚边的夹角应不小于 60和不大于 12003.2 结构要求3.2.1 角焊缝的焊脚尺寸应符合下列要求:a.对于板件当与焊脚接触的焊件厚度大于 7mm 时其焊脚尺寸不得小于 1.5 百S 为与焊脚接触的焊件厚度.当焊接工艺有保证时可不受此限当与焊脚接触的焊件厚度不大于 7时其焊脚尺寸不得小于与焊脚接触的焊件厚度和 4 二的较小值.b对于管接头角焊缝的最小焊脚尺寸不得小于管接头的壁厚和 6mm 的较小值 rc.加强板与筒体的外角焊缝焊脚尺寸不得小于较薄焊件厚度的 0.7 倍与管接头的外角焊缝焊脚尺寸不得小于较薄焊件的厚度与 6 二:的较小值.d.对于板件角焊缝的焊脚尺寸不宜大于与焊脚接触焊件厚度的 1.2 倍.对于管接头角焊缝的焊脚尺寸不宜大于管接头壁厚的 2 倍.3.2.2 侧面或正面角焊缝的计算长度不得小于两焊脚尺寸平均值的 8 倍和 40mmo3.2.3 侧面角焊缝的计算长度不应大于两焊脚尺寸平均值的 60 倍.若大于上述数值时其超过部分在计算中不予考虑.若内力沿侧面

角焊缝全长分布其计算长度不受此限3.2.4 当板件的端部仅采用两侧面角焊缝连接时图 3-1每条侧面角焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间距离 b同时当 s:大于 12mm 时b不宜大于 1662当 S:不大于12mm 时b不宜大于 200mmo3.2.5 杆件与节点板的连接焊缝一般宜采用两面侧焊或其他不封闭焊缝.所有焊缝的转角处必须连续施焊.3.2.6 在搭接连接中搭接焊缝长度不得小于较薄焊件厚度的 5 倍且不小于25mma3.2.7 圆钢与圆钢圆钢与钢板间的焊缝计算厚度不应小于 0.2 倍圆钢直径当焊接两圆钢直径不同时取平均直径且不小于 3mm并不大于 1.2 倍钢板厚度焊缝计算长度不应小于 20mm3.2.5 受压元件上的支承耳板焊缝当耳板厚度不大于 12mm 时可采用无坡口的角焊缝当耳板厚度大于 12 二时必须开坡口.3.2.9 受力耳板与壁厚不小于 100 二的受压元件焊接时应采取措施以防止母材的层状撕裂.4 计算原则4.1 基本假定1966图 31 两侧面角焊缝连接尺寸示意图4.1.1 本标准不考虑残余应力应力集中疲劳和蠕变的影响4.1.2 焊接接头的强度按作用在焊缝计算厚度截面上的应力进行验算.4.1.3 集中力均布力在焊缝计算厚度截面上所产生的应力按平均分布计算.力矩在焊缝计算厚度截面上所产生的应力根据不

同的情况按线性分布图 4-I a或按平均分布图 4-1 b计算图 4-1 焊缝计算截面上应力分布示意图4.2 焊缝尺寸4.2.1 常用焊缝的计算厚度及焊缝尺寸参数按表 4-1 计算4.2.2 管接头焊缝的走向假定为圆形焊缝的计算厚度取肩部和腹部两处数值的平均值腹部焊缝的计算厚度根据表 4-1 序号 9 计算.表 4-1序号简图一妥计算 gi ?笠灰?41菇 lita 一1967续表序号简图焊缝计算厚度焊缝尺寸参数3a 二 s「一刃4压 kkzquot一 kkz二quot二 k_kk一quot不 kk k1不k5PY kl 走 2quot二一 kik:sinp 一描恭一quot一 k kg不月6 一 Q 万 kkiksinp 二歹 kzkikz7kk k1不k冬kza了尸十 kisinp 丁 tzcwp - kk乎J火f压8丹kigt丫飞 1 了ak f5inp呱quot-- kzkimp 二 7kki炸k1968序号 简图筒体腹部焊缝 K 的计算焊缝计算厚度续表焊缝尺寸参教当 k1 丫飞刀时同序号 8.当 k时同序号 7当

k2了飞石时同序号 8 门全竺上兰生丛宜差卫.k 沪灭 do2R 了1 为筒体上腹部的焊脚尺寸2Rn当.》60.时aH当 a c1 图 5-1 管接头焊缝所承受的总图 4-3 鞍座式管接头全焊透焊缝荷载示意图5.1.3 在内压力作用下管接头对焊缝的作用力按下列公式确定:鞍座式管接头:FiPado 一 2 了245-3插人式管接头:FjPad45.1.4 由管道系统作用于焊缝上的机械力分量在求荷载分量为:M:在求荷载分量时可利用下列公式进行坐标变换:5-4Fx F.F2MxFxFms.rxoFcos二Y.Fmcos xz 5-5F 二 F.ocosy x o Fncosy yF.cosy二.5-6FFcosz二Fcosz yo F.cosz二〕5-7MMocosx xoMcosx Yo Mwcas.r z5-8MyM_cos Y xo M-msYYoM-cosYz

5-9MM-cos二二.M yocosz Y Mcos二:.5-10式中:括号代表夹角Fx Fo F_ Mo Mo M.分别为二.Yo. .r.轴的力的分量.5.1.5 根据下列两种作用力系分别进行焊缝的强度验算:a. FxFyFFF.FFMx My M 5-川b. FnF凡 1F:F 十 FAFMMrM:5-12其中在5-11式中取 F 与 F的方向相同在5-12式中取 F 与 FF 二的方向相同.FFy. F Mx M M:与图 5-1 方向一致者为正.1971:一:.1 鞍座式管接头鞍座式管接头焊缝的一般形式如图 5-2 所示其中 a 按表 4-1 计算.5.2.2弓.2.35.2.4焊缝的计算长度按下列公式计算:1 二二d.一 2f2asinl 5-13焊缝的计算厚度截面积按下列公式计算:Aal 5-14焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:二〔d.一 2f2a32d-2a5-15尹一 Zj5.2.5 焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:W迪 d〔 21 牛 2a 4-d-2f0 5-16L4la.一 GtGa5.2.6图 52 鞍座式管接头焊缝应力分量按下列公式计算:A 点:F丫公二于一f盖A5-17口尸 Q 尸 COS 朋.一_FArAFy 一 FsA5-185-19aFzrFA sing5-20COsg5-21凡一 AMQM.二rM 二二WM 二 sing5-22cosg5-235-24邢M一W一 Wl 一 15-255-26cosP 哪凡一 W 凡一 W5-27二 Asin 召5-285-29知孙鄂 sing5-30ANJlrl艺 BRBFEFBFBM获 r 口 rT 韶bB 点:1972:myrB 一 w o0SarNBU 一_MWk5-315-325.2.7 焊缝强度按下列公式验算:A 点:丫.众.六.氛24r 献:氛二众2r 氮:祝2

lt0.74a/l5-33l aAaFz 一.氛 I lt 0.74 a 5-34B 点:丫氏quotBFz氏2aB FY 4一 rBMYBF一 rm2BFY 一:BBa2lt0.74v/q5-35.一.BMy 十.巍.执簇 0.74x 5-36乐氏5.3 插人式管接头5.3.1 插人式管接头焊缝的一般形式如图 5-3 所示焊缝计算厚度按表 4-1 序号 loo5.3.2 焊缝计算长度按下列公式计算:Lndo 5-375.3.3 焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:Aal 5-385.3.4 焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:cadW万-45-395.3.5 焊缝抗扭截面系数按下列公式计算:.adWk 二 2图 5-3 插人式管接头5-405.3.6 应力分量按下列公式计算:A 点:5-415-425-435-445-45二 A 二 A 二 A 丛 w 丛从---一-一一一一rfx 峨读魂魂B点5-46凡一 A一一BFx1973rBMy 一 F_WrF一 FArBMy 一 MW:UrB 一_MMk5-475-4R5-495-505.3.7 焊缝强度按下列公式验算:A 点:..不.氛2a A Fy4

rMrFz2rF.AM2〕 0.74 aIrl.卜.氛簇 0.74 a5-515-52 b.B 点:a.丫aFx24二舔:认2r 氏:巍2 -lt0.74Caiq.a 歌一0.74司:_:::6 耳板连接焊缝::集箱纵向耳板集箱纵向耳板的焊缝形式及受力状态如图 6-1 所示:6.1.26.1.36.1.419741972图 6-1 集箱纵向耳板焊缝焊缝计算长度按下式计算:12b 一 20焊缝计算厚度截面积按下式计算:Aal焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数按下式计算:6-16-2ab 一 102w3-一6-36.1.5 计算耳板焊缝的应力时假定 M 是焊缝的形心将力 F 往 M 点平移并沿:和y轴方向分解.选取二轴与强度验算点焊缝走向的切线方向一致Y 轴与强度验算点耳板士_焊脚尺寸的方向一致.力的分量按下列公式计算:Fx 二 Fsin y 6-4F.Fcos y 6-5M 二 Fhsiny 6-66.1.6

应力分量按下列公式计算:F_xA6-76-86-96-106-11sinf 叫呵叫二 A 乙 AM 一 WM 一 WrF.口 Fy 二叭咖加6.1.7 焊缝强度按下列公式验算:..丫 aFyIM 24rFrM2rF.Z簇 0.74 a / 6-12.二 I CFaM 1_lt0.74a 6-136.2 集箱横向耳板与弯头耳板6.2.1 集箱横向耳板的焊缝形式及受力状态给出图 5-l 和图 5-2 两种情况弯头耳板焊缝的形式及受力状态给出图

6-4 一种情况图 6-2 和图 6-3 都是图 6-4 的特殊情况计算方法按图 6-4 给出当 b40 e0 时图 6-4 就变成图 6-3当 b40..00 时图 6-4就变成图 6-2图 6-2 集箱横向耳板焊缝及受力状态示意图1与图 64 相对应的角参数按下列公式计算:1975图 6-3 集箱横向耳板焊缝及受力状态示意图2图 6-4 弯头耳板焊缝形式及受力状态示意图C 一J b 一 b z〔一 h2 一 ve2 - b - b4226-141976二二 arcsincZK6-15arct 只叭一 hb 一 b.6-16marctg 凤6-176.2.3 焊缝计算长度按下式公式计算:一 2 aRoB90 一 106-186.2.4 焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A 二 aZ焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数近似地按下列公式计算:a/ h一 h Zb 一 b z 一 102W二二-己三一6-196.2.56-206.2.6 计算耳板焊缝的应力时假定 M 是焊缝的形心将力 F 沿 M 点平移并沿 X和Y 轴方向分解.选取 X 轴与强度验算点焊缝走向的切线方向一致Y 轴与强度验算点耳板上焊脚尺寸的方向一致.力的分量按下列公式计算:a.A 点Fx 一 Fsin y0号一 0F一 Fcos yquot号一 0M 一/ht 2 hZSinY - 2 COSY6-216-226-23b.C 点:F二一 Fsin一quot斗号一 0F一 Fcos y -quot管一 0一.兴-Sing 一 BZCOSy 6-246-256-266.2.7 应力分量按下列公式计算:A 点:F二rFn 二 A6-27sin36-28cosh6-29『MArMA0w 1z /Si0Rw 12 /cosR6-3006-31F 一 AE 一 AJ 八卜.自 U:oS 眼叭叭 MlwMlw1977M 了田MA 二而 sin万v 丫632bC 点于xrF二不 A:v 一 FA sin3于气r b.一了 cos7.M.一 W colt.一 sinj3r M二 X-quot一 2 I cosi3r MC 一 Msinlquot一 26-33 6-34 6-356 一 36-376 一 386.2.8 焊缝强度按下列公式验算:a.A 点:.一丫又了雨丁舀赢砰不可丁 F 丁于而- ar. aMe 4 r r-- r

MA:F-r.vA蕊 0.74x/q 6-39二二一 aF十 aA一共 0.74司6-40h.〔点:.一了aramc十 4Fr MC十层飞 x打 MC-0.74a/141.二.丫十.i 蕊 0.74a 6-426.3 锅筒起吊耳板6.3.1 锅筒起吊耳板一般采用纵向双耳板结构为增加耳板平面外的抗弯刚度应在耳板孔附近部位用对称布置的两个纵板将两耳板连接起来.纵板的横截面积应大于单个耳板净截面积的十

分之一耳板及焊缝形式与集箱纵向耳板相同6.3.2 锅筒起吊过程中的最危险状态如图 6-5 所示:6.3.3 焊缝计算长度按下列公式计算1 二 4b 一 10 6-436.3.4 焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A 二 al 6-446.3.5 焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数近似地按下列公式计算:2a6 一 106-456.3.6 耳板肪堂的外力按卜列公式计算:起吊时应考虑 1.1 倍的动载系数后的锅筒全部重量 F由图 6-5 求得:夸〔l-省R h tgy6-461 tgy若考虑6-47尺 lS 十 fF 一 2 -一飞-r 卜立当 F:大于 F时只需校核 F:

端的耳板焊缝.1.2 的不均匀系数则 F:端所1979图 65 锅筒起吊过程中危险状态示意图承受的荷载按下列公式计算:F2 一 0.6F1告:.tgy:一..6F l告.h tgysinyF一..6F去.h tgycosyM 一..6F1去.h tgyhsiny6.3.7 应力分量按下列公式计

算:6-486-496-506-51FrFx 万6-526-536-546-556-56sinf 叫 sinfcosf二 A 二 AMWM 一 W二-一畅场咖蜘6.3.8 焊缝强度按下列公式验算:.二丫.肠xMz 十 4rFvrmZ:二z镇 0.74x/l 6-57.aF.am0.74x 6-587 水压试验端盖连接焊缝7.1 焊缝类型与参数7.1.1 常用的水压试验端盖焊缝类型与参数如图 7-1 所示图 7-1 a按对接焊缝计算1979图 7-1b按角焊缝计算1图 7 一 I 常用水压试验端盖焊缝形式fl对接焊缝b角焊缝7.1.2 对于焊缝计算厚度的抗弯截面系数按下列公式计算:W 一着7-17.2 受力分析7.2.1 根据筒体与平端盖的整体结构的理论分析解出如图 7-2 所示的水压试验端盖焊缝所受的力 N M Qa7.2.2 端盖与筒体连接处单位圆周长度的纵向力按下列公式计算:N 一告 PR一_t27-27.2.3 端盖与筒体连接处单位圆周长度的弯矩按下列公式计算对图 7-1 a扒M 一尸 R 合0.331.尽v 入 0.205 择一..421tKI 2.182 低 ts 2.545___尺1tU.jI 了一份td0.086rS7-3542t8 n 划t 一占-R-护OO9b对图 7-1 b援一盯 0.331Y R 一〔.M PR一言一 2052k12.182.RC -Ljkt-音一 0.421S2.54519800.317 令青 0.346:一 0.26 2 畔t 一占-R-

1.98 择帐3: .二 42 暗 4: Z1. 98m S 0.542-〕一嗽钾.巴7-4壳体常数 k 按下列公式计算:二 31一cz.R 二7-5一比值按下列公式计算:RmkJQ M-Rtz7-6图 7-2 水压试验端盖焊缝7.2.4 端盖与筒体连接处单位圆周长度的横向力按下列公式计算:的受力状态水意图a对图 7-1 a:Q 一quotquot一合 0.661 撅 0.408 了今 S z2.182 援 tS 2 一 545l0.318 今81Y 0.655 S1.98 择tS 0.542 S7-7b 对图 7-1 b:62 一尸.一合0.661 Rm 一..408 择S 2y2 0.318k1 2.182 念 tS 一 2 545舌 1z2.5458 / .98Itm8 3 0.655 S 0.405 令S彗一quot择81S0.5425 427-87.3 应力分量的计算7.3.1 对图 7-1 a焊缝计算厚度截面上的应力分量按下列公式计算:aN6M7-9州quot一 6Mt27-107-11贝 t 一-ar7.3.2 对图 7-1 b焊缝计算厚度截面上的应力分量按下列公式计算:7-121981门尸仍 CN 一 a -一NJrN 一 Nsina..一孚 sin7-137-14:一分 msam.一 6MZ sina7-157-167.4 强度校核7.4.1 对图 7-1 a必须同时满足下列各项要求:quot.丫.士.MY4 r0-毛 1.7a/IaI aN 土quotMu 镇 1.7a..一/ Col4702 lt 0.74a/7aaN

蕊 0.74a端盖必须满足:7-177-187-197-20.八..t厂 P0 劣 u.a找 m 一万入了-二万丫七 aJ7-217.4.2 对图 7-l b必须同时满足下列各项要求:..丫一.N 士 11 M.IQ 2 十 47Nr0-镇 1.7a/i.卜 UN 土 aMuaQ成 1.7aa.一丫一.NaQ z4rNrQZ lt- 0.74a.I 一 ONUN 毛 0.74a端盖必须满足公式7-21的要求.8 国钢构件连接焊缝8.1 圆钢与平板搭接8.1.1 圆钢与平板的搭接如图 8-1 所示:7-227-237-247-25图 8-1 圆钢与平板搭接8.1.2 焊缝计算厚度按下列公式计算:a0.7K8-18.1.3 焊缝计算长度按下列公式计算:19828.1..1〔838.1.5/2b.一 10焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A 二 GI焊缝强度按下列公式验算:8-2一炙 0.37a/8-48.2 圆钢 I 圆钢的搭接.