焊缝强度计算

锅炉角焊缝强度计算方法JB/T6734-1993中华人民共和国机械行业标准JB/C6734-1993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2.1.3'r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lOmm2.1.19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n2;b—耳板宽度,mm;bI—搭接焊横向焊缝长度,mm;b2—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,mm;F3,13,,B2-'F形接头焊缝长度,mm;1963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,mm;d—管接头装配前筒体上的开孔直径,二;试)—管接头外径,mm;d,—管接头内径,mm;d,,d2—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,N;FFy.,凡-.r,y,二方向上的集中力,N;h—耳板孔中心沿耳板高度方向到连接焊缝的距离,mm;hi,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,nun;k—壳体常数,1/mm;K—等脚角焊缝的焊脚尺寸,mm;K,,K2—不等脚角焊缝的焊脚尺寸,mm;I,焊缝计算长度,mm;M—力矩,Nm;M—端盖与筒体连接处单位圆周长度的弯矩,Nm/m;MM,.,M,—绕:,.Y,二轴旋转的力矩,Nm;1964N—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】〕a;Q—端盖与筒体连接处单位圆周长度的横向力,N/m;Ro筒体的外半径,弯头外圆弧曲率半径,mm;Rm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,mm3;Wx.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,mm;81,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/mmz;a,—垂直于焊缝计算厚度截面的正应力,N/.';F集中力所引起的正应力,N/mmz;am-弯矩所引起的正应力,N/mmz;11M.—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m';ON—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/.Z;rF集中力所引起的切应力,N/mm';rM—力矩所引起的切应力,N/mm';1965rmu—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矿一一41)菇lit*a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'k,kz一k;+kz二二k_,k;+k一不k,k,+k1不,k5PYkl走2二一ki+k:sinp一描恭一一k;}kg不月6一Q万k,kik;sinp二歹kzki+kz~7k,k{+k1不k,,冬kz,a=了尸十kisinp=丁tzcwp-k+k;乎J火f压8丹ki丫飞1了a=(k,+f)5inp呱--kzkim,p二7k;+ki}炸\k,1968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,a=H当ac}1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:F,i=Pa(do一2了)24(5-3)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:(5-4)Fx,F,.,,F,2,Mx,Fx=F,ms(.r,xo)+F,cos(二,Y.)+Fmcos(x,z})(5-5)F二F,.ocos(y,xo)+F,ncos(y,,,y,)+F.cos(y,二.)(5-6)F,,=F,cos(z,二)+F,cos(z,yo)+F.cos(z,二〕)(5-7)M,=M,ocos(x,xo)+M'cos(x,Yo)+Mwcas(.r,,z)(5-8)My=M_cos(Y,xo)+M-ms(Y,Yo)+M-cos(Y,z)(5-9)M}=M-cos(二,二.)+Myocos(z,Y})+M'cos(二,:.)(5-10)式中:括号代表夹角,Fx,F,o,F_M,o,M,,o,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.Fx,Fy=F+F,,,F.=F},+F,,Mx,My,M}(5-川b.Fn,F,=凡1,F:=F十FA+F,,M,,Mr,M:(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F},+F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.一2f+2asinl)(5-13)焊缝的计算厚度截面积按下列公式计算:A=al(5-14)焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:二〔(d.一2f+2a32(d-+2a)(5-15)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-2f)0)(5-16)L4la.一Gt+Ga)5.2.6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A(5-17)口尸Q尸COS朋.,一_FArAFy一FsA(5-18)(5-19)aFz=rF,=A`sing(5-20)COsg(5-21)凡一AMQM.二rM二二WM二sing(5-22)cosg(5-23)(5-