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焊接结构课程设计指导书桥式起重机焊接箱形梁的设计校核及工艺文件的制作开课单位：机电工程系材型教研室开课对象：材料成型与控制工程专业（本科）华夏学院 20109本课程设计以简化的桥式起重机主梁为研究对象，要求设计、计算一根焊接箱形梁，对其进行强度刚度校核并画出该梁的图纸，最后制定该梁的焊接工艺文件。指导书内容分为如下四个部分：第一部分 桥式起重机焊接箱形梁的设计校核1设计箱形梁的结构形式与尺寸按起重机设计手册的要求，根据给定条件和任务书设计箱形梁的结构形式与尺寸。1.1给定条件箱形梁设计给定条件见表1-1，具体条件见任务书。表1-1箱形梁设计给定条件吊车形式吊钩桥式起重机使用温度室温材 料Q235或16Mn工作类型中级载荷组合II类跨 距15、20、25、30m额定载荷100、200、300、400KN大车运行机构类型分别驱动1.2 箱形梁的构造和主要尺寸的确定1.2.1箱形梁结构尺寸的确定箱形梁结构尺寸示意图见图1-1：梁的腹板中部为矩形，两端做成梯形。梯形的高度C=(1/51/10)L。主梁跨度中部的高度H一般按照跨度L的大小取如下值:当L<17m时， H=L/17当17<L<23m时， H=L/18当L=23m时， H=L/19当L>23m时， H=L/20主梁在端梁连接处的高度H0=(0.40.6)H， 当跨度较大而起重量较小时，H0取较小值，否则取较大值。两腹板内壁的间距b不能太小，一般规定:bH/3， bL/50， 同时满足 b>350mm上下盖板的宽度：B=b+2(d+10) mm (手工焊) B=b+2(d+20) mm (自动焊)两腹板的厚度，上下盖板的厚度的取值与起重量有关，设计时可按表1-2推荐的数值选用:表1-2 箱形主梁腹板和盖板厚度的荐用值(mm)起重量Q(tf)5，810(12.5)15(16)2030(32)50腹板厚d666，8盖板厚d18，1010，1212，141622注：表中所列板厚较大值用于跨度较大者。1.2.2 主梁加劲板的设置为了保证主梁腹板受压区的局部稳定性，通常用加劲板和加劲条来加固腹板，方式如下：（1）在箱形截面梁整个高度上设置横向加劲板。一般当h/d >70时，便需要在主梁腹板内布置一些垂直的横向大加劲板（见图1-1和图1-2）。当h/d >100时， 横向加劲板之间的距离不应大于2h或3m； 当h/ d100时，不应大于2.5h；端梁处两块加劲板的距离ah；而在跨中a=（1.52）h，且a2.2m。若腹板仅仅只用横向劲板加固时，其宽度取为两腹板间距b。若梁宽较大，横向加劲板中部可开孔，但应保证bj(h/30+40)mm。加劲板厚度不应小于bj/15（见图1-2）。（2）设置短横向加劲板对于正规箱形结构桥式起重机，除设置横向加劲板外，在箱形截面腹板受压区域设置短横向加劲板（见图1-2），其高度h10.3h ，或h10.4a1，如果腹板上有纵向加劲条，则短横向加劲板应与纵向加劲条相连，短横向加劲板的间距a1(4050)d。（3）设置纵向加劲条在跨度较大的桥式和龙门起重机中，梁的高度比较大，这时除设置横向加劲板外，常常在腹板的受压区域设置纵向加劲条。当h/d160(对于低碳钢)或h/d(135145)(对于低合金钢)时不必加固.当160h/d240(对于低碳钢)或(135145)h/d220(对于低合金钢)时，在离受压翼缘板（即上盖板）(0.20.25)h处设置一条纵向加劲条或角钢。当小加劲板和纵向加劲条同时存在时，可以适当减小加劲板的高度，并使纵向加劲条焊在小加劲板的下边（见图1-2）。如果梁高很大，必须用第二根纵向加劲条来加固腹板时，则第一根纵向加劲条离受压边缘距离为(0.150.20)h，第二根离受压边缘距离为(0.350.40)h。1.2.3 主梁最大上拱度fs的确定规定梁跨度中央的最大上拱度 fs = L/1000。主梁跨度中任意点的上拱度值y用下式计算：式中： L主梁跨度； x距离梁端点的距离。2 梁的校核2.1梁的静载强度校核首先进行受力分析，画出切力图和弯矩图，找出危险截面危险点，对危险点进行强度校核。2.1.1 许用应力材料的许用应力是材料的极限应力j除以安全系数n，即= j /n对于塑性材料极限应力应取材料的屈服极限s；对于脆性材料极限应力应取材料的强度极限b。在进行I、II类强度计算时，材料的极限应力j应采用材料的屈服极限s。Q235和16Mn的机械性能分别见表1-3和表1-4。相应II、III类载荷组合情况下的强度计算安全系数见表1-5。II类载荷组合情况时钢材的许用应力见表1-6。表1-3 Q235 的机械性能材料名称组别棒钢直径或厚度型钢和异型钢厚度钢板厚度s（MPa）b（MPa）Q2351组40mm15mm420mm2403804002组41100mm1620mm2140mm2304104303组101250mm>20mm4160mm220440470表1-4 16Mn机械性能钢号钢材厚度或直径（mm）抗拉强度b（MPa）屈服强度s（MPa）延伸率（%） MPa16Mn<16 （1组）5203502101725（2组）5003301902636（3组）480310190375048029019055100的方圆钢480280190表1-5 金属结构构件材料的安全系数nn(运送一般货物/运送液态金属)n（括号内为大高度起重机）Q2351.5/1.71.2(1.3)16Mn1.55/1.751.25(1.35)表1-6 II类载荷组合情况时钢材的许用应力应力种类符号许用应力（MPa）Q23516Mn第1组第2，3组第1组第2组第3组拉，压，弯160140230220205剪切95851401301202.1.2梁的静载强度校核:静载强度校核的目的是校核危险截面上的最大正应力和最大切应力是否小于许用正应力和许用切应力。（1）危险截面最大正应力的计算1）主梁自重的确定:图1-3是吊钩式桥式起重机系列的半个桥架结构部分的重量Gq/2曲线（不包括端梁）。该曲线只适用于中级工作类型。根据跨度L和起重量Q用图1-3确定半桥架重量的估算值Gq/2，则主梁由桥架自重引起的均布载荷q为： （N/mm）2)梁的自重在L/2处引起最大弯矩为： （N·mm）3）额定载荷P在L/2处引起最大弯矩为：注：对于双梁桥式起重机，每根梁只承担1/2的额定载荷，这里的P应为（1/2）额定载荷。4）危险截面最大弯矩Mmax为：5）危险截面最大正应力的计算：式中Wx主梁跨中截面对水平重心轴x-x的抗弯截面模量（mm3）； 用材料力学公式计算：Jx 主梁跨中截面对水平重心轴x-x的惯性矩（mm4）。对于双对称截面可用近似公式计算：式中：d腹板厚（mm）；d1盖板厚（mm）；B盖板宽（mm)；h腹板高度(mm)2.2 主梁跨端截面最大剪应力max的计算式中Qmax主梁跨端最大剪力（N），Qmax=梁自重引起的剪力与最大载荷移至跨端时引起的剪力之和；梁自重引起的剪力QZZ=qL/2 (N)；最大载荷移至跨端时引起的剪力QKD=（1/2）额定载荷（N）注：由于是双梁，故QKD=（1/2）的额定载荷。I主梁端部支承截面对水平重心轴x-x的惯性矩（mm4）； 主梁一块腹板的厚度（mm）；S主梁端部支承截面半面积对水平重心轴x-x的静矩（mm3）；2.3主梁的静刚度计算主梁在小车轮压作用下产生的垂直最大挠度f不得超过许用值，即： f f； f =（ fqmax + fQmax ）-fs； fqmax由自重引起的最大挠度； fQmax由额定载荷引起的最大挠度；fs预制上拱度；fqmax和fQmax均可用材料力学的方法计算出。 由自重引起的最大挠度fqmax在跨中，其计算公式： 由额定载荷引起的最大挠度fQmax也在跨中，其计算公式： 在上面计算fqma和fQmax的式中，E弹性模量，对于钢可取E=2.0×105（N/mm2）；I主梁中部截面对水平重心轴x-x的惯性矩（mm4） P应为（1/2）额定载荷。3. 焊脚尺寸的设计填角焊缝的计算厚度不得小于4mm，同时不得大于1.2d ， d为焊件中厚度较小者。主梁上下盖板与腹板之间的角焊缝的剪切应力应满足：式中：主梁在垂直载荷作用下的最大支反力（N），=主梁跨端最大剪力；I主梁端部支承截面对水平重心轴x-x的惯性矩（mm4）； S1主梁端部上盖板面积对截面水平重心轴线x-x的静矩（mm3）； hf角焊缝计算厚度，等于角焊缝斜边上的高（mm）， 角焊缝的许用剪切应力（MPa）。 当单面填角焊缝时hf =0.7K，采用双面填角焊缝时hf =1.4K， 当全焊透时hf = ，K焊脚高度（mm），焊件中厚度较小者的板厚（mm）。深熔角焊缝时，计算高度hf的确定见焊接结构(田锡唐著)第三章 第3节“焊接接头静载强度计算”。 焊缝的许用应力可参考焊接结构第三章第4节“焊缝许用应力”。思考：焊接对梁在制造过程中的挠度以及使用过程中的挠度有何影响？如何控制弯曲焊接变形？4. 第一部分的参考资料1陈道南、盛汉中主编.起重机课程设计（修订版）M.北京：冶金工业出版社，19932起重机设计手册编写组主编.起重机设计手册M.北京：机械工业出版社,19803张文质、虞和谦、王金诺等.起重机设计手册 M.北京：中国铁道部出版社，1998.34陈裕川主编.焊接工艺评定手册M.北京: 机械工业出版社,1999.105机械工程学会焊接学会编.焊接手册第三卷M.北京: 机械工业出版社,2001.86田锡唐主编.焊接结构M.北京：机械工业出版社,1994.107材料力学，材料成型与控制工程专业（本科）材料力学课现用教科书。第一部分的附件：工作类型、载荷分类与载荷组合1工作类型根据门、桥式起重机的工作繁忙程度和载荷变化程度，把起重机的工作类型划分为：轻级、中级、重级和特重级四种级别。它们分为A1A8八个级别，大体上相当于：A1A4轻；A5A6中；A7重，A8特重。2 起重机载荷分类与载荷组合      作用在起重机上的载荷分为三类，即（1）基本载荷：始终或经常作用在起重机结构上的载荷，包括自重载荷、起升载荷、惯性水平载荷，以及考虑动载系数与相应载荷相乘的动载效应。只考虑基本载荷的组合为组合。     （2）附加载荷：起重机在正常工作状态下，结构所受到的非经常性作用的载荷。它包括起重机工作状态下的最大风载荷、起重机偏斜运行侧向力、根据实际情况而考虑的自然载荷，以及某些工艺载荷等。考虑基本载荷和附加载荷的组合为组合。     （3）特殊载荷：起重机处于非工作状态时，结构可能受到的最大载荷，或者在工作状态下结构偶然受到的不利载荷。考虑基本载荷和特殊载荷的组合，或三类载荷都考虑的组合为组合。 3 计算原则     为保证起重机安全、正常地工作，起重机的金属结构和机构的零部件应满足强度、稳定性和刚度的要求。强度和稳定性要求是指结构构件在载荷作用下产生的内力不应超过许用的承载能力，刚度要求是指结构在载荷作用下产生的变形量不应超过许用的变形值，以及结构的自振周期不应超过许用的振动周期。计算的内容不同，对应的载荷组合类别也不同。     （1）寿命（耐久性）计算载荷第类载荷用来计算零部件或金属结构的耐久性、磨损或发热。按正常工作时的等效载荷进行计算。     工作级别是A6、A7、A8级起重机，对于受变载荷作用的机构零件和金属结构应做疲劳强度验算。     （2）强度计算载荷第类载荷用来计算零部件或金属结构的强度、受压和平面弯曲构件的稳定性、结构件的刚度、起重机的整体稳定性与轮压。按工作状态最大载荷进行强度计算。确定强度计算载荷时，应选取可能出现的最不利的载荷组合。     （3）验算载荷第类载荷用来验算起重机的某些装置（如夹轨器）、变幅机构、支承旋转装置的某些零件和金属结构的强度和构件的稳定性，以及起重机的整体稳定性。按非工作状态最大载荷及特殊载荷（安装载荷、运输载荷及冲击载荷等）进行强度验算。 第二部分 桥式起重机焊接箱形梁图纸绘制完成第一部分起重机梁的设计后，画出梁的图纸。1 箱形梁图纸绘制要求1.1 要求按正规的机械制图国家标准作图，不得画示意图、草图。1.2 图纸幅面: 2号图纸 (420×594) 图纸一律不留装订边。用粗实线画出周边。表2-1为基本图纸幅面尺寸。图2-1为图框格式。表2-1基本幅面尺寸 (单位mm)幅面代号A0A1A2A3A4尺寸B×L841×1189594×841420×594297×420210×297 边框a25c105e2010图2-1 图框格式1.3 标题栏、明细栏的格式和尺寸（GB/T-1989) 绘图时图纸一律横放，标题栏位于图纸右下角。图2-2为标题栏、明细栏的格式和尺寸。标题栏中必须填写的内容：材料标记（即所使用的材料）；重量；比例；共 张第 张；单位名称；图样名称；图样代号；设计签名、日期。明细栏中应填写箱形梁各部件的代号、名称、数量、材料、（单件、总计）重量等信息。图2-2标题栏、明细栏的格式和尺寸1.4 比例（GB/T14690-1993）由于所设计的梁长超过图纸，必须按比例缩小。表2-2中第一系列为国家标准中推荐供优先选用的比例，第二系列为允许采用的比例。由于梁是对称的，当缩小比例后无法显示梁的细节时，可只画出梁的一半，或用波浪线表示省略一部分。表2-2 GB/T14690-1993中给出的可采用的比例 种类比例第一系列第二系列原值比例1:1  1:1 缩小比例1:2 1:5 1:10 1:1×10n1:2×10n 1:5×10n1:1.5 1:2.5 1:3 1:4 1:61:1.5×10n 1:2.5×10n1:3×10n 1:4×10n 1:6×10n放大比例2:1 5:1 1×10n:12×10n:1 5×10n:12.5:1 4:1 2.5×10n:14×10n:1注：n为正整数1.5 尺寸的标注 应在梁的整体图上标出各个部件的尺寸及梁的整体尺寸，标出部件间相对位置尺寸。所有尺寸的单位均为“mm”，但不应将单位标注出来。尺寸标注应符合·机械制图 尺寸注法GB/T 4458.4-2003。1.6 技术要求的书写 a、技术要求尽量置于标题栏的上方或左方； b、其条文应编顺序号，仅一条时，不写顺序号； c、内容应符合有关标准要求，简明通顺； d、其中引用的各类标准、规范、专用技术条件以及实验方法与验收规则等文件时，应注明引用文件的编号和名称。允许只注编号；1.7 字体（GB/T14691-1993）图样上的汉字应采用长仿宋体字，字的大小应按字号的规定，字体的号数代表字体的高度。字体高度尺寸h为1.8、2.5、3.5、5、7、10、14、20mm。写汉字时字号不能小于3.5mm，字宽一般为h/1.5。图样中的西文字符可写成斜体或直体，斜体字的字头向右倾斜，与水平基线成75°,字宽一般为h/2。在工程图样上填写标题栏、明细表和技术要求等栏目时，要按国标要求书写长仿宋体的汉字，材料牌号、尺寸数字等西文字符要按ISOGP字体书写。2 图纸上焊缝的标注方法图纸上焊缝一般应采用焊缝符号表示，焊缝符号主要由基本符号、辅助符号、补充符号、焊缝尺寸符号和指引线等组成。 2.1 基本符号 基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，常用基本符号见表2-3 。表2-3 基本符号表2-3续2.2 辅助符号 辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，辅助符号及其应用示例见表2-4-1、2-4-2。表2-4-1 辅助符号表2-4-2 辅助符号的应用示例2.3 补充符号 补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，补充符号及其应用示例见表2-5-1、2-5-2。表2-5-1 补充符号表2-5-2 补充符号应用示例2.4符号在图样上的位置 完整的焊缝表示方法除了上述基本符号、辅助符号，补充符号以外，还包括指引线、一些尺寸符号及数据。2.4.1 焊缝尺寸符号基本符号必要时可附带有尺寸符号及数据，这些尺寸符号见表2-6。表2-6 焊缝尺寸符号1）2.4.2 指引线 指引线一般由带有箭头的箭头线和两条互相平行的基准线（一条为细实线（GB4457.4 中的 B 型线），另一条为虚线（GB4457.4 中的 F 型线）两部分组成，指引线为细实线（图2-3），必要时允许箭头线弯折一次。需要时可在基准线（实线）末端加一尾部，作其他说明之用（如焊接方法、相同焊缝数量等）。基准线的虚线可以画在基准线的细实线下侧或上侧。基准线一般应与图样标题栏的长边相平行，特殊情况下亦可与长边相垂直。 图2-3 指引线的组成2.4.3箭头线和接头的关系 图2-4和图2-5给出的示例说明了“接头的箭头侧”和“接头的非箭头侧”的含义： 图2-4 带单角焊缝的T型接头图2-5 双角焊缝十字接头2.4.4 焊缝尺寸符号及数据的标注原则（1）指引线一般由箭头和两条基准线（一条为实线，另一条为虚线）两部分组成。如果焊缝在接头的箭头侧，则将基本符号标在基准线的实线侧；如果焊缝在接头的非箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线侧；标注对称焊缝及双面焊缝时，可不加虚线。（2）基本符号左侧标注焊缝横截面上的尺寸，基本符号右侧标注焊缝长度方向尺寸，基本符号的上侧或下侧标注坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸。（3）相同焊缝数量符号在尾部。（4）当需要标注的尺寸数据较多又不易分辨时，可在数据前面增加相应的尺寸符号。当箭头线方向变化时，上述原则不变。2.5 断续焊缝的表示方法断续焊缝分为对称断续焊缝和交错断续焊缝，它们的表示方法如表2-7。表2-7 断续焊缝表示方法2.6 焊缝符号的简化标注方法（1）当同一图样上全部焊缝所采用的焊接方法完全相同时，焊缝符号尾部表示焊接方法的代号可省略不注，但必须在技术要求或其他技术文件中注明“全部焊缝均采用焊”等字样；当大部分焊接方法相同时，也可在技术要求或其他技术文件中注明“除图样中注明的焊接方法外其余焊缝均采用焊”等字样。（2）在焊缝符号中标注交错对称焊缝的尺寸时允许在基准线上只标注一次，如图2-6所示。（3）当断续焊缝、对称断续焊缝和交错断续焊缝的段数无严格要求时，允许省略焊缝段数，如图2-7所示（焊缝段数为35）。图2-6 图2-7（4）在同一图样中，当若干条焊缝的坡口尺寸和焊缝符号均相同时，可采用图2-8的方法集中标注；当这些焊缝同时在接头中的位置均相同时，也可采用在焊缝符号的尾部加注相同焊缝数量的方法简化标注，但其他型式的焊缝仍需分别标注，如图2-9所示。 图2-8 图2-9（5）当同一图样中全部焊缝相同且已用图示法明确表示其位置时，可统一在技术要求中用符号表示或用文字说明，如“全部焊缝为5”；当部分焊缝相同时，也可采用同样的方法表示，但剩余焊缝应在图样中明确标注。（6）为了简化标注方法，或者标注位置受到限制时，可以标注焊缝简化代号（图2-10），但必须在该图样下方或在标题栏附近说明这些简化代号的意义。当采用简化代号标注焊缝时，在图样下方或标题栏附近的代号和符号应是图形上所注代号和符号的1.4倍。 图2-10 图2-11（7）在不致引起误解的情况下，当箭头线指向焊缝而非箭头侧又无焊缝要求时，允许省略非箭头侧的基准线（虚线），如图2-11所示。（8）当焊缝长度的起始和终止位置明确（已由构件的尺寸等确定）时，允许在焊缝符号中省略焊缝长度，如图2-11所示。3 第二部分的参考文献1GB10609.1-89技术制图 标题栏2GB/T 4458.4-2003机械制图 尺寸注法。3GB 32488 焊缝符号表示法 4GB12212-90 焊缝符号的尺寸比例及简化表示法5 田锡唐主编.焊接结构M.北京：机械工业出版社,1994.10第三部分 焊接工艺文件的制定 焊接工艺文件包括一般要求，焊前准备，焊接工艺规程和焊后要求四部分。1 一般要求1.1 对焊工的要求受力构件应由持证焊工施焊。从事制造、安装、修理起重机的受力构件的焊工必须进行考试，对考试合格者发给焊工合格证(已取得锅炉、压力容器焊工合格证的可不再另行考试)，凡考试不合格者不得从事起重机受力构件的焊接。（起重机的主要受力构件指：主梁、端梁、支腿、塔架、臂架等。）1.2 对设备的要求 根据选定的焊接方法确定焊接设备型号。设备选型可参照焊接手册、焊工手册和焊接专业教科书。 1.3 对材料的要求（1）确定母材种类、厚度，下料方法。根据市售钢板尺寸确定拼板时共有多少条焊缝（忽略加劲筋对接缝）。下料方法可选择氧乙炔切割（手工、数控）、等离子切割（手工、数控，传统等离子、空气等离子）、机械切割（剪床、刨边机）。参照海船用钢板的尺寸：厚度10mm时为18006000mm；10mm3mm时为15006000mm；3mm时为12506000mm。（2）确定焊接材料的种类和规格焊接材料选用原则：焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求。对碳素钢、碳锰低合金钢，相同钢号相焊的焊缝金属应保证力学性能，且需控制抗拉强度上限。 如果采用埋弧焊，要确定焊剂、焊丝种类和焊丝直径；如为熔化极气保护焊，则应确定保护气体种类和气体流量，焊丝牌号和直径；如果是非熔化极气体保护焊，要确定保护气体种类和气体流量、电极种类和直径、填充焊丝种类和直径；如果是焊条电弧焊，需确定焊条牌号（型号）和焊条直径。如果采用单面焊双面成形，除了上面所述的之外，还要确定焊接衬垫的型号。1.4 坡口和焊缝形式的选择拼板采用对接焊缝，根据板厚、焊接方法和加工能力，坡口形式可选择I型、V型、X型、U型。U型坡口须下料后由刨边机加工出坡口，其它坡口下料时可将坡口一并开出，箱形梁的角接头通常采用角焊缝。根据焊缝的受力情况、部位、焊接方法及装焊顺序，角焊缝可选择单面角焊缝、双面角焊缝；填角焊缝、开坡口全熔透角焊缝；连续角焊缝、断续角焊缝。1.5 对环境的要求 当施焊环境出现下列任情况，且无有效防护措施时，禁止焊接施工： （1）风速：气体保护焊时 风速大于2米/秒（一级）； 其它焊接方法时 风速大于8米/秒（五级）；（2）相对湿度大于90%；（3）雨天和雪天的露天施焊；（4）环境温度低于-10；2 焊前准备2.1 对坡口附近的清理要求 气割零件的边缘和气割焊接坡口面应清除挂渣飞溅，对重要的焊接接头，其坡口面必须用砂轮打磨光亮。 焊件组对前应将坡口正反面20-30mm（自动焊焊缝和角焊缝）或10mm（气保护焊、焊条电弧焊）范围内的油、锈、漆、垢、毛刺等清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。2.2 定位焊缝 概述： 焊前为了固定焊件的相对位置进行的焊接操作叫定位焊。定位焊形成的短小而不连续的焊缝叫定位焊缝。定位焊缝的质量好坏，位置、长度等是否合适，将直接影响正式焊缝的质量和焊件的变形。所以，焊接定位焊缝时必须注意以下几点：   定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求。所用焊接材料不宜随意选择，必须与以后正式焊接时相同。定位焊预热温度应高于正式施焊预热温度。定位焊缝不宜过高，必须保证熔合良好，与母材平缓过渡，防止正式焊接时出现未焊透缺陷。为防止未焊透等缺陷，定位焊时焊接电流应比正式焊接时大10一15。定位焊缝不能焊在焊缝交叉处或焊接方向发生急剧变化的地方，通常至少离开这些位置50mm以上。定位焊缝应填满弧坑。若定位焊缝出现缺陷，必须铲除缺陷，重新进行定位焊。定位焊缝要有足够的强度且不能开裂。为防止焊接过程中开裂，应尽量避免强制装配必要时可增加定位焊缝的长度，并减小定位焊缝的间距。定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊。（1）定位焊焊接方法确定 定位焊可采用CO2气保护焊、80%Ar+20%O2混合气体保护焊、焊条电弧焊、氩弧焊等。请选择其中一种。（2）定位焊尺寸确定定位焊缝应具有足够的长度以保证定位的牢固度。不同的标准规范、不同生产厂家所要求的定位焊缝的尺寸不尽相同。一般板越薄，定位焊缝的尺寸越小。对于一定厚度的板，如果定位焊缝尺寸小则定位焊缝的间距也应小，若定位焊缝尺寸大则定位焊缝的间距可加大。可参照焊接手册、焊工手册等参考资料、教科书或上网查询。表3-1为某规范的定位焊缝尺寸，仅供参考。表3-1 定位焊缝尺寸（mm）板  厚1.523561010定位焊长度4-810-1515-2020-40间距30-5050-8080-150150-250定位焊厚度不高于表面0.5低于表面低于板厚1/2低于板厚2/3（3）定位焊焊接材料确定 与正式施焊时打底焊道采用的焊接材料相同。可参照相关参考资料。（注：打底焊道指在单面坡口对接焊时，在焊缝根部施焊的第一道焊道，或在背面施焊的第一道焊道。）（4）定位焊焊接规范确定焊条直径比正式焊接的焊条细（可根据板厚在1.64mm范围内选取）；CO2焊丝直径通常小于等于1.2mm。 焊接规范可参照建筑钢结构焊接技术规程JGJ 81-2002、焊工手册、焊接手册等，表3-2为某厂采用CO2气保护焊焊接定位焊缝的规范。表3-2 定位焊缝焊接规范焊丝种类板厚（mm）焊丝直径（mm）焊接电流（A）电弧电压（v）ER50-6，H08Mn2Si6-121.2150-18023-252.3 装焊顺序制定装配焊接顺序也是焊前准备的一部分。（1）编制焊缝代号在制定装配顺序之前应先编制焊缝代号，即给所有节点包括焊缝编号（也有称“接头代号”），并画图说明。编号方法可参照图3-1“压力容器产品焊缝编号及分布位置示意图”。编号可采用“字母+序号”，相同节点用相同的字母。所谓相同节点指接头形式、板厚及焊缝相同的节点。例如在板厚相同的条件下，所有盖板与隔板的角焊缝为相同节点、所有的对接焊缝为相同节点、所有盖板与腹板间的角焊缝为相同节点等。图3-1压力容器产品焊缝编号及分布位置示意图。（2）制定装配顺序和焊接顺序画好焊缝编号及分布图后写出装配顺序和焊接顺序。制定装配焊接顺序的基本原则是：（a）尽量减小焊接变形 ，（b）考虑可焊到性和施工难易。因此往往不是全部装配完再焊。所制定的工艺文件中必须说明：先装配哪几个部件，焊哪些焊缝；再装配哪些部件焊哪些焊缝（说明顺序）。 下面是三种装焊顺序方案，仅供参考。方案一：在上盖板上装大小横隔板（焊条电弧焊或CO2半自动焊），校平后，装两块腹板（内侧焊条电弧焊或CO2半自动焊，外侧埋弧或CO2自动焊），最后装下盖板，开坡口与腹板焊透，两边同时焊（焊条电弧焊或CO2半自动焊）或横放依次焊接两边（埋弧或CO2自动焊）。方案二：在上盖板上装两块腹板，全用埋弧或CO2自动焊，然后装焊大小横隔板，用焊条电弧焊或CO2半自动焊，最后装下盖板，与方案一相同。方案三：在上盖板上装大小横隔板（焊条电弧焊或CO2半自动焊），校平后，装两块腹板，焊腹板与隔板的焊缝，用焊条电弧焊或CO2半自动焊，点焊盖板与腹板，然后装下盖板最后焊箱型梁的四条角焊缝，都用埋弧或CO2自动焊，开坡口焊透。（3）确定施焊方法说明每条焊缝的施焊方法，如直通焊、对称直通焊、分段退焊、对称分段退焊、分段跳焊、对称分段跳焊等。不同的焊缝要求不同，可根据需要进行选择，每条焊缝只需采用一种施焊方法。3. 焊接工艺规程制定3.1 填写产品焊缝识别卡将所设计的箱形梁上所有的节点形式按分类列表，填入焊缝识别卡。箱形梁焊接识别卡的格式可参照表3-3。表3-3为压力容器的焊缝识别卡，识别卡标明了图3-1中的所有焊缝的编号、母材钢号及厚度、焊缝形式、焊接方法及焊接材料等。卡的“备注”栏写明了对检验的要求。由于对箱形梁焊缝的要求没有对压力容器的要求高，所以箱形梁的焊缝识别卡中可不考虑“焊工持证项目”。表3-3备注中“20%RT-XIII级”表示相应焊缝至少有20%要进行X-射线探伤，按照JB4730-94评级，III级合格。表3-4为本课程设计可能用到的焊接方法的英文缩写。表3-4 焊接方法的英文缩写焊接方法英文表达英文缩写焊条电弧焊shielded metal arc weldingSMAW埋弧焊submerged arc weldingSAW熔化极气体保护电弧焊gas metal arc weldingGMAW熔化极气体保护脉冲电弧焊gas metal arc welding- pulsed arcGMAW-P活性气体保护电弧焊（指利用活性气体（如CO2、Ar+CO2、Ar+CO2+O2等）作为保护气体的金属极气体保护焊方法。）Metal active-gas arc weldingMAG熔化极气体保护短路过度电弧焊gas metal arc welding -short circuiting arcGMAW-S熔化极惰性气体保护电弧焊metal inert-gas arc weldingMIG welding钨极惰性气体保护电弧焊tungsten inert-gas weldingTIG welding钨极气体保护电弧焊gas tungsten arc weldingGTAW钨极气体保护脉冲电弧焊gas tungsten arc welding -pulsed arcGTAW-P药芯焊丝电弧焊flux cored arc weldingFCAW气保护药芯焊丝电弧焊gas-shielded flux cored arc weldingFCW-G3.2 焊接工艺卡制定 对于每一种节点均应制定焊接工艺卡，给出节点图，标出装配间隙、坡口形式，确定此节点每层焊缝的焊接方法、焊接规范和焊接材料。 工艺卡的格式可参照图3-2图3-5。表3-3 中共有11种节点或工艺，因此有11张工艺卡，图3-2图3-5是其中的4张。由图3-2和图3-3可以看出在其它条件完全相同的请况下，仅热处理工艺不同仍需另作一张工艺卡。如果采用CO2气保护焊，则应把工艺卡中的“氩气流量”改成“CO2气体流量”并注明焊丝牌号；如果采用埋弧焊则应注明焊丝和焊剂（包括焊剂烘干温度和烘干时间）。工艺卡中的节点图应根据所设计的箱形梁实际节点给出。坡口形式和尺寸可参照GB985-88 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸 、GB986-88埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸。焊接规范可查阅相关资料。图3-2 对接接头焊接工艺卡图3-3对接接头焊接工艺卡2图3-4 T型接头焊接工艺卡图3-5全熔透角焊缝焊接工艺卡4 焊后要求工艺文件中应给出焊后要求：4.1 对焊缝表面的要求 焊后应打磨飞溅，整理焊道（对不平的焊缝进行修磨或补焊）。4.2 对焊后检验的要求对焊后检验的要求包括：（1）按照什么标准进行焊后检验，是国标、部标还是厂标。（2）合格的评定标准例如焊缝外观检验时，焊缝的高度、宽度及表面形貌应在什么范围内为合格，什么情况下要修磨或补焊。表面不允许有什么缺陷。是否需要进行无损探伤、按什么标准、什么级别为合格等等。在本课程设计中焊缝的无损检验均依照国家标准（GB），可上网查询、到资料室查阅标准或查阅相关手册、焊接检验教科书。4.3 施焊记录焊工焊完后应打磨和清理焊道及附近区域，对焊缝外观质量进行自检，自检合格后报检，同时填写施焊记录。表3-5是某压力容器制造厂的施焊记录卡。表3-5施焊记录卡焊接接头代号焊接方法焊接接头工艺卡号坡口角度钝边装配间隙焊接材料/材质编号maxminma