焊缝设计及焊缝代号编制规则28DOC29.docx

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焊缝设计及焊缝代号编制规则28DOC29

焊接接头形式及标注规范

范围

本标准规定了公司产品焊接接头设计要求、焊缝符号、基本符号和指引线位置的规定、焊缝尺寸及标注规范。

本标准适用于产品图样中焊接接头设计及标注，未作规定的应执行GB/T25343.3（EN15085-3）、GB/T324（ISO2553）标准规定，并应符合本标准原则要求。

有特殊规定的（如压力容器）应符合相关标准和规定。

规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修订单）适用于本文件。

GB/T324焊缝符号表示法

GB/T3375 焊接术语

GB/T25343.3铁路应用 轨道车辆及其零部件的焊接第3部分:

设计要求

ISO2553 焊缝符号表示法

ISO4063 焊接及相关工艺方法代号

ISO5817 钢的弧焊接头缺陷质量分级指南

ISO9692-1 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸

ISO9692-2 埋弧焊焊缝坡口的基本形式尺寸

ISO9692-3 铝及铝合金气体保护焊的推荐坡口  

ISO10042 铝和铝合金的弧焊接头 缺陷质量分级指南

ISO13920 焊接-焊接结构的一般公差-长度及角度尺寸-形状及位置

ISO/TR15608 焊接-金属材料分类指南

EN15085.3 铁路上的应用-铁路车辆及其部件的焊接第3部分:

设计要求

术语和定义

GB/T3375和EN15085标准中的术语和定义适用于本文件

焊接接头设计要求

4.1基本要求

焊接接头的设计应符合EN15085-3第7条“焊接接头的设计”的相关要求。

焊接接头设计采用的标准应一致和明确。

除项目框架或产品技术要求特殊规定外，铁路货车车辆所有焊接接头设计应符合4.2的要求。

4.2焊接接头设计

4.2.1应力等级、安全等级、焊缝质量等级、焊缝检验等级与检验之间的关系应符合表1规定。

表1 应力等级、安全等级、焊缝质量等级、焊缝检验等级与检验之间的关系

应力等级

安全等级

焊缝质量等级

焊缝检验等级

内部检验

RT或UT

表面检验

MT或PT

外观检验

VT

高

高

CPA

CT1

100%

100%

100%

高

中

CPB

CT2

10%

10%

100%

高

低

CPC2

CT3

没有要求

没有要求

100%

中

高

CPB

CT2

10%

10%

100%

中

中

CPC2

CT3

没有要求

没有要求

100%

中

低

CPC3

CT4

没有要求

没有要求

100%

低

高

CPC1

CT2

10%

10%

100%

低

中

CPC3

CT4

没有要求

没有要求

100%

低

低

CPD

CT4

没有要求

没有要求

100%

4.2.2通用要求

4.2.2.1应避免具有锐边及截面突变的焊接接头，传力线应尽可能保持平缓过渡。

4.2.2.2应避免焊缝处于高应力区。

无法避免时，应策划采用更高一级的检验要求。

4.2.2.3厚度方向承受应力的钢部件，应选取在厚度方向有断面收缩率要求的材料。

4.2.2.4计算过程中应考虑衬垫（熔池永久支撑）。

铝结构的衬垫上宜增设一条槽。

4.2.2.5在铝结构或钢结构的T型接头上，有必要使用开坡口的衬垫，例如半V型坡口的对接焊缝。

4.2.2.6应通过合适的焊接设计来保证防腐问题，例如采用全焊透焊缝。

对部分焊透焊缝或断续焊缝应当采取相应的防腐蚀措施。

4.2.2.7在有可追溯或标记要求时，技术图样上应明确可追溯及标记的具体位置，如钢印必须明确刻打位置。

4.2.2.8为了减少变形，焊接接头应沿着组件中心线或对称于中心线的位置进行布置。

4.2.2.9组件设计时应充分考虑焊接及检验时的可达性。

4.2.2.10应尽量避免接头的堆积。

必要时，可采用锻件或铸件。

4.2.2.11应尽量避免在受拉梁翼上利用横向焊缝焊接附属零件。

4.2.2.12在冷成型钢或铝及铝合金的热影响区，计算时应考虑强度的下降。

4.2.2.13应尽量避免在一个组件上既有焊接接头又有螺栓连接或铆接接头。

4.2.2.14必要时，应在开发过程中通过焊接工作试件对焊缝计算厚度进行验证。

4.2.3具体要求

4.2.3.1冷弯区域的焊接

在ISO/TR15608之1.1、1.2和1.4类材料的冷弯部位（含5×t相关表面）内只允许认证等级为CL3的结构进行焊接。

对于认证等级为CL1和CL2的结构，只有在满足下列条件之一时才能进行焊接：

——弯曲后或焊接前已进行了热处理（正火）；

——相似结构实际应用经验证明其可靠性；

——按照表2中的条件要求（弯曲半径与钢板厚度比）。

表2　冷弯区域的焊接（钢材）

最小r/t

最大t

10

50

3

24

2

12

1.5

8

1

4

4.2.3.2箱形梁

在箱形梁部件焊缝受弯曲拉应力的情况下，仅当通过强度计算证明梁腹焊缝根部应力小于规定值时，才允许在下盖板与腹板之间采用单侧角焊缝。

图1所示为箱型梁下盖板与腹板焊缝根部应力级别高的箱形梁，应采用双侧角焊缝。

1--箱形承载梁

2--受压梁翼板

3--受拉梁翼板

图1　受拉梁翼内应力级别高的箱形梁示例

4.2.3.3不等厚度部件的对接焊缝

不同厚度部件各截面间应平缓过渡，斜度应不超过图2中的给定值。

如果焊缝厚度不足以覆盖过渡区，应对较厚部件进行倒角加工。

注：

对于等级为CPC3与CPD的焊缝，过渡斜面的斜度不大于1:

1。

注：

对于等级为CPA、CPB、CPC1与CPC2的焊缝，过渡斜面的斜度不大于1:

4。

接头形式见图样。

斜度≤1:

1表示角度≤45°；斜度≤1:

4表示角度≤14°。

注：

1—斜度，斜面的加工应使焊缝外形应与斜度保持一致，否则进行打磨处理。

图2　不等厚度部件的对接接头（单位：

mm）

4.2.3.4塞焊和槽焊焊缝

塞焊和槽焊只能用于焊接质量等级为CPC2、CPC3或CPD的焊缝以及仅承受剪切应力的焊缝。

圆形或椭圆形槽的尺寸应允许电焊条或焊炬以最小45°的角接触到焊接处，见图3。

如果薄钢孔大于或等于部件厚度四倍或椭圆孔总长大于或等于孔直径三倍，则应符合下述要求，见图4。

孔内或槽内角焊缝应具有以下特征：

——孔直径：

d＞（3-4）×t2或

——槽宽度：

c＞3×t2

图3 塞焊和槽焊孔的焊接可接近性

孔内角焊缝            槽内角焊缝

注：

d≥12；c≥12；v≥d；3×d≤e≤4×d；l≥2c

图4　塞焊和槽焊焊缝尺寸（单位：

mm）

4.2.3.5两接头间的距离

焊缝间的距离应避免热影响区交叠。

只有在设计过程中已经考虑到了热处理或硬化区域的影响（如残余应力、强度下降及硬度下降等）时，才允许在热影响区出现交叠现象。

为了减少角变形及应力叠加，应根据部件连接的材料厚度和组件的夹具布置来决定两接头间的最小距离。

对于厚度小于20mm的材料，特别对于铝及高强度钢，熔区间隔至少应为50mm，见图5。

图5熔区间的最小距离（单位：

mm）

4.2.3.6纵向焊缝上的补强板与横向角焊缝

当一条角焊缝与一条对接焊缝交叉时，应避免部件上的开口和焊缝的间断。

将该区域对接焊缝的余高磨平以确保交叉焊缝处实施连续的焊接，见图6。

图6垂直纵向焊缝的补强板

4.2.3.7填充金属及穿越孔

避免出现穿越孔，需要有焊缝穿越孔时，开孔尺寸应当足够大，以熔敷完好的焊缝金属，避免在连接焊缝热影响区出现应力集中，见图7。

图7填充金属和穿越孔（r最小30mm；d≥20mm）

4.2.3.8角接板与加强板端部

图8和图9中给出了角接板端部与加强板端部的设计实例。

为了确保在适当的条件下焊缝能够返回，角接板与加强板端部应符合图8中的相关要求。

承受高应力组件的角接板应在板端部进行连续焊接，形成封头焊缝。

图8角接板与加强板端部的设计（单位：

mm,r最小为30mm）

4.2.3.9角接板的形状

影响承受疲劳载荷的零件（承受动载的零件）的大部分故障都是因与形状有关的问题引起的，这些问题不但具有差的力线传递，而且还会引起应力积聚。

图9为改进角接板的设计实例。

图9　角接板形状

4.2.3.10封头焊缝

结构设计应确保能够沿着板端部连续施焊，形成封头焊缝。

即结构设计留有足够的焊缝空间和操作空间，如筋板倒角、隔板倒角的高度应能够确保焊缝通过和便于进行封头焊缝操作，箱型梁隔板高度应保证能够获得完好的封头焊缝而不致造成干涉等。

封头焊缝在距离板端部在长度L上应连续焊接、没有间断，见图10。

L的长度应至少等于2t（t为板厚，L最小值为10mm）。

封头焊缝主要考虑下列问题：

a）不考虑焊接性能等级，通常是为了避免板端出现腐蚀问题；

b）在承受高应力的边缘，是为了改进板端焊缝端头的受力，避免应力集中和裂纹源；

c）如果焊缝质量等级为CPC3或CPD的焊缝，则板端部封头焊不是必须的。

图10　焊缝周边焊

4.2.3.11角焊缝

在设计角焊缝时应考虑下列要求：

——角焊缝通常应是等腰的，见图11。

如因结构原因或为了获得更好的力线流，出现非等腰角焊缝时，除标注焊缝厚度a以外，角焊缝焊脚长度z也应在图样中标注。

——角焊缝焊缝厚度a不应超过计算值。

然而，因工艺或焊接工程的目的，这一值也可以增大。

边缘距离v≥1.5a＋t

图11　角焊缝边缘距离

——对于厚度小于20mm的材料，特别对于铝及高强度钢，最小搭接尺寸应为50mm,见图12。

注：

t2≤t1；l最小值=3×t2（5mm≤t2≤20mm，l最小为50mm）；

图12　搭接焊缝最小搭接尺寸

4.2.3.12对接焊缝

焊缝质量等级为CPA及CPB的焊缝，应在其始端和终端采用引弧和收弧板，见图13。

对于其它对接焊缝，可以使用引弧和收弧板以防止焊道开始处出现未焊透现象和在结束时出现焊接裂纹。

引弧和收弧板应在技术图样上进行标注。

图13　对接焊缝引弧和收弧板实示例

4.2.3.13有拘束的接头

冷裂纹和热裂纹是造成很多故障的主要原因。

设计人员应注意：

拘束焊缝（残余应力）容易造成冷热两种裂纹的进一步扩大。

由拘束引起的焊接接头残余应力增加会导致产生冷裂纹及热裂纹。

应当避免下面几种特定的组件，因为其残余应力可导致这类问题的发生：

——在厚钢板上焊接圆钢或厚壁管材时，焊缝无法在某个方向上收缩，如图14（a）；

——焊接小型厚钢板（加强板）时，会保持原有形状，如图14（b）；

——焊接筋板到厚壁钢管内时，会保持原有形状,如图14（c）；

——焊接两个刚性连接部件时，会保持部件原有形状。