過程設備焊接結構

前言

　　隨著過程工業(yè)的快速發(fā)展，過程設備的應用越來越廣泛。過程設備中的承壓設備數(shù)量多，且基本都是焊接結構。由于在復雜苛刻的操作環(huán)境（高溫或低溫、高壓或真空、腐蝕、毒性、易燃易爆）條件下工作，過程設備具有一定的危險性和危害性。工程實際中屬于特種設備的壓力容器經(jīng)常出現(xiàn)斷裂和爆炸事故，而且很多事故的主要原因出在焊接接頭上。因此，過程設備焊接結構的合理設計、焊接質(zhì)量的控制，是過程設備乃至整個過程工業(yè)安全運行的重要保證?！　”緯诰帉懼凶裱芮薪Y合過程工業(yè)實際、過程設備及其焊接結構的最新發(fā)展趨勢，展現(xiàn)學科發(fā)展前沿的原則，力求能全面反映和應用過程設備焊接結構的基本理論和工程應用方法、新標準規(guī)范和最新科研成果?！　∪珪卜譃?章。第1章緒論，介紹了過程設備焊接結構的應用特點和基本要求，以及焊接技術的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢；第2章焊接接頭、焊接溫度場與焊接規(guī)范，介紹了焊接接頭的形式與特點，焊接溫度場和焊接規(guī)范對焊縫成型的影響，以及焊接接頭的標注方法；第3章焊接變形與應力，主要介紹焊接變形和應力的分類及其在不同拘束條件下隨著時間的變化規(guī)律；第4章焊接殘余變形和應力及其控制方法，分析了不同接頭形式的殘余變形和應力的影響因素及分布規(guī)律，介紹了預防和消除焊接殘余變形與應力的方法；第5章焊接接頭的靜載強度計算，介紹了應力集中對焊接結構強度的影響和焊接接頭強度計算的方法；第6章焊接結構的斷裂失效與防治，簡要分析了焊接接頭的脆性斷裂、疲勞斷裂以及應力腐蝕斷裂的失效機理，并給出了相應的防治方法；第7章過程設備常用金屬材料的焊接，介紹了過程設備常用材料的焊接性以及相應的焊接工藝要點，本章貼近工程實際，應用性強；第8章過程設備典型焊接結構設計，介紹了壓力容器焊接接頭的分類方法和常用典型焊接結構設計方法與實例，是對前面章節(jié)所述焊接結構設計理論與方法的綜合應用。

內(nèi)容概要

　　《過程設備焊接結構》以過程設備及其焊接結構的基礎理論和工程應用方法為主要內(nèi)容，全書共分8章。第1、2章介紹過程設備焊接結構的特點，焊接接頭、焊接溫度場以及焊接規(guī)范的基本概念和描述方法；第3～5章分別介紹焊接變形與應力產(chǎn)生的機理、控制方法和焊接接頭的靜載強度計算方法；第6～8章介紹過程設備焊接結構的失效方式、控制方法以及常用材料及典型焊接結構的實例和設計方法。　　《過程設備焊接結構》可作為機械類及過程裝備與控制工程專業(yè)高年級本科生的教材，也可供有關科學研究人員和工程技術人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論1．1 過程設備的應用特點及基本要求1．2 焊接結構的應用1．3 焊接結構的性能與特點1．3．1 焊接結構的性能1．3．2 焊接結構的優(yōu)點1．3．3 焊接結構的缺點1．4 焊接技術及其發(fā)展1．4．1 常用的焊接方法1．4．2 焊接技術的發(fā)展歷程1．4．3 現(xiàn)代焊接技術的任務與展望第2章 焊接接頭、焊接溫度場與焊接規(guī)范2．1 焊接接頭和焊接過程及其特點2．1．1 焊接接頭2．1．2 焊接過程及其特點2．1．3 焊接冶金過程及其特點2．1．4 焊接熱循環(huán)及其對接頭組織的影響2．2 焊接溫度場2．2．1 電弧焊電弧對金屬的加熱2．2．2 焊接溫度場及其分類2．2．3 焊接溫度場的影響因素2．3 焊接規(guī)范的選擇2．3．1 手工電弧焊焊接規(guī)范2．3．2 埋弧自動焊焊接規(guī)范2．3．3 氣體保護焊焊接規(guī)范2．3．4 電渣焊焊接規(guī)范2．4 焊接規(guī)范對焊縫形狀的影響2．4．1 焊縫形狀特征2．4．2 焊接規(guī)范對焊縫形狀的影響2．5 焊接接頭形式及焊縫代號2．5．1 焊接接頭形式及特點2．5．2 焊縫代號及標注方法思考題第3章 焊接變形與應力3．1 焊接應力與變形的基本概念3．1．1 焊接應力及其分類3．1．2 焊接變形及其分類3．2 桿件在均勻加熱和冷卻過程中的變形和應力3．2．1 簡化假定3．2．2 不同拘束條件下桿件均勻加熱和冷卻時的變形和應力3．3 長板條在不均勻溫度場的變形和應力3．3．1 補充假定3．3．2 長板條對稱加熱的變形和應力3．3．3 長板條非對稱加熱的變形和應力思考題第4章 焊接殘余變形和應力及其控制方法4．1 常見焊接殘余變形4．1．1 縱向收縮變形及其產(chǎn)生的彎曲變形4．1．2 橫向收縮變形及其產(chǎn)生的撓曲變形4．1．3 角變形4．1．4 波浪變形4．1．5 錯邊變形4．2 預防和矯正焊接殘余變形的方法4．2．1 預防焊接殘余變形的方法4．2．2 矯正焊接殘余變形的方法4．3 焊接殘余應力4．3．1 焊接殘余應力的分布4．3．2 焊接殘余應力的影響4．4 焊接殘余應力的調(diào)節(jié)及消除方法4．4．1 調(diào)節(jié)殘余應力的方法4．4．2 消除殘余應力的措施4．5 焊接殘余應力的測定4．5．1 應力釋放法4．5．2 x射線衍射法思考題第5章 焊接接頭的靜載強度計算5．1 焊接接頭的應力集中和接頭形式選擇5．1．1 應力集中的概念5．1．2 焊接接頭中存在應力集中的影響因素5．1．3 焊接接頭形式的選擇5．2 電弧焊焊接接頭的應力分布5．2．1 對接接頭的應力分布5．2．2 T(十字)形接頭的應力分布5．2．3 搭接接頭的應力分布5．2．4 點焊接頭的應力分布5．3 焊縫的靜載強度計算5．3．1 焊縫接頭強度計算的假設5．3．2 電弧焊焊接接頭的靜載強度計算5．4 母材及焊縫的許用應力思考題第6章 焊接結構的斷裂失效與防治6．1 焊接結構斷裂失效的分類及危害6．1．1 焊接結構斷裂失效的分類及危害6．1．2 壓力容器斷裂破壞典型案例分析6．2 焊接結構脆性斷裂及其防治方法6．2．1 焊接結構脆性斷裂的原因6．2．2 焊接結構脆性斷裂的防治方法6．3 焊接結構疲勞斷裂及其防治方法6．3．1 焊接結構疲勞斷裂的原因和影響因素6．3．2 提高焊接結構疲勞強度的方法6．4 焊接結構應力腐蝕斷裂及其防治方法6．4．1 應力腐蝕裂紋產(chǎn)生的機理和影響因素6．4．2 防止和控制焊接結構產(chǎn)生應力腐蝕的措施思考題第7章 過程設備常用金屬材料的焊接7．1 常用金屬材料的焊接性及其評定方法7．1．1 影響金屬材料焊接性的主要因素7．1．2 工藝焊接性的評定方法7．2 普通低合金鋼的焊接7．2．1 普低鋼的分類與焊接性7．2．2 普低鋼的焊接7．2．3 耐腐蝕低合金鋼的焊接7．3 低、中碳鋼的焊接7．3．1 低碳鋼的焊接7．3．2 中碳鋼的焊接7．4 不銹鋼的焊接7．4．1 不銹鋼的分類與性能7．4．2 奧氏體不銹鋼的焊接7．4．3 鐵素體不銹鋼的焊接7．4．4 馬氏體不銹鋼的焊接7．4．5 奧氏體一鐵素體雙相鋼的焊接7．5 有色金屬的焊接7．5．1 鋁及其合金的焊接7．5．2 鈦及其合金的焊接7．5．3 鎳及其耐蝕合金的焊接7．6 低溫用鋼的焊接7．7 低合金珠光體耐熱鋼的焊接7．8 異種鋼的焊接7．8．1 奧氏體鋼與珠光體鋼的焊接7．8. 2 奧氏體鋼與鐵素體鋼和馬氏體鋼的焊接7．8．3 不同強度級別珠光體鋼的焊接7．8．4 復合鋼板的焊接思考題第8章 過程設備典型焊接結構設計8．1 過程設備焊接結構設計要求8．1．1 總的設計要求8．1．2 焊接接頭的設計8．1．3 焊接結構設計的步驟與內(nèi)容8．2 壓力容器焊縫形式及分類8．2．1 壓力容器焊接接頭形式8．2．2 壓力容器焊縫分類8．2．3 不同類別接頭的探傷及要求8．3 過程設備常用焊接結構8．3．1 容器主體的焊接接頭8．3．2 接管與殼體的焊接接頭8．3．3 凸緣與管嘴的焊接接頭8．3．4 接管與法蘭的焊接接頭8．3．5 管板與簡體及管子的焊接接頭8．3．6 筒體與夾套連接的焊接結構8．3．7 容器支座與主體的連接8．3．8 多層容器的焊接結構8．3．9 大型儲罐的焊接結構8．4 壓力容器典型焊接技術實例8．4．1 薄壁容器的焊接8．4．2 厚壁容器的焊接思考題附錄1 過程設備焊接結構常用網(wǎng)址附錄2 過程設備焊接結構名詞中英文對照參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.3.3焊接結構的缺點　　任何事物都有兩面性，焊接結構也有其不容忽視的缺點，主要有如下幾點?！　。?）結構止裂性能差　　與鉚接、螺紋連接等機械連接形成的結構相比，焊接結構所特有的整體性和高剛度使其自身的止裂性能差。焊接結構一旦有裂紋形成并擴展，就很難被止住，而鉚接結構中，如果有裂紋產(chǎn)生并擴展時，裂紋擴展到鉚釘孔處便終止，鉚接接頭起到限制裂紋擴展的作用。因而在一些重要的結構中，常用機械連接接頭作為止裂件。　?。?）焊接應力與變形　　形成焊接接頭的過程中，由于局部高溫加熱會引起較復雜的瞬態(tài)熱應力和熱變形，最后導致焊接結構中存在焊接殘余應力和變形。若加熱時產(chǎn)生較大的拉伸應力會導致焊接裂紋或開裂。有時存在于焊縫、近縫區(qū)的殘余拉應力值競高達材料的屈服強度值，會大大降低結構的承載能力。焊接殘余應力的存在，對焊接結構的強度、剛度、、抗脆斷性能、抗疲勞性能、耐腐蝕性能、尺寸精度及穩(wěn)定性均有顯著的影響?！　。?）接頭性能不均勻　　焊接接頭是典型的組織性能不均勻體。焊縫、熱影響區(qū)和母材之間的強度和韌性存在嚴重的不均勻性，近縫區(qū)內(nèi)受到較大溫差所引起的熱循環(huán)作用，會導致接頭上出現(xiàn)化學成分、金相組織的不均勻，由于存在焊接殘余應力和變形，且接頭上會出現(xiàn)一定程度的應力集中現(xiàn)象，焊接結構中還可能出現(xiàn)幾何和力學性能的不均勻。這種性能的不均勻?qū)φ麄€結構的強度和斷裂行為有顯著的影響，是影響焊接結構總體性能的重要因素?！　。?）應力集中　　焊接結構的應力集中主要包括焊接接頭區(qū)的焊趾、焊根及焊接缺陷產(chǎn)生的應力集中和結構截面形狀或尺寸突變造成的應力集中。如果在結構截面突變處設置焊接接頭，則應力集中會更加嚴重。焊接結構的整體性使其具有良好的密封性，但同時由于整體性使結構的剛性增大，也增大了結構對應力集中的敏感性。應力集中系數(shù)高的部位往往是整個結構的最薄弱環(huán)節(jié)，應力集中對結構的脆性斷裂和疲勞強度有很大影響?！　。?）焊接缺陷　　焊接過程的快速加熱和冷卻使焊接接頭的局部材料在極不平衡的條件下經(jīng)歷熔化、凝固及固態(tài)相變等過程，焊接區(qū)常常會產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾渣、咬邊和未焊透等焊接缺陷，尤其對于有些焊接性較差的材料，如高強度鋼等在焊接中極易出現(xiàn)焊接裂紋，且有較高的缺口敏感性。焊接缺陷往往是焊接結構破壞的根源。

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