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1、第七章 典型焊接结构的生产工艺 焊接结构的品种繁多，应用广泛，本章主要介绍起重机桥架、压力容器和船舶等典型焊接产品的结构、制造难点、技术关键及生产工艺。第一节 桥式起重机桥架的生产工艺 起重机的结构形式多种多样，如桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、汽车起重机等。其中，以桥式起重机应用最广，其结构的制造技术具有典型性。一、桥式起重机桥架的组成 桥式起重机桥架的结构如图所示，它主要由主梁、栏杆、端梁、走台、轨道及操纵室组成。桥架常见的结构形式1、中轨箱形梁桥架：由两根主梁和两根端梁组成。主梁外侧分别设有走台，轨道放在梁的中心线上，小车载荷依靠主梁上翼板和肋板来传递。结构工艺性好，主梁、端梁等部件
2、可采用自动焊接，生产率高，但变形量大。2、偏轨箱形梁桥架：由两根主梁和两根端梁组成。小车轨道安装在上翼板边缘主腹板处，载荷直接作用在主腹板上。为宽主梁形式，依靠加宽主梁增加桥架的水平刚度，可省掉走台，变形量小。3、偏轨空腹箱形梁桥架：结构与偏轨箱形梁基本相似，只是副腹板开有许多矩形孔洞，自重减轻，加强通风散热，便于内部维修，但制造较为麻烦。4、箱形单主梁桥架：由一根宽翼缘偏轨箱形主梁与端梁不在对称中心连接，以增大桥架的抗倾翻力矩能力。小车偏跨在主梁一侧使主梁受偏心载荷，最大轮压作用在主腹板顶面的轨道上，主梁上要设置一到两根支承小车反滚轮的轨道。该桥架制造成本低，主要用于起重量较大、跨度较大的门
3、式起重机。二、桥架主要部件的结构特点及技术标准1、主梁下翼板肋板腹板上翼板主梁的组成：由左右腹板、上下翼板及长、短肋板组成。技术要求如下：1）上拱度：fk=L/700L/1000（L为主梁的跨度）2）旁弯：fb=L/1500L/2000（L为主梁的跨度）3）腹板波浪变形：在受压区4）上翼板水平度：c B/2505）腹板垂直度：a H/2006）肋板之间距离公差：5mm2、端梁按照受载情况分为两类：1）端梁受有主梁的最大支承压力，即端梁上作用有垂直载荷。2）端梁没有垂直载荷，只起联系主梁的作用，它在垂直平面几乎不受力，在水平面内仍属刚性连接并受弯矩的作用。连接方式：依据桥架宽度和运输条件，在端梁
4、上设置一个或两个安装接头，接头处采用高强度螺栓连接板。技术要求1）盖板水平倾斜： b B/2502）腹板垂直偏斜： h H/250mm4）同一端梁两端弯板高低差： 5mm5）同一车轮两弯板高低差： g 2mm3、小车轨道 起重机轨道有四种：方钢、铁路钢轨、型钢轨和特殊钢轨。轨道安装的安装方法：1）焊接压板2）螺栓压板小车轨道安装时应满足下列要求：1）小车轨道的高低差c： 当轨距T， c 5mm ；2）轨距偏差为5mm；3）轨道的局部弯曲，在任意2m范围内不大于1mm。三、主梁的制造工艺要点1）拼板对接焊2）肋板的制造3）腹板上挠度的制备4）装焊形梁5）下翼板的装配6）主梁纵缝的焊接7）主梁的矫
5、正1、拼板对接焊工艺根据板厚的不同，对接焊工艺有：1）开坡口双面焊条电弧焊2）一面焊条电弧焊，另一面埋弧焊3）双面埋弧焊4）气体保护焊5）单面焊双面成形埋弧焊 翼板与腹板的拼接接头不应布置在同一截面上，错开距离不得小于200mm；同时，翼板及腹板的拼板接头不应安排在梁的中心附近，一般应离中心2m以上。2、肋板的制造 肋板是一个长方形，长肋板中间开有减轻孔。短肋板用整料制造，长肋板可用整料制作，也可用零料拼接。 要求肋板宽度差不能太大，只能为1mm左右，肋板的四个角应保证90度，尤其是肋板与上盖板接触处的两个角更应严格保证直角。3、腹板上挠度的制备 考虑主梁的自重和焊接变形的影响，为满足技术规定
6、的主梁上挠要求，腹板应预制出数值大于技术的上挠度，一般跨中上挠度的预制值fm可取（1/3501/450）L。目前，上挠曲线主要有二次抛物线、正弦曲线以及四次函数曲线等。 国内的起重机制造一般采用二次抛物线上挠计算法。 上挠度的制备方法多采用先划线后气割，切出相应的曲线形状。在专业生产时，也可采用靠模气割。4、装焊形梁1）装肋板：采用划线定位的方式。2）焊接肋板与上翼板焊缝：翼板未预制旁弯，应由外侧向内侧焊（a）；如翼板预制旁弯，焊接方向如图（b）所示。ab外侧外侧 腹板装好后，即应进行肋板与腹板的焊接。焊前应检查变形情况以确定焊接顺序。如旁弯过大，应先焊外腹板焊缝；如旁弯不足，应先焊内腹板焊缝
7、。 对形梁内壁的所有焊缝，就国内而言，大多还是采用焊条电弧焊。较理想的是用CO2气体保护焊，以减小变形，提高生产效率。为使形梁的弯曲变形均匀，应沿梁的长度方向由偶数焊工对称施焊。焊接顺序及焊接方向5、下翼板的装配 下翼板的装配关系到主梁最后的成形质量。装配时先在下翼板上划出腹板的位置线，将形梁吊装在下翼板上，两端用双头螺杆将其压紧固定，然后用水平仪和线锤检验梁中部和两端的水平和垂直度及拱度，如有倾斜或扭曲时，用双头螺杆单边拉紧。 下翼板与腹板的间隙应不大于1mm，定位焊时应从中间向两端同时进行。主梁两端弯板处的下翼 板可借助起重机的拉力进行装配定位焊。6、主梁纵缝的焊接 主梁有四条纵缝，尽量采
8、用埋弧焊焊接。焊接顺序视梁的拱度和旁弯的情况而定。当拱度不够时，应先焊下翼板左右两条纵缝；挠度过大时，应先焊上翼板左右两条纵缝。7、主梁的矫正 箱形主梁装焊完毕后应进行检查，每根箱形梁在制造时均应达到技术条件的要求，如果变形量超过了规定值，应进行矫正。矫正时，应根据变形情况采用火焰矫正法，选择好加热的部位与加热方式进行矫正。四、端梁的制造工艺要点（1）备料：上、下翼板、腹板、肋板及两端的弯板。（2）装焊：1）将肋板与上翼板装配并焊接。2）装配两腹板并定位。3）装弯板，并且水平尺检查弯板的水平度，并调节两端弯板的高度公差在规定范围内。4）进行端梁内壁焊缝的焊接，先焊外腹板与肋板、弯板的焊缝，再焊
9、内腹板与肋板、弯板的焊缝。5）装配下翼板并定位。6）焊接端梁的四条纵焊缝，并且应先焊下翼板与腹板的纵缝。图7-17 端梁安装的接头形式a)连接板连接 b)角钢连接五、桥架的装配与焊接工艺1、桥架装焊工艺的选择（1）作业场地的选择（2）垫架位置的选择（3）桥架的组装基准（4）桥架的装焊顺序2、桥架组装焊接的工艺要点（1）组装主、端梁（2）组装焊接走台（3）组装焊接小车轨道第二节 压力容器的生产工艺一、压力容器的基本知识 压力容器是能承受一定压力作用的密闭容器，它主要用于石油化工、能源工业、科研和军事工业等方面；同时在民用工业领域也得到了广泛应用，如煤气或液化石油气罐、各种蓄能器、换热器、分离器以
10、及大型管道工程等。1、压力容器的分类 （1）按设计压力划分 可分为四个承受等级低压容器（代号中压容器（代号 p11MPa高压容器（代号H） 10MPa p100MPa超高压容器（代号U） p 100MPa（2）按综合因素划分类容器； 类容器； 类容器2、压力容器的结构特点以圆柱形容器为例（1）筒体 当筒体直径较小时（小于500mm）时，可用无缝钢管制作。当筒体直径较大时，筒体用钢板卷制或压制后焊接而成。（2）封头1）凸形封头：椭圆形封头、碟形封头、无折边球面封头和半球形封头。三、高压压力容器的制造工艺1、球形容器的结构形式 球形容器一般称做球罐，它主要用来储存有压力的气体或液体。 球罐按其瓣片
11、形状分为橘瓣式、足球瓣式及混合式。橘瓣式 橘瓣式球罐按直径大小和钢板尺寸分为三带、四带、五带和七带橘瓣式球罐。足球瓣式 优点：所有瓣片的形状、尺寸都一样，材料利用率高，下米和切割比较方便，但大小受钢板规格的限制。混合式 混合式球罐的中部用橘瓣式、上极和下极使用足球瓣式，常用于较大型球罐。2、球罐的技术条件及其分析 球罐的各球瓣下料、坡口、装配精度等尺寸均要确保质量，这是保证球罐质量的先决条件。 由于工作介质和压力、环境的要求，且返修困难，故焊接质量要严格控制，要保证受压均匀。 焊接变形也要严格控制，这必须有合适的工夹具来配合及采用正确的装焊顺序。3、球罐的制造工艺1）瓣片的制造2）支柱的制造3
12、）球罐的装焊支柱组合吊装赤道板赤道纵缝焊接装里外脚手吊装上温带板吊装下温带板吊装赤道板下温带纵缝焊接下极板安装赤道下环缝焊接上温带纵缝焊接赤道上环缝焊接上极板安装上极板环缝焊接下极板环缝焊接气密性试验射线、磁粉探伤水压试验磁粉探伤热处理涂装包保温层交货4）球罐的整体热处理第三节 船舶结构的焊接工艺一、船舶结构的类型及特点1、船舶板架结构的类型及使用范围1）纵骨架式：板架中纵向构件较密，间距较小，而横向构件较稀，间距较大；用于大型油船的船体，大中型货船的甲板和船底，军用船舶的船体。2）横骨架式：板架中横向构件较密，间距小而纵向构件较稀，间距大。用于小型船舶的船体，中型船舶的弦侧、甲板和民船的首尾
13、部。3）混合骨架式：板架中纵、横向构件的密度和间距相差不多，除特种船舶外，很少使用。2、船体结构的特点1）零部件数量多。2）结构复杂、刚度大。3）钢材的加工量和焊接工作量大。三、整体造船中的焊接工艺 整体造船法就是直接在船台上由下至上，由里至外先铺全船的龙骨底板，然后在龙骨底板上架设全船的肋骨框架，舱壁等纵横构架，最后将船板、甲板等安装于构架上，待全部装配工作基本完成后，才进行主船体结构的焊接工作。 分段造船是由两个或两个以上零件装焊成而的部件和零件组合而成。它可分为平面分段、半立体分段和立体段三种。平面分段有隔舱、甲板、舷侧分段等；立体分段有双重底、边水舱等；半立体分段介于二者之间。如甲板带舷部、舷部带隔舱、甲板带围壁及上层建筑等。整体造船法的焊接工艺1）先焊纵横构架对接焊缝，再焊船壳板及甲板的对接焊缝，最后焊接构架与船壳板及甲板的连接角焊缝。2）船壳板的对接焊缝应先焊船内一面，然后外面碳弧气刨扣槽封底焊。甲板对接焊缝可先焊船内一面，背面刨槽进行平对接封底焊或采用埋弧焊。也可以采用外面先平对接焊，船内采用刨槽仰焊封底。3）
