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2 .换热设备焊接结构设计要求及原则 2.1 总的设计要求
总的设计要求：结构的整体和各部分在使用过程中不应产生失效（弹性 失效、塑性失效及断裂等），并达到所要求的使用性能。
结构所要求的使用性能决定于以下因素：载荷的大小和种类、使用温度、 使用环境以及由这些条件相应确定的设计原则。设计过程中，依据操作 载荷的大小和种类，准确分析结构各部分在操作条件下的应力，确定合 理、经济的结构方案，以满足结构的各项设计要求。
焊缝深度δ (mm)
≤12 12＜δ≤25 25＜δ≤50
50＜δ
表3-2 焊缝余高h
手工焊
0~1.5 0~2.5 0~3 0~4
焊缝余高(h) (mm)
自动焊
0~4 0~4 0~4 0~4
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4) 角焊缝的焊脚K
C、D类焊缝在图样无规定时，取焊件中较薄者之厚度。补强圈的焊脚， 当补强圈的厚度大于8mm时，K等于补强圈厚度的70％，且不小于8mm。
果对100％探伤的，I级为合格；局部探伤的，Ⅱ级为合格。 公称直径小于250mm，且壁厚小于等于28mm时仅做表面无损检测（磁
粉或着色），其合格级别为JB4730规定的I级。 注：进行100％无损检测或局部无损检测由标准：GB150、GB151等规
定。 2) 对口错边量b和棱角度E 对口错边量b直接导致结构不连续影响容器的应力分布均匀性。而错边 量b对应力分布的影响，主要取决于b与板厚δ之比b/δ，考虑工艺实现的 可能性，我国标准参照ASMEⅧ-1，按δ的不同，确定b的允许值，且A类 焊缝严于B类焊缝。详见图3-2和表3-1。
换热设备典型焊接结构设计分析
二OO五年十一月四日
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主要内容：
换热设备焊接结构的重要性 换热设备焊接结构设计要求及原则 压力容器焊缝形式及分类 换热设备典型焊接结构 结束语
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1、换热设备焊接结构的重要性
换热设备的一大特点是压力容器数量多，操作条件复杂，具有爆炸危险， 而且一旦爆炸，危害极大。事实证明，换热设备的断裂和爆炸事故，大 多源于其上的焊接接头。因此，良好的焊接结构设计与制造，是确保换 热设备安全、可靠运行的关键。
劣势：余高h本身相当于局部形状突变，会产生应力集中，可能成为发 生疲劳断裂，脆断的根源。
根据余高h对疲劳强度影响的试验表明，裂纹均从余高边缘产生，内壁 焊缝余高打磨加工的比保留余高的疲劳强度高2.1~2.5倍。目前，国外的 标准除了日本《压力容器构造规范》外，多数标准允许—定尺寸的余高， 我国标准据国内制造工艺、工装水平，规定见表3-2。
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3.3 对不钢制压力容器》对分类不同的焊缝有不同的规定要求： 1) 探伤方法和合格等级 A、B类焊缝的射线探伤按JB4730《压力容器无损检测》进行，检查结
果对100％探伤的，II 级的为合格；局部探伤的III级为合格。 A、B类焊缝超声波探伤按JB4730《压力容器无损检测》进行，检查结
焊接结构的好坏，决定于结构的焊接接头实际性能能否较好地达到所要 求的性能要求。焊接结构的设计与材料及加工方法有关。为提高焊接结 构的可靠性，重要的是从设计、材料、加工等各方面综合考虑，使焊接 接头满足要求。
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2.2 焊接接头的设计原则
焊接接头的设计应遵循以下原则： 1) 合理选择接头型式。 2) 焊缝填充金属应尽量少。 3) 合理选择坡口角度、钝边高和根部间隙等结构尺寸，使之有利于坡口
加工和焊透，以最大限度地减少焊接缺陷。 4) 按等强度要求，接头的强度应不低于母材标准规定的强度下限值。 5) 焊缝外形应尽量连续、圆滑过渡，以减少应力集中。
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3.压力容器焊缝形式及分类 3.1 压力容器焊接接头形式
换热设备的结构型式是多种多样的，换热器壳体符合压力容器要求的制造 要求最高，其基本主体的构成多为圆柱形、圆锥形、球形的壳体，这些壳 体与封头、接管、法兰、支座、密封元件的组合，构成一种典型的焊接结 构。 压力容器中，焊接接头主要形式有：对接、角接、搭接接头。 1）对接 容器的主体、筒体与封头等重要部位的连接均采用对接接头，
A类焊缝：筒节的拼接纵缝、封头瓣片拼接缝、筒节与半球封头的环缝， 嵌入式接管与圆筒、封头的对接缝等。
B类焊缝：筒节的环缝，锥形封头小端与接管连接的焊缝等。 C类焊缝：法兰、平封头、管板等与壳体、接管连接的焊缝等。 D类焊缝：接管、人孔、凸缘等与壳体连接的焊缝。
图3-1 压力容器焊缝分类
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图3-2
图3-3
复合钢板的对口错边量b不大于复层板厚度的50%，且不大于2mm。见图3-3。
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3) 焊缝余高h（要过程不要结果）
优势：压力容器的焊缝多为多层焊（电渣焊除外），下一层焊缝对上一 层起保温、缓冷的作用，可使焊接残余应力下降，改善组织性能，而余 高h对最后一层焊缝有上述作用，所以h是工艺需要的。
因对接接头受力比较均匀，强度可达到与母材相等。 2）角接 管接头与壳体的连接多用角接头。 3）搭接 搭接接头主要用于非受压部件与受压壳体的连接。鞍座，裙座，
补强圈等。
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3.2 压力容器焊缝分类
按GB150-1998《钢制压力容器》，对于温度 t ≥20℃的钢制单层、多层包 扎、热套压力容器的焊缝，按其所在的位置，分为A、B、C、D四类。 如图3-1所示。举例1； 举例2.
换热设备的焊接结构是由：筒体、封头、接管、法兰、管板及换热管等 基本构件通过焊接接头（或胀接）连接成的整体。该整体构成换热设备 的重要组成部分。因此，掌握好这些基本构件和焊接接头的设计，对进 行换热设备的整体设计至关重要。
合理的设计可以减轻设备重量，节约金属，提高经济效益。例如：薄管 板与常规厚管板设计比较。
5) 焊缝间距
相邻筒体的A类焊缝间的距离，封头上A类焊缝端点与相邻筒体的A类焊 缝间的距离均应大于等于3δn，且大于100mm。
公司要求：200-300mm。在符合标准要求的情况下，尽量小，以利于接 管开孔（不至于开到焊缝上）。