第四章-船体结构的焊缝设计.pptx

船体结构的焊缝设计1.一般要求1.1 本节适用于本篇规定的船体结构和构件的焊缝设计，特殊结构应另行考虑。船体结构的焊接工艺应符合本规范的其它有关规定。1.2 船体各种焊接结构上的焊缝，应避免布置在应力集中区域，在结构剖面突变处应有足够的过渡区域，尽量避免焊缝过分集中。1.3 船体结构中的平行焊缝应保持一定的距离，对接缝之间的平行距离应不小于80mm，且尽量避免尖角相交；对接焊缝与角焊缝之间的平行距离应不小于30mm。1.4 外板、甲板的端接缝不应直接布置在大开口的角隅处和上层建筑的端部，外板和内底板的端接缝不应直接布置在主机座两端。此类接缝距离上述规定横边应不小于500mm。1.5 船体主要结构的连接，可以采用对接焊，也可以采用搭接焊。除另有规定者外，船体外板、甲板、内底板、舱壁板。舱口围板之间的连接应采用对接焊。1.6 船体结构主要构件焊接的细节，包括焊缝形式和尺寸，应在提交审核的图纸上或焊接规格明细表中清楚标明。2.焊接材料 2.1 船体结构所用的焊接材料应满足第三章的规定。所选用的焊接材料的级别应与船体结构用的材料级别相适应，并应符合表4.1的规定。当被焊接的两块母材的材料级别不同时，除在应力集中区域内应选用较高级别的焊接材料外，一般可选用与较低级别母材相适应的焊接材料。不同材质的母材相连接时其焊接工艺规程应经本社认可。焊接材料级别船体结构钢材级别焊接材料级别船体结构钢材级别1A1YA32、A362A、B、D2YA32、A36、D32、D363A、B、D、E3YA32、A36、D32、D36、E32、E36 2.2 下列钢质船舶构件和结构焊接时应采用低氢型焊接材料：（1）船体大合拢时的环形焊缝；（2）起重桅柱、吊货杆、吊艇架、拖钩架、尾轴架、油船上的系缆桩等以及与其相连接的构件的焊缝；（3）主机功率大于或等于220KW的基座及其相连接的构件。2.3 船长大于或等于30m船舶的强力甲板下使用沸腾钢的焊接，应采用低氢型焊接材料，其焊接工艺应进行试验并经本社认可。根据焊条药皮的性质不同，焊条可以分为酸性焊根据焊条药皮的性质不同，焊条可以分为酸性焊条和碱性焊条两大类：条和碱性焊条两大类：药皮中含有多量酸性氧化物（TiO2、SiO2 等）的焊条称为酸性焊条。药皮中含有多量碱性氧化物（CaO、Na2O等）的称为碱性焊条。酸性焊条能交直流两用，焊接工艺性能较好，但焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较差，适用于一般低碳钢和强度较低的低合金结构钢的焊接，是应用最广的焊条。碱性焊条脱硫、脱磷能力强，药皮有去氢作用。焊接接头含氢量很低，故又称为低氢型焊条。碱性焊条的焊缝具有良好的抗裂性和力学性能，但工艺性能较差，一般用直流电源施焊，主要用于重要结构（如锅炉、压力容器和合金结构钢等）的焊接。3.对接与搭接焊缝 3.1 不同厚度钢板进行对接时，其厚度差大于或等于4mm，则应将较厚的边缘削斜，使其均匀过渡，削斜宽度应不小于厚度差的4倍。3.2 搭接接头的焊缝尺寸应满足本表4.2所列1级焊缝的要求，搭接宽度b应不小于按下式计算所得之值：b=2t+15mm式中：t搭接接头中较薄板的厚度，mm。3.3 型钢骨材用搭接焊时，两侧的角焊缝须连续并包角。油船舷侧结构不宜采用搭接。4.塞焊与点焊 4.1 圆孔塞焊应按图4.1所示尺寸开孔。圆孔塞焊的间距应不大于10倍圆孔直径。4.2 长孔塞焊应按图4.2所示，长孔塞焊的开孔长度l应不小于75mm，孔的宽度应不小于板厚的2倍，孔端部呈半圆形。孔的间距应不大于长孔长度的2倍。通常长孔塞焊时不必在孔内塞满焊肉。图4.1 圆孔塞焊示意图 图4.2 长孔塞焊示意图 4.3 如双层底内不能进人操作，内底板的端接缝应位于实肋板面板上；内底板与实肋板及底纵桁的连接应采用圆孔塞焊。但油船内底板与实肋板及底桁的连接不允许采用塞焊。4.4 板厚小于4mm的次要结构，可采用单面或双面交错点焊。其直径d和点距l应符合图4.3的规定。图 4.3 次要结构点焊示意图5.填角焊缝5.1 板与板、板与型材的“T”形连接应采用填角焊缝。当构件承受高应力时，必须采用双面填角焊或全焊透角焊。全焊透角焊系指在角焊缝处必须开坡口的焊透角焊。5.2 角焊缝分为4级，各级别的形式和K值，根据相构件中较薄板的厚度按表4.2选取。5.3 船体各主要结构连接所使用角焊缝级别按表4.3选取。虽然强度计算的公式表明，角焊缝的强度与焊脚K、焊缝长度L成正比。但是在满足工艺、结构及承载要求的条件下，应尽量减少K的尺寸，因为增大K，将会增加热影响区宽度和增加应力集中，降低动载和低温条件下结构的承载能力。因此，应减少K而增加L更为合适。焊脚高度K一般为3-20mm，且不大于板厚。5.5 凡板厚超过12mm及本节表4.3中未规定的焊接部件的焊缝尺寸，可按表4.4的规定选取。利用该表中所列焊脚高度的焊缝，对于非水密结构采用单面连续焊（或者相当的双面交错断续焊或并列断续焊）；对于水密结构应采用双面连续焊。板厚（mm）33.545678910121416焊脚高度（mm）22.533.544.5555.566.57 5.6 凡焊缝长度在300mm以内者，则一律采用连续焊。肘板与板或构件的焊接，采用双面连续焊，焊脚以1级焊缝为准，设备和甲板机械下构件的角焊缝，在加强区域内应为双面连续焊。图4.4 对称角焊缝示意图5.7 各种结构若采用断续焊或单面连续焊时，则构件的端部应按下述规定进行双面连续的加强焊：（1）骨材的端部，应为连续包角焊，其包角焊缝的长度应为骨材的高度或不小于75mm，取其大者；（2）纵骨切断处端部削斜时，其加强焊长度应不小于1个肋距；（3）骨材端部削斜时，其加强焊长度应不小于削斜长度，骨材端部以焊接固定时，其加强焊长度应不下于骨材高度；（4）各种构件的切口、切角、开孔（如流水孔、透气孔等）的两端，应按下述规定进行包角焊：当板厚大于12mm时，包角焊长度应不小于75mm；当板厚小于或等于12mm时，包角焊长度应不小于50mm；（5）各种构件对接接头的两侧均应有一段对称的角焊缝，其长度不小于75mm。如图4.4所示。船体结构的焊缝设计1.一般要求 1.1 本节规定适用于一般船体结构和构件的焊缝设计。船体结构的焊接工艺应符合CCS材料与焊接规范的有关规定。1.2 船体结构的焊缝布置应考虑便于焊工施焊。施焊时焊缝位置尽可能采用平焊。1.3 船体各种焊接结构应避免将焊缝布置于应力集中区域。在结构剖面突变之处应有足够的过渡区域，尽量避免焊缝过分集中。1.4 船体主要结构中的平行焊缝应保持一定的距离。对接焊缝之间的平行距离应不小于100mm，且避免尖角相交；对接焊缝与角焊缝之间的平行距离应不小于50mm。1.5 船体外板、甲板、内底板级舱壁板等之间的连接，均应采用对接焊缝。1.6 船体板材的连接，特别是高负荷区域的板材一般不宜采用搭接焊缝。1.7 船体结构中，凡承受高应力的焊缝，应尽量避免采用固定垫板连接。1.8 船体结构下列部位的角焊缝应采用双面连续焊：（1）风雨密甲板和上层建筑外围壁边界的角焊缝，包括舱口围板、升降口和其他开口处；（2）液体舱、水密舱室的周界；（3）机座和机器支承结构的连接处；（4）尾尖舱内所有结构（包括舱壁扶强材）的角焊缝；（5）装载化学品和食用液体货舱内的所有角焊缝；（6）散货船的货舱内主肋骨及其上下肘板与舷侧外板、上下边舱的斜板之间的所有角焊缝；（7）液舱内所有搭接焊缝；（8）船首0.25L区域内，主要构件和次要构件与船底板连接处的所有角焊缝；（9）中桁材与龙骨板的连接角焊缝；（10）厨房、配膳室、浴室、厕所和蓄电池室等处的周界角焊缝；（11）船体所有主要、次要构件端部与板材连接的角焊缝和肘板端部与板材连接的搭接焊缝。（12）其他特殊结构、在高强度钢板上安装附件和连接件时的角接焊缝应特殊考虑。1.9 高强度钢角焊缝通常应为双面连续焊缝。1.10 船体结构主要构件焊接的细节，包括焊缝型式和尺寸，应清楚地标明在提交审核的图纸上。自动焊的使用范围应在图纸上注明。2.焊接材料焊接材料 2.1 船体结构所用的焊接材料应符合CCS材料与焊接规范及其修改通报的规定。所选用焊接材料的级别与船体结构用的钢级相适应，并符合表4.5的规定。焊接材料级别船体结构钢级ABDEFAH32DH32EH32FH32AH36BH36DH36EH36FH36DH40EH40FH4012341Y2Y3Y4Y2Y403Y404Y40 2.2 当不同强度的母材被焊接连接时，除在结构不连续处或应力集中区域内应选用较高强度等级较高强度等级的焊接材料外，一般可选用与较低强度级别较低强度级别的母材相适应的焊接材料。当母材的连接强度相同，韧性级别不同时，除结构受力情况复杂或施工条件恶劣者外，一般可选用与较低韧性级别较低韧性级别相适应的焊接材料。2.3 焊接下列船舶构件和结构时应采用低氢焊条：（1）船体大合拢时的环形对接缝和纵桁材对接缝；（2）具有冰区加强的船舶，船体外板端接缝和边接缝；（3）桅杆、吊货杆、吊艇架、系缆桩等承受强大载荷的舾装件及其所有承受高应力的零部件；（4）要求具有较大刚度的构件，如首框架、尾框架、尾轴架等，及其与外板和船体骨架的接缝；（5）主机基座及其相连接的构件。2.4 当焊接高强度钢或钢材碳当量大于0.41%时，建议采用低氢焊接材料。随着碳当量的增加，钢材的焊接性会变差，当碳当量值大于0.4%0.6%时，冷裂纹的敏感性将增大，焊接时需要采取预热，后热及用低氢型焊接材料施焊。碳当量越大可焊性越差 3.对接、搭接与塞焊焊缝 3.1 不同厚度钢板进行对接，其厚度大于或等于4mm时，应将后板的边缘削斜，使其均匀过渡，削斜的宽度应不小于厚度差的4倍。若其厚度差小于4mm时，可在焊缝宽度内使焊缝的外形均匀地过渡。3.2 若必需采用搭接焊缝时，两板的搭接宽度应为较薄板厚的34倍，但不必大于50mm。搭接表面应紧密贴合。搭接的两端应施以连续角焊。3.3 若外板与其内侧的型材腹板无法直接采用角焊缝进行连接时，可采用扁钢衬垫与构件腹板与外板之间，扁钢与外板的连续可用连续熔透焊缝或长孔塞焊。塞焊孔的长度应不小于90mm，孔的宽度应不小于板厚的2倍，孔的端部呈半圆形，孔的间距应不大于150mm。长孔塞焊通常不必在孔内填满焊肉。4 角接焊缝4.1 船体角焊缝通常应为双面焊接。4.2 船体角焊缝的尺寸，应符合下述要求：（1）角焊缝的焊喉厚度h按下式计算所得:（2）填角焊缝的焊脚高度K应不小于按下式计算所得之值：4.3“T”型角接中的竖板（如扶强材、纵骨等的腹板）厚度大于15mm，且大于平列板（如舱壁板、外板或甲板）的厚度时，其角接焊缝应为双面连续焊缝，且焊喉厚度h应不小于本节表4.4（2）的规定，并应不小于按下式计算所得之值 h=0.5Ctv h=0.2lth4.4 所有角焊缝的焊喉厚度，除本节4.2及4.3规定者外，应符合下列要求：（1）焊喉厚度的极限应符合表4.7（1）的规定；（2）焊喉厚度的最小值应符合表4.7（2）的规定。4.5 当船体构件采用间断角焊缝时，对下列部位在包角焊缝的规定长度内应采用双面连续角焊缝：（1）肘板趾端的包角焊缝长度应不小于连接骨材的高度，且不小于75mm；（2）型钢端部，特别是短型钢的端部削斜时，其包角焊缝的长度应不小于型钢的高度且不小于削斜长度；（3）各种构件的切口、切角和挖孔焊的端部处，以及其他构件的垂直交叉连接处的包角焊，当板厚大于12mm时，包角焊缝的长度应不小于75mm，板厚小于或等于12mm时，其包角焊缝长度应不小于50mm。4.6 当船体构件采用挖孔间断焊时，孔的亮度两端应呈圆弧形，并应光滑。但在下列位置处，不准开孔：（1）在肘板趾端的应力集中区域内；（2）与主支承构件相交时，其主肋骨、纵骨及扶强材等的相交处两侧至少各230mm区域内。4.7 当构件贯穿水密或油密舱壁时，舱壁上的贯穿孔应按有关标准要求设置密性补板，并应按图4.5（1）所示，在密性焊缝一侧的贯穿构件上切割一小半圆孔，从半圆孔到舱壁处应为包角双面连续焊缝，以确保舱壁的密性。邻接液舱的舱壁，为了防止危险气体或液体渗漏到相邻舱室内，在紧靠油气密或水密舱壁前后150mm的角焊缝应有适当的坡口并确保焊透。见图4.5（2）。但也允许采用其他等效措施。4.8 主要构件角焊缝尺寸应符合下列规定:(1)焊接系数可按表4.8 查得；(2)当主要构件的腹板因次要构件贯穿而开口,且切口的宽度超过骨材间距15%时,则其焊接系数W或填角焊缝的焊脚高度K 应乘以按下式计算的修正系数C:C=0.85倍骨材间距/切口之间的腹板长度(3)计算焊喉厚度时,可包括构件端部的焊缝长度。4.9 主要构件的端部连接焊缝面积应不小于构件的横剖面面积,且焊接系数应不小于0.34(液舱内)或0.27(在其他处所)。4.10 当纵向强力构件在支持点处被切断,且强力构件的连续性系由肘板提供时,其焊缝面积A w应不小于强力构件的横剖面面积。4.11 当次要构件贯穿主要构件,并由主要构件的腹板支持时,其连接焊缝应符合下列要求:(1)焊缝面积A w 应不小于0.5 W1/2,且焊接系数应不小于0.34(液舱内)或0.27(干货舱内),其中W为次要构件的剖面模数(cm3)；(2)在油船的油舱内:焊缝尺寸应较本条(1)增大20%。4.12 次要构件端部连接的角焊缝应符合表4.9 的规定,如表中有2 个数值时,取其较大值。船体结构的焊缝设计（内高规）1.焊接结构设计一般原则1.1 本节适用于铝合金结构高速船铝合金结构高速船。钢结构高速船焊接按照本社钢质内河船舶入级与建造规范焊接篇进行。在保证焊缝级数的情况下，允许适当调整焊缝形式。上层建筑允许采用密集点焊形式代替间断焊，以减少焊接变形。1.2 焊缝的布置应注意结构的连续性，使整个结构的拘束度降至最小，同时应考虑便于焊接施工以及检查的方便。1.3 应当避免将船体结构的接缝设计在应力最大或易产生应力集中的区域。在结构突变处应有足够的过渡区域，尽量避免接缝过分集中。1.4 下列结构处通常应采用双面连续焊缝：1.5 处于冲击区域内的底部和首部结构焊缝应尽可能采用双面连续焊。1.6 铝钢过渡接头的焊接应遵循铝与铝、钢与钢分别焊接，一般先焊铝侧，后焊钢侧，钛层不焊的原则，若不能按此原则焊接时，也可先焊钢侧，但必须采取有效措施保护铝面免受钢焊时的污染。2.对接焊缝的设计2.1 对接焊缝一般均应全焊透双面焊缝。对承受较低应力的结构，在双面焊接无法实施时，在保证质量的前提下，经本社同意允许单面衬板焊接。2.2 对接接头及坡口形式见表4.10。2.3 不同厚度的铝材对接时，其厚度差超过薄板厚度的30%或大于2mm时，应将较厚板的边缘削斜，其削斜的宽度应不小于厚度差的3倍。2.4 在采用间断焊时，对于下列部位的包角焊缝的规定长度内应采用双面连续角焊缝；（1）肘板趾端的包角焊缝长度不小于连接骨材的高度或不小于75mm；（2）型材端部，特别是短型材的端部削斜时，其包角焊缝的长度应为型材的高度或不小于削斜长度；（3）各种开孔、切口端部和所有相互垂直的连接构件的垂直交叉处，包角焊缝长度应不小于75mm。3.搭接焊缝和定位焊缝的设计 3.1 搭接接头通常不能用于传递拉伸或压缩载荷的构件的连接，必须使用搭接接头时，应使两板的搭接宽度不小于1.5t+20mm。3.2 定位焊的间距一般不大于板厚的15倍，定位焊长度至少为板厚的3倍（两板厚不等时，取厚者）。在角部、端部及受力较大或应力集中的部位应避免使用定位焊。4.角接焊缝的设计 4.1 角接焊缝的形式可为T型和十字型接头，且通常均应是双面焊缝（如图4.6a所示）。两种接头形式可分为双面连续焊、双面间断焊和交错间断焊（如图4.6b所示）。4.2 对承受比较高应力的角焊缝可采用立板开坡口的深熔焊，甚至采用全焊透的双面焊缝。在中等应力条件下允许采用链式间断焊或交错间断焊。若采用单面角焊缝必须经船级社同意。4.3 要求双面连续焊的角焊缝，其焊喉厚度h值应不小于按下式计算所得之值：h=Wt 4.4 当采用间断焊时，其焊喉厚度h1值应按下式计算：课后作业1、钢质内河船舶入级与建造规范中焊缝设计的一般要求包含哪些内容？2、钢质内河船舶入级与建造规范中焊缝主要包括哪三类？