<备爆结神>课程辅导教案 welded construction of process equipment (本教案由2部分组成:教案1:文字稿 教案2:多媒体CAI课件) 课程编号:1690513学分:2参考学时:36 适用专业:过程装备与控制工程 授课教师:唐委校教授 课程的性质、目的和任务 《过程设备设计》是为过程装备与控制工程专业的专业必修课之一。本课 程主要介绍过程装备焊接结构的设计。其中主要内容:适用与过程装备(压 力容器、各种反应、传质、传热设备)焊接过程的焊接温度场、焊接接头及 焊接规范、焊接应力分布、焊接结构受力分析、强度计算及其典型过程装备 焊接结构的设计。学生通过本课程的学习,掌握典型过程装备焊接结构的设 计基本原则和方法,并进一步运用它了解、分析、设计其他类型的设备与结 构,进行创造性工作。 二.课程的基本要求 突出焊接基本理论与过程装备焊接结构设计的有机结合,强化工程实用性 和专业针对性,力求与过程设备技术的最新进展同步,培养学生的实际工程 过程装备焊接结构的设计能力,以实现符合专业培养目标的要求 三.授课内容: 《过程装备焊接结构》由五部分内容组成: 第一章:绪论 2学时 第二章:焊接接头与焊接规范 8学时 第三章:焊接变形与应力 12学时
<过程装备焊接结构>课程辅导教案 （welded construction of process equipment） （本教案由 2 部分组成：教案 1：文字稿 教案 2：多媒体 CAI 课件） 课程编号：1690513 学分：2 参考学时：36 适用专业：过程装备与控制工程 授课教师：唐委校 教授 一. 课程的性质、目的和任务 《过程设备设计》是为过程装备与控制工程专业的专业必修课之一。本课 程主要介绍过程装备焊接结构的设计。其中主要内容：适用与过程装备（压 力容器、各种反应、传质、传热设备）焊接过程的焊接温度场、焊接接头及 焊接规范、焊接应力分布、焊接结构受力分析、强度计算及其典型过程装备 焊接结构的设计。学生通过本课程的学习，掌握典型过程装备焊接结构的设 计基本原则和方法，并进一步运用它了解、分析、设计其他类型的设备与结 构，进行创造性工作。 二. 课程的基本要求 突出焊接基本理论与过程装备焊接结构设计的有机结合，强化工程实用性 和专业针对性，力求与过程设备技术的最新进展同步，培养学生的实际工程 过程装备焊接结构的设计能力，以实现符合专业培养目标的要求。 三．授课内容： 《过程装备焊接结构》由五部分内容组成： 第一章：绪论 2 学时 第二章：焊接接头与焊接规范 8 学时 第三章：焊接变形与应力 12 学时
第四章:焊接接头的强度计算 4学时 第五章:焊接结构的断裂失效与防治 2学时 第六章:过程装备焊接结构设计 6学时 (机动) 2学时 四.教材:过程装备与控制工程专业课程自编教材:《过程装备焊接结构》, 唐委校主编,山东大学:2001 Chapter1绪论 (2学时) ( Brief Introduction 本章重点:1.焊接基本概念及与其它连接(铆接、铸造、螺栓)的比较: 2.焊接的发展史及趋势 3.焊接的种类,焊接设备。 本章难点:焊接基本概念 1.1焊接定义:两种或以上材料通过加压或加温或加压加温,可以加填充材料或不用,实现 分子或原子的融合的永久连接 12焊接技术:( welding technique)自二十世纪兴起以来,发展十分迅速,现已广泛地应用与 机械制造,石油,化工交通,电力,航空航天,造船,海洋工程,原子能等许多工业部门 在化工容器与设备的制造中,焊接结构所占比例可达90%以上,在整个工业中占45% 13焊接技术的优点 接头断裂强度 1.3.1结构可靠,接头连接系数高:接头连接系数 母材断裂强度X100,优质焊接接头 可达100%,而铆接达到70%已很困难 1.3.2与铆接和铸件相比,结构简单(可节省材料,模具,不用铆钉孔,也不用辅料) 1.3.3连接厚度大,焊接最大可达300mm,而铆接最大可达50mm 1.3.4密封性好,焊接结构对各种流体介质都有良好的密封性 1.3.5可焊接不同的材料,充分发挥各种材料的耐腐蚀性和高强度等优点 13.6设计灵活简单,焊接结构可通过对接,角接,搭接等多种方法设计成任何结构 1.3.7制造工艺简单,生产周期短,成本低,(200,000t的焊接船,三个月可下水 14焊接的缺点 141焊接变形和焊接残余应力,多数焊接方法采用局部加热,从而产生一个不均匀的温度 场,在一定的条件下会影响结构的承载能力,加工精度和尺寸的稳定性
第四章：焊接接头的强度计算 4 学时 第五章：焊接结构的断裂失效与防治 2 学时 第六章：过程装备焊接结构设计 6 学时 （机动） 2 学时 四．教材： 过程装备与控制工程专业课程自编教材：《过程装备焊接结构》， 唐委校主编，山东大学: 2001. Chapter 1 绪论 (2 学时) （Brief Introduction） 本章重点：1. 焊接基本概念及与其它连接（铆接、铸造、螺栓）的比较； 2．焊接的发展史及趋势； 3．.焊接的种类，焊接设备。 本章难点：焊接基本概念 1.1 焊接定义：两种或以上材料通过加压或加温或加压加温，可以加填充材料或不用，实现 分子或原子的融合的永久连接。 1.2 焊接技术: (welding technique)自二十世纪兴起以来，发展十分迅速，现已广泛地应用与 机械制造，石油，化工交通，电力，航空航天，造船，海洋工程，原子能等许多工业部门， 在化工容器与设备的制造中，焊接结构所占比例可达 90%以上，在整个工业中占 45%。 1.3 焊接技术的优点 1.3.1 结构可靠，接头连接系数高；接头连接系数= 100% 母材断裂强度 接头断裂强度 ，优质焊接接头 可达 100%，而铆接达到 70%已很困难。 1.3.2 与铆接和铸件相比，结构简单（可节省材料，模具，不用铆钉孔，也不用辅料） 1.3.3 连接厚度大，焊接最大可达 300mm，而 铆接最大可达 50mm 1.3.4 密封性好，焊接结构对各种流体介质都有良好的密封性 1.3.5 可焊接不同的材料，充分发挥各种材料的耐腐蚀性和高强度等优点 1.3.6 设计灵活简单，焊接结构可通过对接，角接，搭接等多种方法设计成任何结构 1.3.7 制造工艺简单，生产周期短，成本低，（200，000t 的焊接船，三个月可下水） 1.4 焊接的缺点 1.4.1 焊接变形和焊接残余应力，多数焊接方法采用局部加热，从而产生一个不均匀的温度 场，在一定的条件下会影响结构的承载能力，加工精度和尺寸的稳定性
14,2焊接接头的性能不均匀性,由于填充金属和基体金属的成分组织不同,这种不均匀性 对结构的力学行为,尤其对断裂行为的影响 14.3止裂性差,裂纹一旦扩展就不容易制止。 144焊接缺陷一一气孔、裂纹、夹渣 1.5焊接的发展史及趋势 公元前3000年:低温钎焊(铜金合金,铅锡合金) 1850年:高、低温的钎焊,锻接(能源=木炭+煤) 19世纪后期:(能源=电) 1880-1890:碳弧焊、金属电弧焊、氧-乙炔焊、电阻焊 1921年:建成第一艘全焊远洋轮船 1930年:焊飞机、埋弧焊(二战,全焊船,焊接经验少,断裂性难以控制 16焊接的分类
1.4.2 焊接接头的性能不均匀性，由于填充金属和基体金属的成分组织不同，这种不均匀性 对结构的力学行为，尤其对断裂行为的影响。 1.4.3 止裂性差，裂纹一旦扩展就不容易制止。 1.4.4 焊接缺陷——气孔、裂纹、夹渣。 1.5 焊接的发展史及趋势 公元前 3000 年：低温钎焊（铜金合金，铅锡合金） 1850 年：高、低温的钎焊，锻接（能源=木炭+煤） 19 世纪后期：（能源=电） 1880-1890：碳弧焊、金属电弧焊、氧-乙炔焊、电阻焊 1921 年：建成第一艘全焊远洋轮船 1930 年：焊飞机、埋弧焊（二战，全焊船，焊接经验少，断裂性难以控制） 1.6 焊接的分类
焊条电弧焊 熔化极理弧焊 气体保护焊 电弧焊 碳弧焊 非熔化积钨极氩弧焊 原子氢焊 熔化焊 特点:熔化母材和焊丝,传递热量 氧-乙炔焊 气焊{氧氢焊 石油液化气焊 热溶剂焊/铝热焊 镁热焊 锻焊 冷压 超声波焊 固相焊/电阻对焊-特点:不传递热量 摩擦焊 爆炸焊 高频焊 扩散焊 火焰 电阻炉 感应 电弧 钎焊 特点:焊件不熔化,填料比母材的熔点低 电子束 盐浴 接触 激光 Chapter2焊接接头与焊接规范 Welding joint and welding parameter 本章重点:1.焊接温度场 2焊接规范的选择
− − − − − − − − − − − 特点：焊件不熔化，填料比母材的熔点低 激光 接触 盐浴 电子束 电弧 感应 电阻炉 火焰 钎 焊 特点：不传递热量 扩散焊 高频焊 爆炸焊 摩擦焊 电阻对焊 超声波焊 冷压 锻焊 固相焊 特点：熔化母材和焊丝，传递热量 镁热焊 铝热焊 热溶剂焊 石油液化气焊 氧氢焊 氧 乙炔焊 气焊 原子氢焊 钨极氩弧焊 非熔化极 碳弧焊 气体保护焊 埋弧焊 焊条电弧焊 熔化极 电弧焊 熔化焊 Chapter 2 焊接接头与焊接规范 Welding joint and welding parameter 本章重点：1.焊接温度场 2.焊接规范的选择
3焊接规范对焊缝形状的影响 4焊接接头形式及焊缝代号 本章难点:1.焊接温度场的影响及分布 2.焊接规范的选择及对焊缝形状的影响 基本概念 、焊接过程( welding process):从焊接开始到形成优良的接头的过程 、焊接工艺( welding technology):焊接过程的一整套的技术规定包括(焊前准备 焊接材料、焊接设备、焊接方法、焊接顺序、焊接的最佳选择、焊后热处理) 焊缝 、焊接接头( welding joint){熔合区 热影响区 接头形式 四、接头设计( joint design):根据工艺条件确定的{坡口形式、尺寸 焊缝尺寸 对接接头( butt joint 角接接头( cornor joint) T形接头(T-jont 搭接接头( 五、接头形式 十字接头( cross shaped joint) 端接接头( edge joint) 卷边(edge- flange) 套管(mf 斜对接( scarf butt jont) 锁底对接( lock butt joint) 21焊接温度场( welding temperature field) 2.1.1温度场定义:某一瞬时工件上各点的温度T分布称为温度场 T一工件上某点某一瞬时的温度 x,y,z一工件上某点的空间坐标 等温线法 2.1.2研究温度场的方法 等温线法特点:各线面不相交,存在温度差(梯度) 温度梯度△7≈ (单位长度上的温度变化)
3.焊接规范对焊缝形状的影响 4.焊接接头形式及焊缝代号 本章难点：1.焊接温度场的影响及分布 2.焊接规范的选择及对焊缝形状的影响 基本概念： 一、焊接过程（welding process）：从焊接开始到形成优良的接头的过程 二、焊接工艺（welding technology）：焊接过程的一整套的技术规定包括（焊前准备、 焊接材料、焊接设备、焊接方法、焊接顺序、焊接的最佳选择、焊后热处理） 三、焊接接头（welding joint） 热影响区 熔合区 焊缝 四、接头设计（joint design）:根据工艺条件确定的 焊缝尺寸 坡口形式、尺寸 接头形式 五、接头形式 − − int) int) int) ) int) int) int) int) int) int) lock butt jo scarf butt jo muff jo edge flange edge jo cross shaped jo lap jo T T jo cornor jo butt jo 锁底对接（ 斜对接（ 套管（ 卷边（ 端接接头（ 十字接头（ 搭接接头（ 形接头（ 角接接头（ 对接接头（ 2.1 焊接温度场（welding temperature field） 2.1.1 温度场定义：某一瞬时工件上各点的温度 T 分布称为温度场 T = fx, y,z,t T—工件上某点某一瞬时的温度 x, y, z—工件上某点的空间坐标 t—时间 2.1.2 研究温度场的方法 等温线法 等温线法 特点：各线面不相交，存在温度差（梯度） 温度梯度 S T T T − = 1 2 （单位长度上的温度变化）