焊缝强度计算
焊缝校核很多设计人员对于焊缝的校核不重视，一个原因是规范中关于焊缝校核的方法不是很明确，另一个是我们大多数按照常规的要求设计焊接节点，满足一定焊脚高度，可以保证角焊缝的强度。
当然国内很多标准也对焊缝多了一些校核，比如2018版的吊耳规范，常压容器支腿，比如新的容器支座等等。下图为常压容器的支腿焊缝校核，公式很经典。其中焊缝系数0.49来源见下文。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mzBkMK02zGeRnMZNMb2jLEjEFdvQ2KiaF40DwlfW4TRbv04o1TmXzzDAGPw1ia3ZThibV6vD1mRBOFQ/640?wx_fmt=png
在国外规范中，很多时候都需要进行焊缝强度校核，比如ASME中对于开孔补强的各条路径要求校核焊缝强度。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mzBkMK02zGeRnMZNMb2jLEWeLlTA0nLdU4mSk8MXKwMqz4oqr6icrnkp0M14QFbpcrZ9H2x45t1vw/640?wx_fmt=png
对于焊缝的许用强度也有着详细的规定，UW-15（c）：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mzBkMK02zGeRnMZNMb2jLEKpYvPZia1ib4qFJaUXP2VfRmfYk38NLP0s3z9julVOvSotpHJfbSYxfg/640?wx_fmt=pnghttps://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mzBkMK02zGeRnMZNMb2jLE31BbD2a1Q5icNlIgXlmrpUZqar1VVIpPVn2mptlhq6Toho2YdJP36xQ/640?wx_fmt=png
上文所说的剪切角焊缝的焊缝系数0.49，完美吻合。
角焊缝计算方法
角焊缝如何校核呢？
角焊缝的校核方法很多，一方面可以参考支腿的垫板，或者压力容器手册：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kP8EXuf3cWs0LCYHBqT1wdwy3HsVbjIOPEDOMjSvRRn7W4mv16BfpFfpsns4xhS4ef0XNLOHLFOw/640?wx_fmt=png
也可以参考《Pressure vessel design handbook》一书。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mzBkMK02zGeRnMZNMb2jLEEeXKycJNk9EfhvICz1icT7YMiaAZX5bktUqOq3o0rIuSwicbcU5fAo4cw/640?wx_fmt=png
其中第10章焊缝设计，讲解的特别详细，有图，有讲解，有例题，是核算焊缝的超级指南。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mzBkMK02zGeRnMZNMb2jLEEPwrhicvQsiarGqoic4Bx322AS3kRicib70k3wgXT6iarRqnokLcgZVt5Etg/640?wx_fmt=png
对于焊缝的弯曲应力校核来说，需要先计算焊缝的惯性矩Zw。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mzBkMK02zGeRnMZNMb2jLE8N16dVBOVEzBK6oZPEmsFXiccyf0LpwB6cnFqiaqkz72UXl23rt4htWQ/640?wx_fmt=png
比如对于双面焊接的筋板，先按照第4行的公式计算Zw。
再计算垫板的处的弯矩M
弯矩引起的单位长度上的载荷：f1=M/Zw
如果有剪切力F，剪切力引起的单位长度上的载荷：f2=F/（2*d+2*b）
f=sqrt（f1*f1+3*f2*f2）
焊缝许用应力为fw=0.49*S
所需要的焊脚高度为tw=f/fw
然后再考虑适当的安全系数，确定焊角高度。
为什么结果和感觉不一致
很多时候经过计算，会发现，需要的角焊缝怎么那么少呢？
比如一台10吨的设备，根据上面的步骤计算，计算其耳座垫板焊缝高度，其结果是角焊缝可能只需要1mm。这结果真让人怀疑，这个计算准确吗？
当然，没有公司会因为计算只需要1mm，而真的采用1mm。你敢算，我不敢用啊。
为什么计算出来的结果那么激进呢？
个人觉得其中最重要的一点是，把焊缝想象的太完美。认为焊缝能够完美传递载荷，共同承受载荷。而这一点实际上无法完全做到。所以很多时候，造成实际的承载能力和理论承载能力有很大的差距。
比如垫板太薄，焊脚高度小，所以不像厚垫板一样，能够将载荷迅速传递到整个焊缝截面，往往只有局部的焊缝承受了载荷。一半受拉一半受压，有难无法同当。此时迎接载荷的局部焊缝处，应力值大大上升，首先造成破坏，继而发生连锁反应，造成焊缝链式破坏。
假设矩形焊缝只有整体一半的长度承受了载荷，那么其抗弯模量需要按照如下公式进行。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kP8EXuf3cWs0LCYHBqT1wdDTEjic0CWGKgLGyBIdky93rMhGX5uduamgPC1x3iaquwYsQ67HNWgJBA/640?wx_fmt=png
长度降低了一半， 抗弯模量可能降低到原来的1/5。可以说是大幅度降低。这点和外压加强圈类似，整圈的承载能力比断开的承载能力要大很多。外压加强圈能断开吗？
所以计算焊缝时，不仅仅是代入公式计算，而且需要考虑焊缝的整体性。
规范中的焊缝
侧壁式吊耳的焊缝就是一个非常好的示例。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kP8EXuf3cWs0LCYHBqT1wdWrM7Peicaz3SVAYh4IBAzW0A2VfJpJBzDzibNERsNa57yGCrPx6Npsnw/640?wx_fmt=png
通过一个内凹设计，增加了焊缝长度和面积，在不影响成本的情况下，保证了各项强度，可以说是一个非常优秀的结构了。
轴式吊耳的焊接节点，其中吊管的焊接宽度为定值10mm。对于特别重的设备，其焊缝强度一般是不够的。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kP8EXuf3cWs0LCYHBqT1wdPwfU3O7Ev2csCmavDUWQ398aK9tQNtehcPQKettjIWb6DxO4lcrpBg/640?wx_fmt=png
所以建议在轴耳内部增加其焊缝高度。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kP8EXuf3cWs0LCYHBqT1wdaJbskic2ExLtp7BOZvsJgExaZhsAVeic4iap6fqta6zYPlvddQdTxnY5Q/640?wx_fmt=png
校核焊缝强度时，其垫板的厚度以及焊缝高度都要比较小心，比如很多设备本体很厚，但是耳座采用的是NB的标准耳座，其垫板比较薄时，尤其需要检查一下。
焊脚高度宜按照保守考虑（小于一半的长度），校核其焊脚高度是否足够。
往期精彩：走近科学-减压塔加强圈断裂之谜
局部应力计算超界怎么办
螺孔居中引起的严重事故
现场案例集锦
欢迎关注公众号：VCAD001， 一个压力容器人的自我修养。
楼主太厉害了！楼主，I*老*虎*U！我觉得马后炮化工真是个好地方！ 楼主能不能上传一下这种资料 {:1110_550:} 谢分享 {:1110_549:} 有没有相关的计算表格或者小软件呢？
页:
[1]