GB T 25343.3-2010 铁路应用 轨道车辆及其零部件的焊接 第3部分:设计要求.pdf
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1、ICS 4506001S 30 a雷中华人民共和国国家标准GBT 25343320 1 0铁路应用 轨道车辆及其零部件的焊接第3部分:设计要求Railway applications-Welding of railway vehicles and components-Part 3:Design requirements2010-1 1-10发布 201 1-03-01实施中华人民共;国国家质量监督检验检疫总局岩龠中国国家标准化管理委员会及111目 次GBT 25343320 1 0前言lII1范围l2规范性引用文件l3术语和定义z4设计要求25缺欠质量等级46母材和焊材的选择57焊接接头的设
2、计”6附录A(资料性附录)焊接接头清单16附录B(资料性附录)焊接接头准备一17附录C(资料性附录)塞焊接头准备。26附录D(资料性附录)有关应力和检验等级的接头类型27附录E(资料性附录)焊接接头有效性确认流程图28附录F(规范性附录) 电阻点焊29附录G(资料性附录)焊接接头安全等级的确定34附录H(资料性附录) 6000系铝合金挤压型材的焊接有关改进耐撞击性的建议35参考文献36刖 罱GBT 2534332010GBT 25343(铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接分为五个部分:第1部分:总则;第2部分:焊接制造商的质量要求及认证;第3部分:设计要求;第4部分:生产要求;第5部分:检验、试
3、验及文件。本部分为GBT 25343的第3部分,对应于EN 15085-3:2007(铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接第3部分;设计要求。本部分修改采用EN 150853:2007,主要差异如下:删除了EN 150853;2007的“前言”和“引言”;对EN 150853:2007中引用的国际标准(ISO)和欧洲标准(EN),如果我国有对应标准的,一律引用相应的国家标准或行业标准。本部分的附录F为规范性附录,附录A、附录B、附录c、附录D、附录E、附录G、附录H为资料性附录。本部分由中华人民共和国铁道部提出。本部分由南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司归口。本部分起草单位:南车株洲电力机车有限
4、公司、南车长江车辆有限公司、南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、南车戚墅堰机车有限公司、北车长春轨道客车股份有限公司、南车四方机车车辆股份有限公司。本部分主要起草人:毛军明、李加良、宁建国、李玉生、蒋田芳、方荣良、胡立国。1范围铁路应用 轨道车辆及其零部件的焊接第3部分:设计要求GBT 2534332010GBT 25343的本部分规定了轨道车辆及其零部件制造、维护的设计和分级规则。本部分适用于轨道车辆及其零部件制造和维修过程中金属材料的焊接。本部分没有定义计算的参数(可参考其他标准,如疲劳试验)。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 25343的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注
5、日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分。GBT 700碳素结构钢(GBT 700一2006,IsO 630:1995,NEQ)GBT 5185-2005焊接及相关工艺方法代号(ISO 4063:1998,IDT)GBT 64171金属熔化焊接头缺欠分类及说明(GBT 641712005,Is0 65201:1998,IDT)GBT 64172金属压力焊接头缺欠分类及说明(GBT 64172 2005,ISO 65202:2001,IDT)G
6、BT 19804焊接结构的一般尺寸公差和形位公差(GBT 19804-2005,ISO 13920:1996,IDT)GBT 198691钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验(GBT 1986912005,ISO 156141:2004,IDT)GBT 2534312010铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接第1部分:总则GBT 25543220lO铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接第2部分:焊接制造商的质量要求及认证GBT 2534342010铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接第4部分:生产要求GBT 2534352010铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接第5部分:检验、试验及文件ISO 2553焊接、硬
7、钎焊和软钎焊接头图样上的符号表示法ISO 5817焊接钢、镍、钛及其合金熔焊接头(束焊除外)缺陷的质量分级ISO 96921焊接和相关工艺接头制备的建议第1部分:钢的手工电弧焊、气体保护焊、气焊、TIG焊接与束焊ISO 96922焊接和相关工艺接头的制备第2部分:钢的埋弧焊ISO 96923焊接和相关工艺接头制备的建议第3部分:铝及其合金的金属极惰性气体保护焊和钨极惰性气体保护焊ISO 10042焊接铝和铝合金的弧焊接头缺陷质量分级指南IsO 10447 电阻焊接 电阻点焊、凸焊和缝焊的剥离和凿剥离试验ISO 139191焊接电子束和激光束焊接接头缺欠质量等级指南:第1部分:钢材ISO 139
8、192焊接电子束和激光束焊接接头缺陷质量等级指南:第2部分:铝及其可焊合金ISO 14555焊接金属材料的电弧螺栓焊ISOTR 15608焊接金属材料分类体系指南ISO 1561412金属材料焊接程序的规范和鉴定焊接程序试验第12部分:点焊、缝焊和凸焊】GBT 25343320 1 0ISO 17653金属材料接头的破坏检验 电阻点焊的扭转试验EN 10112焊接金属材料焊接推荐规范第2部分:铁素体电弧焊3术语和定义GBT 2534312010确立的术语和定义适用于本部分。4设计要求41概述除项目框架或产品技术规范特殊规定外,轨道车辆所有部件中的焊缝均应符合下述设计要求。焊接接头清单的内容、接
9、头准备、接头类型及接头有效性确认流程可参见附录A、附录B、附录c、附录D和附录E,电阻点焊见附录F。42接头静载强度计算计算应力应小于或等于技术规范要求的许用应力或由制造商规定且被验收机构认可的许用应力。静载强度计算举例:在附录B和附录C中给出“有效横截面积an”。应通过对局部区域的计算来保证焊缝横截面既满足要求又能够承受静载应力。43接头疲劳强度计算接头设计应符合应力及安全等级要求。许用疲劳强度是由标准、规范、方法及指导准则或根据应力循环曲线定义的,应在技术规范中规定或由制造商提出并经过验收部门或国家主管部门的认可。参考曲线应在技术规范中进行规定,或由制造商提出并经用户批准。通常该曲线适用于
10、一定类型的接头(对接焊缝、角焊缝等)。44应力等级和应力系数根据应力系数确定的应力等级见表1。应力系数为接头计算疲劳应力与接头类型的许用疲劳应力之比,可通过适当的安全系数进行调整。许用应力的标准和数据源应在用户与制造商之间通过协商达成一致。如有要求,还应得到国家主管部门的认可。在本部分中,也可采用有关轨道车辆制造的国家标准和铁道行业标准。许用疲劳应力可以通过典型接头试样的疲劳试验得出。应根据与国家主管部门达成一致的标准或导则进行疲劳试验的统计评估,也可以采用轨道车辆结构要求的国家标准和铁道行业标准。表1应力等级应力系数(s)应力等级 计算标准中的 典型接头样品疲劳测试值疲劳强度 选项1 选项2
11、1高 o9 o8 o9中 o75S(34)Xt2;槽宽度:c3t2。图3塞焊和槽焊孔的焊接可接近性H 。,、j、y髟黝。a)孔内角焊缝D一12;f一一12口d3de4d;L2c。单位为毫米H。11,、j、y形黝b)槽内角焊缝图4塞焊和槽焊焊缝尺寸734两接头问的距离焊缝间的距离应避免热影响区交叠。只有在设计过程中已经考虑到了热处理或硬化区域的影响(如残余应力、强度下降及硬度下降等)时,才允许在热影响区出现交叠现象。为了减少角部变形及应力叠加,应根据部件连接的材料厚度和组件的夹具布置来决定两接头间的最小距离。对于厚度小于20 mm的材料,特别对于铝及高强度钢,建议熔合区间隔至少为50 mm,见图
12、5。GBT 25343320 1 0单位为毫米图5熔合区间的最小距离735纵向焊缝上的加强板当一条角焊缝与一条对接焊缝交叉时,应避免部件上的开口。将该区域对接焊缝的余高磨平以确保交叉焊缝处实施连续的焊接,见图6。图6垂直纵向焊缝的加强板736填充金属及穿越孔通常应避免出现穿越孔,需要有焊缝穿越孔时,开孔尺寸应足够大,以熔敷完好的焊缝金属,避免在连接焊缝热影响区出现应力集中,见图7。 L“dr最小30ITlm;d20 mitt。图7填充金属和穿越孔737角接板与加强板端部图8和图9中给出了角接板端部与加强板端部的设计实例。为了确保在适当的条件下实施端部周边焊,角接板与加强板端部应符合图8中的相关
13、要求。单位为毫米厂鼍; ; ix嗡 虽r最小为30 rixIn。图8角接板与加强板端部的设计承受高应力组件的角接板应进行连续焊接。GBT 2534332010738角接板的形状影响承受疲劳载荷的零件(承受动载的零件)的大部分故障都是因与形状有关的问题引起的,这些问题不但具有不良的力线传递,而且还会引起应力集中。_r。 卅图9角接板形状739焊缝周边焊应沿着角接板端部施焊。如果可能的话,在长度L上应没有间断,即L应至少等于2,见图10。焊缝周边焊主要考虑下列问题:a)不考虑焊缝质量等级,通常是为了避免板端出现腐蚀问题;b)在承受高应力的边缘;c)如果焊缝质量等级为CP C3或CP D的焊缝,则焊
14、缝端部周边焊不是必须的。“- L工、J l氐丽多I f 巡L!L2,L一10 mrn;f钢板厚度;L连续长度。如果可能的话,应不间断的实施焊缝周边焊。图10焊缝周边焊GBT 25343320 1 07310角焊缝在设计角焊缝时应考虑下列要求:角焊缝通常应是等腰的,见图11。如果因结构原因或更好的力线流,除焊缝厚度n以外,角焊缝焊脚长度z也应在图样中标注。角焊缝焊缝厚度a不应超过计算值。然而,因工艺或焊接工程的目的,这一值也可以增大。边缘距离t15a+t。图11角焊缝边缘距离对于厚度小于20 mm的材料,特别对于铝及高强度钢,最小搭接尺寸应为50 mm,见图12。屯tlz一3t2(5 mm岛20
15、 ITLrn,最小50 mm)f t42万一而截面规定的焊缝厚度n应小于或等于计算的最大厚度n一。图12搭接焊缝最小搭接尺寸7311对接焊缝焊缝质量等级为CP A及CP B的焊缝,应在其始端和终端采用引弧板和收弧板,见图13。对于其他对接焊缝,可以使用引弧板和收弧板以防止焊道开始处出现未焊透现象和在结束时出现焊接裂纹(见GBT 2534342010中521)。引弧板和收弧板应在图样上进行标注。引弧板和收弧板的安装应保证焊接能在其需要的长度以外开始和停止。设计或焊接部件中引弧板和收弧板应与母材材质相同。引弧板和收弧板的坡口形式应与要焊接的接头的坡口形式相同。引弧板和收弧板既可以采用机械方法固定也
16、可以采用磁力方法固定,也可以采用焊接的方法。完成接头焊接后,可采用机械方式去除引弧和收弧板或采用火焰或等离子切割去除。去除后应沿纵向打磨。严禁敲击造成破损。图13对接焊缝引弧板和收弧板示例GBT 25343320107312有拘束的接头冷裂纹和热裂纹是造成很多故障的主要原因。设计人员应注意:拘束焊缝(残余应力)容易造成冷热两种裂纹的进一步扩大。由拘束引起的焊接接头残余应力增加会导致产生冷裂纹及热裂纹。应避免下面几种特定的组件,因为其残余应力可导致这类问题的发生:在厚钢板上焊接圆钢或厚壁管材时,焊缝无法在某个方向上收缩,如图14a);焊接小型厚钢板(加强板)时,会保持原有形状,如图14b);焊接
17、筋板到厚壁钢管内时,会保持原有形状,如图14c);焊接两个刚性连接部件时,会保持部件原有形状。孵璺b)图14拘束焊缝为了避免出现裂纹,应根据要连接的钢板厚度确定最小角焊缝厚度。7313混合的接头类型当其中只有一个部件受力时,应尽量避免采用图15这种类型的组件。焊接与螺栓连接的组合件不能叠加地传递载荷,也不能减小焊接收缩产生的应力。此种情况下,只有焊缝承受应力。因此,焊缝可能是在承受周期性应力的混合组件上出现疲劳裂纹的原因。所以,计算应按照独立的焊缝进行。图15混合的接头类型只有证明了可焊性的螺母才能焊接以防止转动。7314防腐必要时,为了防止出现与腐蚀有关的问题,设计人员应通过焊缝周边焊或封底
18、焊或密封复合材料确保焊缝背面的密封可靠性,见图16。GBT 2534332010图16腐蚀位置7315焊趾一焊缝形状的改善组焊完成后,改善或改进焊缝形状以提高焊缝疲劳性能。这种改进可能包括延长使用寿命(相对于给定的应力值)或疲劳极限等(相对于给定的使用寿命)。减少焊道几何特征的应力集中(缺口效应)可以降低峰值应力,最典型的实例是角焊缝的焊趾处的改善。对焊缝进行焊趾改善工作应在工艺中作出规定,许用应力的增加应经过设计人员的核实。在对焊趾进行打磨的情况下,打磨深度o3 mlTl,半径r3 mm,见图17。打磨痕迹的方向应与主应力方向一致。a)对接接b)T型接头图17焊趾改善7316降低残余拉应力的
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- GB 25343.3 2010 铁路 应用 轨道 车辆 及其 零部件 焊接 部分 设计 要求
