1、德国劳士船级社-焊接第 19 节 焊接接头 前言本节内容与“材料和焊接技术规范”第 3 篇第 3 章第 1 节 G 的内容基本相同。由于第 3 章和第 1 章在不同时间再版，因此可能有一些暂时的出入。在这种情况下，应优先使用较新版本的规范。A. 总则1. 在施工文件中应包括的资料1.1 焊缝的型式和尺寸以及如有计算资料证明，对焊接接头的要求（焊接质量等级，详细类别）应在图纸和其他施工文件（零件清单、焊接和检验程序）中予以说明。在特殊情况下，例如涉及到一些特殊材料时，施工文件还应说明焊接方法、所采用的焊接材料、热量输入及其控制、焊缝的结构型式以及可能要求的焊后处理。1.2 如用于识别焊接接头的符
2、号及标记与有关标准（例如德国工业标准 DIN）中的符号及定义不同，则应对其予以说明。如焊接的准备工作（连同经批准的焊接方法）既符合于通用的造船工艺，又符合这些规范及公认的标准（如有） ，则不必作特别说明。2. 材料、可焊性2.1 焊接结构仅可采用经证实具有可焊性（参见第 2 节）的母体材料。应符合与认可钢或钢厂推荐的质量检验程序有关的一切条件。2.2 对于已经本社试验的 A、B、D 和 E 四种普通船体结构钢，则可认为其可焊性已通过验证。因此除这些焊接规范中规定者外，不再要求采取任何措施。2.3 本社按照“材料和焊接技术规范”的有关要求已认可的AH/DH/EH/FH 级高强度船体结构钢，其可焊
3、性已经过考核，只要它们的操作符合通用的造船工艺，则认为其可焊性已通过验证。2.4 高强度（经淬火加回火处理的）细化晶粒结构钢，低温钢、不锈钢及其他（合金）结构钢，应经本社特别认可，对于这些钢的可焊性的证明连同焊接程序及焊接材料一并提交。2.5 铸钢和锻件须由本社进行试验。焊接结构构件的碳含量不得超过 0.23% C（切片分析不得超过 0.25% C） 。2.6 铝合金应由本社进行试验。其可焊性证明必须连同焊接程序及焊接材料一并提交。2.7 所用焊接材料应适合于被焊接的母体金属，并应经本社认可。如（经本社特别认可）所用焊接材料的抗拉强度比母体金属为低，则在确定焊接接头尺寸时必须对这一情况予以考虑
4、。3. 制造和试验3.1 焊接结构构件只可在经认可的车间或工厂制造。有关制造焊接接头时必须满足的要求在“材料和焊接技术规范”第 3 篇中规定。3.2 未经计算证明（见 1.1）的焊接接头所要求的焊缝质量等级取决于该焊接接头在整个结构中的重要程度，在构件中其所处的部位（相对于主应力方向的位置）及其受力情况。有关试验的类型、范围及方式的细节见“材料和焊接技术规范”第 3 篇第 3 章第 1 节I。此外，如要求验证疲劳强度，则应适用第 20 节中的要求。B. 设计1. 设计的一般原则1.1 在设计阶段，焊接接头的设计应使其在制造过程中可接近，应在最佳的位置上施焊，并允许采取合适的焊接程序。1.2 焊
5、接接头的设计及所采用的焊接程序应能保持焊接残余应力为最小，从而不出现过度的变形。焊接接头不得超过规定的尺寸，另见 3.3.3。1.3 当设计焊接接头时，必须首先确定，在按照制造过程的限制条件所确定的状态下，实际可实施的最佳焊缝型式及等级，诸如在HV 或 DHV（K）焊缝时的全熔深焊根。否则，应选择较简单的焊缝型式，并在确定构件尺寸时应考虑到这种简单接头的承载能力可能较低的情况。1.4 承受高应力的接头（为此一般需对其检验）的设计应使其能采用最合适的方法（射线照相、超声波及表面裂纹探测法）对缺陷进行检测，以便对其进行可靠的检验。1.5 在设计焊接接头时，应考虑特种材料的特殊性能，诸如轧制材料在厚
6、度方向出现的较低强度值（见 2.5.1）或冷作铝合金焊接后所产生的软化性能。如在母体材料与包覆材料之间的接合有效性得以证实，则通常可将复合钢板当作整板（在主要采用填角焊缝连接的场合，复合钢板可至中等板厚）处理。1.6 如不同类型的材料配对用于海水或其他电解质中，例如导流管的耐磨包覆层或舵杆包覆层，其非合金碳钢与不锈钢之间的焊接接头所形成的电位差会明显地加快腐蚀速度，因此必须特别注意。如有可能，应将这种焊缝设置在不太会有腐蚀危险的部位（诸如设在液舱的外面） ，或采取特殊的防腐措施（诸如采取防腐涂层或阴级保护措施） 。2. 设计细节2.1 应力流、过渡2.1.1 主要受力构件上的所有焊接接头应设计
7、成内外无明显缺口、无刚性间隔及对应变无障碍的焊接头，以提供尽可能平顺的应力分布（参见第 3 节 H） 。2.1.2 上述规定也适用于采用类似的方法与主要受力构件相连接的交叉构件，其外露板或折边应尽可能避免由于焊接而产生的缺口效应。关于不允许在舷顶列板上边缘有焊件的规定见第 6 节 C.3.4。该项规定同样适用于连续舱口纵向围板上边缘的焊件。2.1.3 长的或延伸的连续结构（诸如舭龙骨、护舷材、起重机栏杆、污水围板等）与主要受力构件相连接的对接接缝应在其整个截面上施焊。2.1.4 如有可能，不得将桁材及型材内的接缝（特别是现场接缝）设置在高弯曲应力区。应避免在缘板折角处设置接缝。2.1.5 不同
8、尺寸的构件之间应平顺而逐渐地过渡。如桁材或型材的腹板高度不同，则缘板或球缘应开坡口，并将腹板斜切并延伸或将其压在一起，以使两个构件的高度相等。过渡部分的长度应至少等于高度差的 2 倍。2.1.6 如在与主应力方向相垂直的接缝处的板材厚度不等，则对大于 3mm 的厚度差必须按图 19.1 中所示的方式，以至少 1:3 的比例或按所规定的切口分类将高出的边缘削斜来予以调整。厚度差为 3mm或以下时，可在焊缝内予以调整。图 19.1 厚度差的调整2.1.7 在将板材或其他相对薄型的构件焊接到钢铸件或锻件上时，应将钢铸件或锻件适当加工减薄或者按图 19.2 在钢铸件或锻件上加工出在结构上形成一体的焊接
9、凸缘。图 19.2 钢铸件或锻件上的焊接凸缘2.1.8 对于轴支架与轴毂及船体壳板的连接，见 4.3 及第 13 节D.2；对于水平连接法兰与舵本体的连接，见 4.4。对于要求用堆焊方法予以加厚的舵杆环以及对于连接法兰的连接，见 2.7 及第 14节 D.2.4。舵杆与连接法兰之间的接缝必须在其整个横截面上施焊。2.2 局部区域的焊缝集中及其最小间隔2.2.1 应避免焊缝局部集中或焊缝间距不足。相邻对接焊缝相互间距应至少为：50mm + 4 板厚角焊缝的相互间距及其与对接焊缝的间距应至少为：30mm + 2 板厚但被更换的或被嵌入的板（条）宽度应至少为 300mm 或 10 倍于板厚（取大者）
10、 。2.2.2 加强板、焊接法兰、座架和开孔焊入板内的类似构件应具有下列最小尺寸：Dmin = 1703（t10）170 mmD 圆角直径或角焊缝单边长度mm；t 板厚mm。嵌入的角焊缝转角半径应为 5t mm，但至少为 50mm。相应地， “纵向焊缝”应延伸至“横向焊缝”的下面，嵌入的焊缝应全部焊至相邻的板上。对由于不同的板厚引起的应力增加，另见第 20 节 B.1.3。2.3 避焊孔2.3.1 对将横向构件定位后，随后进行对接焊或角接焊的避焊孔应做成圆形（其最小半径为 25mm 或为板厚的 2 倍，取大者） ，并应将其加工成图 19.3 所示的形状，使其平顺地过渡至相邻表面（在主要承受动载
11、荷的场合更为必要） 。图 19.3 避焊孔2.3.2 如在交叉构件定位前已完成焊接，则不必开避焊孔。在交叉构件定位前，应将焊缝加强部分除去或这些构件应具有合适的避焊孔。2.4 局部加强及复板2.4.1 如板材（包括桁材板及管壁板）局部承受高应力，则如有可能，应采用较厚的板而不采用复板。轴承套、轴毂等，应始终采取以较厚截面与板焊接的形式（参见 2.2.2） 。2.4.2 如一定得采用复板，则复板的厚度应不超过板厚的 2 倍。宽度大于厚度约 30 倍的复板，应按 3.3.11 的要求，以不大于复板厚度 30 倍的间隔，用塞焊与垫板相连接。2.4.3 沿复板纵向边缘应以 0.3复板厚度的焊喉厚度“a
12、” 进行连续角接焊。在复板的端部处，其端面的焊喉厚度“a” 应增至0.5复板厚度，但不应超过板的厚度（见图 19.4） 。复板端面与基板的焊缝过渡应与基板形成 45或以下的角度。图 19.4 复板端部的焊接2.4.4 如要求验证疲劳强度（见第 20 节） ，则复板端部的形状必须与所选择的切口节点种类相一致。2.4.5 装载易燃液体的液舱内不得采用复板。2.5 交叉构件、在厚度方向的应力2.5.1 对于交叉构件，如板或其他轧制制品由于焊接和/或所施加的载荷引起的收缩应力使其在厚度方向产生应力，则在设计和制造该结构时应采取适当措施，以避免由于轧制制品的各向异性而引起的层间撕裂（分层裂缝） 。2.5
13、.2 这些措施包括采用具有最小焊接量的合适的焊缝形状及设计能减小横向收缩的焊接程序。其他措施还包括：采用堆焊或将在厚度方向受到应力作用的几个构件连接在一起，从而使应力分布在较大的板面积上，例如图 19.12 中所示的甲板边板与舷顶列板的接头。2.5.3 在厚度方向有很大应力的情况下（例如由于大量单面或双面坡口对接焊缝所引起的收缩应力再加上受到很大作用力而产生的综合影响） ，建议采用在整个厚度上其性能得到保证的板材（超高纯度的材料以及确保取自厚度方向的拉力试样具有最小的断面收缩率） 。2.6 冷弯型材的焊接、弯曲半径2.6.1 如有可能，应避免在永久伸长率 大于 5%的冷弯型材处，以及在具有应变
14、老化趋势的结构钢的相邻区域进行焊接。2.6.2 只要最小弯曲半径不小于表 19.1 中所规定的数值，可在冷弯型材处以及船体结构钢及类似结构钢（例如 DIN-EN10025 质量分组SJ和 SK中所述的结构钢）的相邻区域进行焊接表 19.1板 厚 t 最小弯曲内半径 r4mm 1.0t8mm 1.5t12mm 2.0t24mm 3.0t24mm 5.0t注：要使材料具有承受弯曲的能力，可能须有较大的弯曲半径。2.6.3 对于其他钢材和其他材料（如采用） ，如有怀疑，则应通过试验来确定所必需的最小弯曲半径。对于钢板，如其最小标称上屈服点大于 355N/mm2，且厚度为 30mm 及以上，在经冷成形
15、后，其永久伸长率为 2或以上，则可认为其在焊接后已具有足够的韧性。2.7 舵杆及舵销上的堆焊2.7.1 在舵杆、舵销等轴承表面上的耐磨和/或耐腐蚀堆焊应施焊于与舵杆相邻部分的直径至少超出 20mm 的加厚轴环上。2.7.2 如由于设计原因而无法采用加厚轴环，只要能按 2.7.3 的规定设置卸载倒角，则可在平直的舵轴杆上实施堆焊（保留适当的剩余直径） 。2.7.3 焊接后，在舵轴杆上经焊接和未焊接的两部分之间的过渡区域应按图 19.5 所示设置大半径的卸载倒角，以消除因进行焊接而使其与凹槽邻近的结构发生改变的母体材料的载荷，从而在几何及金相方面改善“切口”的结构分离现象。图 19.5 舵轴杆和舵
16、销的堆焊缝3. 焊缝形状和尺寸3.1 对接焊缝3.1.1 根据板厚、焊接方法及焊接位置，对接焊缝应符合有关的标准（例如 DIN EN22553、DIN EN29629、DIN8551T4、DIN8552 或DIN8553）使其呈方形、V 型或双 V 型。如采用其他焊缝形状，则应将这些形状在图纸中作特别注明。对于按特殊焊接工艺施焊（例如单面焊或电渣焊）的焊缝形状必须经过试验，并对焊接程序试验的内容进行认可。3.1.2 原则上，对焊缝的背面应开槽并至少施一道封底焊。除这一规定外，在采用埋弧焊或采用 3.1.1 中所述的焊接工艺的情况下，要求连同焊接程序一起对其进行试验并予以认可。焊缝的有效厚度应为
17、板厚，或如板厚有差别，则应为较小的板厚。如要求验证疲劳强度（见第 20 节） ，则其切口节点种类取决于焊缝的施工质量。3.1.3 如不能满足上述条件，例如在只可单侧施焊的场合，则应将接缝加工成坡口较小，且带有留隙焊根的焊道，另外还应固定成或整体机加工或铸造成一个如图 19.6 所示的永久性焊池支承板（背垫）。图 19.6 设有永久性焊池支承板（背垫）的单侧焊缝3.1.4 复合板应采用如图 19.7 中所示的焊缝形状。这些焊缝形状还用作复合板与（非合金及低合金的）船体结构钢之间的连接。图 19.7 复合板焊接的焊缝形状3.2 角接缝、T 型和双 T（十字）型接缝3.2.1 与端接板完整连接的角接
18、缝、T 型和双 T（十字）型接缝应加工成单侧或双侧坡口焊道，其最小焊缝根部面积和合适的间隙如图19.8 中所示。同时其焊缝根部应开槽，并从相对一侧将其封焊。这种焊缝的有效厚度应为端接板的厚度。如要求验证疲劳强度（见第 20 节） ，则其切口的节点种类取决于焊缝的加工质量。图 19.8 全熔深的单侧或双侧坡口焊缝3.2.2 对具有如图 19.9 所示规定的焊根未全熔深的角接缝、T 型和双 T（十字）型接缝，应将其加工成如 3.2.1 中所述的单侧或双侧坡口焊道，且应有一道背焊缝，但焊缝根部不必开槽。图 19.9 焊缝根部未全熔深的单侧和双侧坡口焊缝这种焊缝的有效厚度应为端接板的厚度 t 减去 f
19、，其中 f 为未全熔深的长度，规定为 0,2t，最大不超过 3mm。在两侧应用相同尺寸的填角焊缝加以平衡。如要求验证疲劳强度（见第 20 节） ，则这种焊缝切口的节点种类规定为 21 型。3.2.3 对于具有未焊接焊根长度 c 和根部未全熔深长度 f 的角接缝、T 型和双 T（十字）型接缝，应按图 19.10 将其加工成形。图 19.10 具有未焊的钝边和焊缝根部按规定未全熔深的单侧和双侧坡口焊缝图 19.11 单侧施焊的 T 型接头这种焊缝的有效厚度应为端接板的厚度 t 减去（c + f） ，其中 f 规定为 0.2t，但最大不超过 3mm。如要求验证疲劳强度（见第 20 节） ，则这种焊缝
20、切口的节点种类规定为 22 型或 23 型。3.2.4 对于按图 19.11 只能单侧施焊的角接缝、T 型和双 T（十字）型接缝，以与 3.1.3 所述的对接缝相类似的方式，采用焊池支承板（背垫） ，或以与 3.2.2 所述的类似方式加工成单侧单坡口焊缝。这种焊缝的有效厚度应按与 3.1.3 或 3.2.2（按适用的）类似方法确定。如要求验证疲劳强度（见第 20 节） ，则应尽可能不采用这种接缝型式。3.2.5 如角接接头为平整，则焊缝形状应如图 19.12 所示，在垂直方向上相齐平的两块板上加工坡口，斜切角至少为 30，以避免层间撕裂。在由三块板装配而成 T 型接头的情况下，如其中的端接板插
21、在两块水平板之间，则应采用与上述相类似的方法。图 19.12 齐平装配的角接接头3.2.6 对于 T 型接头，如主应力方向位于图 19.3 所示水平板（例如外壳板）平面内，且垂向板（腹板）的连接接头处于次要地位，则连接三块板的焊缝型式可按图 19.3 确定（主要承受动载荷的接头除外） 。连接水平板的焊缝有效厚度应按 3.2.2 确定。所需的“a”的尺寸根据连接垂向板（腹板）的接缝确定；如必要，应按表 19.3 或按填角焊情况下通过计算予以确定。图 19.13 三块板的焊接3.3 填角焊缝接头3.3.1 在通常情况下，填角焊缝应在两侧施焊。如非两侧施焊（如闭合箱形桁材和在主要承受与焊缝方向平行的
22、剪切应力时） ，则应根据个别情况予以认可。焊缝的焊喉厚度“a” （所述等边三角形的高）应按表 19.3 确定或按 C 通过计算予以确定。填角焊缝的焊脚长度应不小于 1.4“a” （ 焊喉厚度） 。对于腹板的填角焊缝，见2.4.3；对于甲板边板与舷顶列板的焊接，见第 7 节 A.2.1；对于肘板连接，见 C.2.7。3.3.2 在表 19.3 中规定的填角焊缝相对焊喉厚度适用于普通和较高抗拉强度船体结构钢以及类似的结构钢。表中所列数值一般也可适用于高强度结构钢和非铁素体金属，只要所用的焊接金属的“抗拉剪切强度”能至少与母体材料的抗拉强度相等。如不是这样，则应相应增加“a”值，所需的增加量应通过焊
23、接程序试验予以确定（见“材料和焊接技术规范”第 3 篇第 1 节 F） 。或者可通过提交考虑到有关焊接金属性能的计算书来代替。注：对于高强度铝合金（例如 AlMg45Mn） ，如经受拉应力的十字型接头，可要求这样的增加量，因为经验表明，在焊接工艺实验时，填角焊缝（用相配的填充金属形成）的抗拉-剪切强度常难以达到母体金属的抗拉强度。另见第 3 篇第 3 章第 1 节 F.5.2.3。3.3.3 填角焊缝的焊喉厚度应不超过被焊接件中较小者的厚度（一般为腹板的厚度）的 0.7 倍。最小的焊喉厚度由下式确定：mm ，但不小于 3mm，式中：t1 = 较小板厚（例如腹板） mm；t2 = 较大板厚（例如
24、缘板） mm。3.3.4 填角焊缝的截面应具有能平顺过渡至母体材料的平坦表面。如要求验证疲劳强度（见第 20 节） ，则可根据切口节点种类，要求对焊缝的切口作机械加工（通过磨削去除切口） 。焊缝应至少熔透至与理论焊根点相接近。3.3.5 如采用自动焊以确保获得较深的焊缝熔透深度，使其超出理论焊根点，且这种熔透深度在生产条件下能均匀及可靠地保持，则可允许以较深的熔透深度来确定焊喉厚度。其有效尺寸为：mm；应按图 19.14 并根据对于每种焊接工艺由焊接程序试验所确定的“min e”值予以确定。焊喉厚度应不小于相对于理论焊根点的最小焊喉厚度。图 19.14 增加熔透度的填角焊缝3.3.6 当在涂有
25、车间底漆的表面进行焊接因而特别易于产生气孔时，可根据所采用的焊接工艺规定焊喉厚度“a”增加量，最大值为1mm。这一规定特别适用于在使用最小填角焊喉厚度的场合。增加的数据应在按“材料和焊接技术规范”第 3 篇第 3 章第 3 节 F 对车间底漆进行试验后，根据载荷性质和严重程度视具体情况而定。对于必须采取措施以防止产生不合适焊根熔透度的焊接工艺适用这一规定。3.3.7 在承受严重动载荷的区域，应采用在两侧均为连续的加强填角焊缝（例如发动机底座的纵、横向桁材与靠近基座螺栓的顶板之间的连接，参见第 8 节，C.3.2.5 和表 19.3） ，除非对这些部位规定采用单侧或双侧坡口焊缝。在这些区域，焊喉
26、厚度“a”应等于被焊件中较小厚度的 0.7 倍。3.3.8 按表 19.3 的间断填角焊缝可以相对设置（并列间断焊缝，可以带有扇形孔） ，或可交错布置（见图 19.15） ，对于小型材，可允许开其他类型的扇形孔。在水舱和液货舱，在燃油舱和可能聚集冷凝水或喷溅水的舱室底部以及有腐蚀危险的空心部件（如舵） ，只可采用连续焊缝或带有扇形孔的间断填角焊缝。这一规定相应地也适用于暴露在外界环境条件或与易腐蚀货物接触的部位、结构或处所。在板上受到严重局部应力的部位（例如船舶前部船底）不得开设扇形孔，而在主要是承受动载荷的区域，应采用连续焊缝。图 19.15 设有扇形孔的并列及交错焊缝3.3.9 间断填角焊
27、缝的焊喉厚度 au 应按下式根据所选定的节距比b/ 确定：mma 由表 19.3 查得的或通过计算确定的连续焊缝所要求的填角焊缝焊喉厚度mm ；b 节距 e+ mm ；e 焊缝间隔mm ； 填角焊缝长度mm 。节距比 b/ 不得超过 5。未焊接的最大长度（设有扇形孔及并列间断焊为 b ；交错焊为 b/2 ）应不超过被焊件中较薄厚度的 25 倍。但扇形孔的长度应不超过 150mm。3.3.10 应尽可能避免采用搭接焊缝；承受高载荷的部件不得采用这种焊缝。对于承受低载荷的部件，可允许采用搭接焊缝，但应尽可能使焊缝与主应力方向平行。搭接宽度应为 1.5t+15mm（t 为较薄板的厚度） 。除了计算确
28、定的是另一个数值者外，填角焊缝的焊喉厚度“a”应等于较薄板厚的 0.4 倍，但应满足其值不小于由 3.3.3 所述的最小焊喉厚度的要求。填角焊缝在两侧必须是连续的，而且在两端处必须相接。3.3.11 当为塞焊时，如有可能，塞焊孔应在主应力方向呈长孔的形状。两孔之间的距离及孔的长度可按与 3.3.8 中所述的关于间断焊缝的节距“b”及填角焊缝长度“ ”相似的方法予以确定。填角焊缝的焊喉厚度“au”可按照 3.3.9 确定。孔的宽度应至少等于板厚的两倍，但应不小于 15mm。孔两端应呈半圆形。置于下面的板或型材，其厚度应至少与开孔板厚度相等，且在两侧应伸出 1.5板厚的距离，但最大不超过 20mm
29、。如有可能，应仅施焊必要的填角焊缝，而留下的空穴用合适的填料填充。不允许采用突耳焊接接头。4. 特定部件的焊接接头4.1 桁材和加强筋端部的焊接4.1.1 如图 19.16 所示，对施间断焊的桁材或加强筋端部处的腹板，应在至少等于桁材或加强筋高度“h”的整个距离上与板材或与面板连续施焊（如适用） ，此施焊的最大长度为 300mm。对于两端处焊缝的加强，通常是将焊缝延伸 0.15 倍跨距的长度，见表 19.3。图 19.16 桁材和加强筋端部的焊接4.1.2 肘板区域应至少在等于肘板长度的整个距离上连续施焊。扇形孔只应设于作为肘板自由边假想延伸线以外。4.1.3 如有可能，加强筋的自由端应紧靠在
30、横向板材或型材及桁材的腹板上，以避免出现板内应力集中。否则，应将加强筋的端部削斜，至少在 1.7h 的整个长度上连续施焊，施焊的最大长度为300mm。4.1.4 如在面板内出现对接接头，则面板应在接头的两侧至少等于面板宽度的整个长度上与腹板连续施焊。4.2 型材端部与板之间的接头4.2.1 型材端部与板相连接的焊缝接头，可使其处于同一平面内，或采用搭接的方式。如施焊接头未经过设计计算或未作规定，则可制成类似于图 19.17 中所示的接头。图 19.17 型材端部与板相连接的焊缝接头4.2.2 如接头位于板平面内，则可采用倒角的单侧坡口对接焊的简便型式。如板与型材端部采用搭接接头，则在两侧的填角
31、焊缝必须是连续的，并在端部必须相接。所需的尺寸“a”应按 C.2.6 通过计算确定。填角焊缝的焊喉厚度应不小于 3.3.3 中所规定的最小值。4.3 焊接轴支架接头4.3.1 除非是整体铸造或设有与 2.1.7 中所述（见图 19.18）相类似的供焊接用的整体式铸造法兰，否则筒形托架与支架臂应按图19.19 所示方式相互连接，并与外板连接。4.3.2 对于单臂的轴支架，在固定位置处或靠近固定位置处的支架臂上不得施焊。这种部件必须设有供焊接用的整体锻造或铸造的法兰。图 19.18 带有供焊接用整体铸造法兰的轴支架图 19.19 不带供焊接用整体铸造法兰的轴支架4.4 舵的连接法兰4.4.1 除非
32、锻造或铸造的钢质法兰设有符合 2.1.7 要求的供焊接用的整体锻造和铸造的法兰，否则均应采用渐厚板，并按 3.2.1 中所述的全熔深单侧或双侧坡口焊将舵的水平连接法兰与舵本体连接（见图 19.20） 。另见第 14 节 D.1.4 和 D.2.4。t 按第 14 节 E.3.1 确定的板厚mm；tf 法兰的实际厚度mm；mm， 如 tf50mm；mm， 如 tf50mm 。图 19.20 舵的水平连接法兰4.4.2 连接法兰在厚度方向所降低的强度应在许用值以内（参见1.5 和 2.5） 。如有怀疑，则应通过计算对焊接接头是否恰当进行验证。4.4.3 舵杆（带有加厚的舵杆环，参见 2.1.8）与
33、法兰之间的焊接应按图 19.21 的要求施焊。图 19.21 舵杆与连接法兰之间的焊接C. 应力分析1. 填角焊缝应力的一般分析1.1 应力的定义为进行计算，对填角焊缝中的应力定义如下（另见图 19.22）： 垂直于焊缝方向作用的正应力； 垂直于焊缝方向作用的剪应力；| 沿焊缝方向作用的剪应力。图 19.22沿焊缝方向作用的正应力不必考虑。为进行计算，焊缝面积为 a 。出于平衡的原因，对于如图所示的垂直于阴影线焊缝区的侧面区内，可采用下式： 。合成应力可由下式计算：1.2 定义a 焊喉厚度 mm ； 填角焊缝长度 mm ；P 集中力 N；M 所考虑位置上的弯矩 Nm ；Q 所考虑点上的剪力 N
34、；S 通过焊接连接至腹板上的法兰横截面对中和轴的静矩 cm3；I 桁材截面的惯性矩 cm4；W 连接截面的剖面模数 cm3。2. 应力的确定2.1 作用有正应力和剪力的填角焊缝为进行应力分析，侧面和正面焊缝应同等考虑，因此，正应力和剪应力应计算如下：N/mm2如图 19.23 所示的接头：图 19.23 正面填角焊缝的应力为：N/mm2N/mm2mm2 侧面填角焊缝的应力为：N/mm2N/mm2mm 正面和侧面填角焊缝的合成应力为：。如图 19.24 所示的接头：图 19.24N/mm2N/mm2合成应力：。2.2 作用有弯矩和剪力的填角焊接头在桁材固定点处的应力（图 19.25 所示悬梁臂为
35、一个例子）可按下式计算：图 19.25 弯矩引起的正应力：N/mm2 N/mm2， 如 eueoN/mm2，如 eueo 剪力引起的剪应力：N/mm2N/mm2Is 焊接接头对 X 轴的惯性矩 cm4；Ss(z) 在所考虑点处的相连焊缝截面的一次面积矩cm3；z 至中和轴的距离 cm。 合成应力：应证明在任一点处，无论是面板区域的 max ，或中和轴区的|max ，或合成应力 均未超过 2.8 中所列的许用限值。合成应力 v 应始终在腹板-面板连接处进行计算。2.3 作用有弯矩和扭矩以及剪力的填角焊接头对于弯曲引起的正应力和剪应力，见 2.2。由扭矩 MT 引起的扭转应力应按下式计算：N/mm
36、2MT 扭矩 Nm ；Am 焊缝所包络的截面积 mm2。由所有三种分力（弯曲、剪切、扭转）组合的合成应力按下列公式计算：N/mm2，如 |和 ?具有不同方向；N/mm2，如 |和 ?具有相同方向。2.4 在弯曲桁材的腹板与面板之间的连续填角焊接头应在最大剪力范围内进行应力试验。在焊缝纵向的应力不必进行计算。对于连续双面填角焊，其剪应力应按下式计算：N/mm2要求的填角焊缝厚度为：mm 。2.5 在弯曲桁材的腹板与面板之间的间断填角焊接头剪应力：N/mm2b 节距； 1.1，已计及填角焊缝“ ”两端处剪应力增量的应力集中系数。图 19.26要求的填角焊缝厚度为： mm 。2.6 搭接型材接头的填
37、角焊连接2.6.1 通过两侧填角焊缝连接的型材（见图 19.27）：N/mm2；N/mm2合成应力为：c，d， ， ，r mm见图 19.27，mm 。图 19.27因为剪力的影响一般可忽略，故所要求的填角焊缝厚度可由下式确定：mm 。2.6.2 通过两条侧面和两条正面填角焊缝连接的型材（如图 19.28所示的环周焊接）：N/mm2N/mm2合成应力为：mm 。图 19.282.7 肘板接头当型材与图 19.29 中所示的肘板连接时，其平均剪应力为：N/mm2 d 搭接长度 mm 。所要求的填角焊缝厚度应根据型材的剖面模数由下式计算：mm。（剪力 Q 已忽略不计） 。图 19.29 具有由于力
38、矩 M 和剪力 Q 引起的理想应力分布的肘板接头2.8 许用应力表 19.2 列出了在主要承受静载荷条件下各种材料的许用应力。表中所列的关于高强度钢、奥氏体不锈钢和铝合金的许用应力值是基于所用焊接金属的强度值至少应与母体金属的强度值相同的假定条件下得出的。如不是这种情况，则算得的“a”值必须相应地增加（另见 B.3.3.2） 。表 19.2材 料 ReH 或 Rp0.2N/mm2 许用应力N/mm2合成应力剪应力vp ，p普通强度船体结构钢 GL-A/B/D/E1 235 115较高强度结构钢 GL-A/D/E27S 265 125GL-A/D/E/F32 315 145GL-A/D/E/F3
39、62 355 160G1-A/D/E/F40 390 175高强度钢 St E 460 460 200St E 690 685 290奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢 1.4306/304 L 180 1101.4404/316 L 1901.4435/316 L 1901.4438/317 L 1951.4541/321 2051.4571/316Ti 2151.4406/316LN 280 1301.4429/316LN 2951.4439/（316LN） 2851.4462/（318） 480 205铝合金 A1Mg 3 803 355A1Mg 4.5Mn 1253 566A1Mg Si 0
40、.5 654 307A1Mg Si1 1104 4581 对于按 DIN-EN10025 的 St37 级结构钢也适用；2 对于按 DIN-EN10025 的 St52-3 级结构钢也适用；3 软状态板；4 冷硬型材；5 S-A1 Mg3、S-A1 Mg5 或 S-A1 Mg4. 5Mn 焊接材料；6 S-A1 Mg4. 5Mn 焊接材料；7 S-A1 Mg3、S-A1 Mg5、S-A1 Mg4. 5Mn 或 S-A1 Si5 焊接材料；8 S-A1 Mg5 或 S-A1 Mg4. 5Mn 焊接材料。表 19.3 填角焊缝的连接接头被连接构件 双面连续填角焊缝 2 的填角焊缝基本厚度 a/t0
41、1 可否间断填角焊缝 3船底结构纵横桁材之间 0.35 纵横桁材与壳板和内底 0.20 中纵桁与平板龙骨和内底 0.40在底部首端加强区域内的纵横桁材与骨材之间 0.30机器处所纵横桁材之间 0.35 纵横桁材与壳板和内底 0.30内底与壳板 0.40机座纵横桁之间，以及纵横桁材与壳板 0.40 纵横桁材与内底和面板 0.40 纵横桁材与顶板 0.504 纵横桁材在机座螺栓范围内 0.704 纵横桁材与肘板和加强筋 0.30推力轴承座纵桁与内底 0.40甲板与外壳板（一般） 0.40强力甲板与舷顶列板， （另见第 7 节 A.2） 0.50肋骨、扶强材、横梁等一般 0.15 尖舱内 0.30
42、舭龙骨与壳板 0.15横材、纵横桁材一般 0.15 离支承 0.15 倍跨距之内 0.25悬臂梁 0.40支柱与甲板 0.40舱壁、液舱限界面、上层建筑和甲板室围壁 与甲板、壳板和围壁 0.40舱口围板 与甲板（另见第 17 节 B.8） 0.40 与纵向加强筋 0.30舱口盖一般 0.15 5水密或油密填角焊缝 0.30舵舵板与腹板 0.25 首柱首柱板与腹板 0.25 1 t0 较薄板的厚度。2 在大剪力范围内，根据 C 中的计算，可要求填角焊缝具有较大的焊喉厚度。3 对易受腐蚀处所内的间断焊缝，应遵照 B.3.3.8 的规定。4 对于厚度超过 15mm 的板，应采用按图 19.9 规定的全熔深或规定部分熔深根部的单面或双面坡口的对接焊接头。5 压载水舱上的舱口盖除外。
