joint preparation

Post on 04-Apr-2015

349 Views

Category:

Documents

18 Downloads

Preview:

Click to see full reader

TRANSCRIPT

Welding Procedure and Process Planning 153

$ �����������������������������

$ ;����������������"3G���",G�

$ D��� �*��������������������� ������

$ '�������� ������� �������������������,�������� �!����

$ 4���� ������������������������������������� ��������������������������������

(�������� ���

7��������� ���

6�����������������������

0������������� ���

C�����������������

��%�&���#���'�'#�����(���(!������������

0��������������� ���������������������������� ��������������������� ������������ ���

���������������������� ���� ���0������������������ ���� �������

%�& ������ �������������������

%�& ��� �����������

%�& ���������������������!���� ��������������

%�& ������������ ���������������� ���� �����

%�& ��������������� ���� �����������

%�& ��������������

%�& ������������

0�������������������� ��� ����������������������4���� ��������������������

�����������������

8.4.1 Type of Welds

0�������� ���������� �� ����� �� 87����9��� � 8;�9���� ���7�������� �� ����� ��!������ ��

������������� ������������������������������������������������(�������� ������� �����

������������������������������������������������������������ ��0������������� ����

����������� ���������������������+��������������� ���������� ��������������7����/�/�

154 Welding Science and Technology

8.4.2 Joint Preparations for Different Types of Welds

D�������������������� ���������������������������������7�����/�1���/��1�

8.4.3 Fatigue as a Joint Preparation Factor

7������ �������� �������������������������� ���7���� /��3��)������� ����� ��������������

���������������������������� ������������������������������� ������������������

Fillet welds Butt welds

Lap Butt

Tee fillet Tee butt

Corner fillet Corner butt

�������7������� ������� �

MMA welds

P

t

g

ga

Fig. 8.9 Manual metal arc welds

Welding Procedure and Process Planning 155

t

�������� �!�!����"

���)H*�<��;*00�6<�6�<�0('@)

�����2�����)!�����;�

$ 0���������� ,���"���

$ :�� � ������������ ������

$ @������������ ��

�� �'����)!�����;�

$ 0����������≤�-���

$ :�� � ������������ ������

$ @������������ ��

$ ��I���,���"���

��"�)!�����;�����(�������;������

$ 0����������I�"���� �,���

$ @���������������������� ��

$ ��I�"���/���

!��#$

• A������������������� �������������������

�������� �� ������ ���������� ������

��������������������� ���������������� �

• )������������������������������������� �

���� ���� ���������������������������

�������������� ������ ���������� ��� �

����

• *���������������� ����������������

)����������������� ���� �����������

��� ��� ��� ��������������

g

g

Low strength

Better strength

Fig. 8.10 Factors affecting joint preparation (contd.)

Incomplete fusion(superiority is lost)

defect

156 Welding Science and Technology

Distortion

Distortion

Penetration

Backing bars in areasunaccessible for gouging

Backing strip

Backing providedby the part. Italso alligns.

Constraineddistortion canlead to cracks

Fig. 8.10 Factors affecting joint preparation

Welding Procedure and Process Planning 157

"��#% �&��� �!�!����

0����������≤��1���

)��������C

α�I�-3G�I���,�$�"���

��I���,�$�"���

&� ��' (�)*���+%�� (��%!� "

<�������� �I�3� ��� �� ��������� �������

������γC������� ���� � ��� �� ��� � ��� �������

��������������+������������ ���������������� �

�����������C�������������������� �

���� ��� ���=������������� �������� �� �� ���

�������������������������� �����

α�I�,,G β��I��3�$��,G

β �I�#3�$�#,G

��I�3�$���,���

�I���,�$�"����

0�������������

α�I�#,G���I�-���

α�I�"3G���I�-���

α�I� 3G���I�1�,����

Fig. 8.11 Single V preparations

a

g

s

g

g

g

g a

b2

b1

s2

s1

a

a

g

158 Welding Science and Technology

,�-�"�����&�.������������)��/��

• 0������������������������������

����� ��� ������������� ����� �� ���

�� �������������������������������� �

0�1�"��#% �) & %��� �!�!����

0����������≤��1���

α�I�,3G�I���-�$�"� ���

��I���-�$�"� ���

��������������������� ���� ����� ������

���� ����� � � �� ���� ��� ��� ����������� ��

�������������

2����������������� �������� ��������

=������������������������������

(����������������������� ������� ����

������������������ ������������ �������� ���

����� ����

0�-�"�����)�2���.������������)��/��

��������� ����������������� �������������

���������������

αG ����

#, -�"

", /

, 1�,

a

g

a

gs

g

a

n

g

a

g

a°453020

‘g’ mm66

9.5

Fig. 8.12 Single bevel preparation

Welding Procedure and Process Planning 159

3�1�"��#% �$��� �!�!����

0������������������������������������

�������� ���� ����������� ��� ����������������

��� ���������C�������� ���������������������

7�������������������������������� ���� ���

�������� ������������������������ ������� ���

������� ���� ������� ��� �α�0��������� � ������������������������

������������������������������������������

����������

4�1�"��#% ����� �!�!����

0��� ������ ��� ��� � ���� ����� ������ ���

��� �����0��� �������������������������������

J��1�����A����������������������������������

���������������������!�������������������*������

�� ����������������������I�#3G����������� ����

���������������%α �I� 3G&��?��������������I

�1�$�"/�����α�I� 3G�I���I���-�$�"� �����γ�I�1�,�$�� ����

Fig. 8.13 Single U preparation and single J-preparation

Suitable only forout-side corner

b2

b1

25 – 20°

5 – 10°

a2

a1

Asymmetric prep. forhorizontal-verticalwelding

Access and economyin deep groovesIncrease = 30 – 40°

remains 20°�1

�2

a

g

g s

Thickness t

ag

= 19.5 – 38 mm= 20, s = g = 1.6 – 3.2 mm= 6.3 to 9.5 mm

g

s

a

g

160 Welding Science and Technology

a = 20 – 25°

Fig. 8.14 Single J preparation

5�1�(�$)% �&��� �!�!����

P

P s

g

g

at = 12 50 mm= 60° s = 0 – 1.6 g = 1.6 – 6.3 mma

b1 = 10 – 15°

b2 = 45 – 40° �b2

b1

a

a

sd2

d1

Unequal preparation for jointsfixed in flat position reducingoverhead welding volume.

Asymmetric preparationfor horizontal-verticalposition welding

Requires less weld metalBalanced welding sequenceControlled distortionLarge solid angleBack gouging needed forefficient high quality joint

g

Fig. 8.15 Double V preparation

)������� ���� ���� �� �� � ���� �� ������

����������� � ���������������������������

������������=�����������������������

�������2�����������������������������*

���������������

Welding Procedure and Process Planning 161

6�1�(�$)% �) & %��� �!�!����

0����������I��1���,����

α�I�,3�$�,,G�I�3�����-���

��I���-���-�"���

6��������� ��� ���� �� �� ���� ��

������������������!���������������C�������

������

2����������������������������� ���

����C��������=������������������������������

Fig. 8.16 (a) Double bevel preparation

Fig. 8.16 (b) Double bevel preparation

��1�(�$)% �$��� �!�!����

a

g

s

g

a

gs

d2

d1

b2

b1

b1 = 5 to 10°b2 = 25 to 20°

t

s

g

38 mm= 20°= 1.6 to 3.2 mm= 1.6 to 3.2 mm= 6.3 to 9.5 mm

³a

g

Fig. 8.17 Double U preparation

s g

g

a

( )a

sd2

d1

a

a

(b)

162 Welding Science and Technology

7�1�(�$)% ����� �!�!����

2���� ��������������� � ��� D������

��������

��≥�"/���

α�I��,��� ,G�I���I���-���"� ���

γ�I�1�,���� ���

Fig. 8.18 Double J preparation

-1��'�8 (��� �!�!����"

@������*������� ���7�������� �*�����

������ ��������������������������

)���������������� ����������������C�������

������

Combination of V and bevel where welding

can be done easily from both sides.

Fig. 8.19 Mixed preparations

��)������������#����

0���������������� ���������������� ���������7������ ����� �����=���������������� ������

�� ��0���������������7����/� 3��0���������������������������������������� ���� ������

������������ �� ����� ������� ��� �� ���� ������ �������� ���0���������� � �������� ��

������������ ������� ����������� ���� �������������

4���������������� �������������������������������������������������0������������

�����K��� ������5��� �K��� �������5��:�� ���������� ����� ������������������������������

������������ ��� ������=������(������������7����/� ��

s

g

g

a

Welding Procedure and Process Planning 163

Flat FlatHorizontal Vertical

Vertical Overhead Overhead Horizontal

Fig. 8.20 Welding positions for butt and fillet welds

Line of root

SlopeSlope

Fig. 8.21 Diagram to illustrate weld slope

:�� ��������� ����� ��������������������������������������������������������

���������������������������������� �������� �������� ��������������������������

������������ �������������������!�� �������������������������� ��(������������ ���

7����/� �

Rotation of weld 0°

Rotation of weld 150°

150°150°

90°90°

Rotation of weld 90°Rotation of weld 45°

45°45°

180°180°

Rotation of weld 180°

Fig. 8.22 Diagrams to show weld rotation

0����� ���������������� ����� ������������

$ (.������������9�������������������������� ��������+��� ��3G��� ������

������� ��������+��� ��3G�

164 Welding Science and Technology

$ �������9����������������������� ��������+��� ���3G�������#,G��� ���������

��� �������� ��������+��� �13G�

$ :�;����<&������9����������������������� ������� ��������+��� ��3G����

����� ����������������������3G����� ��������+��� �13G�

$ &������9������������������������� ��������+��� ��#,G��� ������ ����������

����������13G�

$ �2������9����������� ������� ����� � ������ ������� �+��� �#,G� �� � �����

��������������������13G�

��*��!��'��� "'�#

����������������������������������������������������������������������������������

������� ��������������������������� � �����!������������������������-,�

0�������������������� �������������������������������������������� ��������������

������������������������������ � ������ �� �������� ������ ������������������ ���� �

�������������������������������� ��������

��+����������� ��!����"��#�

�:)� ���������� ��������� ���������� ����� ���� ���� ��������������� ���������������� ���

����� ������������ ��������� �������������� �����(��������������������������������

����� ������� ���� ����� ������� �����������������������������������!��������� �����

�������������������6���� ��������������������������� ��������������������������������

���������7����+���������������������������������������������������)F���� ����!������ �����

�������� �� �������������������������������������� ����� ��������� ������ ��!��������

���� � ���� �� �� ���0����������������� ������!������ ������ ���� ������ ��� � �������

��� ������� ��������������� ����������� ���� ���� ����������������������������� �����

�������������!������������������������ ���������������� �������������������������

������ ������������ ���� ����

0�� �������� � ������������ ��������� ���������������������� �� � ����� �������

�������������������0������������������������ ��������� ��������������������������

������ �������������������������������������(��������������� ���5�������� ������������

������������������ �������������0������������������������������� �����������������

������������������� ������������������������������������������������������������� �

��������������!����������0������������������!������������ ��������������������

����������)�����������������������������������������(��������� ��� ���� ������

����� �������������������� ��� �������� �����!������� ������������������������������ �

�������� ������������������!���� � ����������� ����� �������������

Welding Procedure and Process Planning 165

"$''!�*�+:!��9

0��������������������������������������������������

Materialthickness Manual metal arc Manual CO

DIP transfer2 Manual CO

spray transfer2 Mechanised CO2 Submerged arc

Process

20 S.W.G.

16 S.W.G.1/32 in.

1/8 in.1/16 in.

3/16 in.60°60°

1/16 in.

1/16 in.

1/4 in.60°60°

1/16 in.

1/16 in.

1/32 in.

3/8 in.60°

60°-70°

1/16 in.

1/16 in.

1/16 in.

40°-50°

1/16 in.

40°

1/16 in.

40°

1/16 in.

1/2 in.60°

60°-70°

3/32 in.

3/32 in.

40°-50°

1/16 in.

40°

1/16 in.

40°

1/16 in.1/16 in.

3/4 in.

60°60°-70°

1/8 in.

1/8 in.

50°

1/16 in. 50°

1/8 in.

40°

40°

1/4 in.

40°

40°

1/4 in.

1 in.

60°-70°

1/8 in.

50°

50°

1/8 in.

60°-70°

60°

1/16 in.

60°

40°

40°

1/4 in.40°

40°

1/4 in.

1½ in.

60°-70°

1/8 in.

50°

50°

1/8 in.

60°-70°

60°

60°

1/2 in.

60°

60°

1/16 in.

40°

40°

1/4 in.

3 in.

20°

1/8 in.

50°

50°

1/8 in.

60°

1/16 in.20°

1/4 in. r

60°

30°

1/2 in.

30°

1/4 in. r

30°

1/4 in.

30°

1/4 in. r

1/16 in.

166 Welding Science and Technology

����������������������������

%�& :�� ��������� ����������

%�& <���� ���������������� B��� �������������

%�& F��������������� � L����������������������������������

%�& F��������������� ���������������

%�& 0����������

%�& 6������������������

%�& ��������������

%��& <������� %���& <����� ���

%�& 2������������������ ���

%�& )�������������%���������� � ��������������������������������&

%�& 6��������������������������������

%�& :�� �������������� � �������

%�& F����������� ������������������������ �

%�& ������������������� ������� ���������

%�& )�=����������� �������������

%�& A��������������������� �

%�& 2�����������������

%�& '�����������������

%�& ����������

%�& 6������������� ���

%& 0���������������

%�& @�������� �������������������

%�& :�� ������!�����

%�& 0����!������� ����������������

%�& F�� ���������������������

%�& F������������������������

%�& 6��������������������������� �������������� �

% & 6����� �����������

8.7.1 Type of Joints

0����������+���������������������������������������������������������������� �� ����0���

������������ ����7����/� "����������������������������������������� ��������������������

�� �� ������������������� ���������������������������������� ���������+��������������

��������������������������������� ������� ������������������������� ������������������� ��

��� ��������� �������� ����������� �������������������������������� ����� ��

4������������ � �������������� ����������������� �������������������������

%�& F�������������������������������� ���������

%�& :������� ��������������� ������L����������������������� �

Welding Procedure and Process Planning 167

%�& :����������� ������������������������

%�& D����������������������� ����� ����������������������������������������

������������+������ ����������������

%�& �������L������������� ������ ��!���� � �� �������� �� ������� ��������

��������������������� ������ ��������������� �

%�& 2������������������������������������������ ���������� ������������������������

������������� ���� ��

(A) (B)

(D) (C)

(E) (F)

Fig. 8.23 Major types of joints: (A) Square butt weld (B) Square tee-joint and fillet welds(C) Cruciform joint with four fillet welds (D) Lap joint with single fillet weld (E) Full open corner joint with fillet welds (F) Edge joint with edge weld.

C����������������������� ���� ����� ������� � �����������������������7�����.�1$.��1

%2�����.&�

8.7.2 Welding Parameters

0�� ����������� ��������� ����� �������� ������ ���������� ��������������� ���� � ������ �

��=������������������������� ����������� �������� ��������������������������� ������ ���

���������� ���� ���� ����!����0�� ������������������������ ������ ���� ����������� ��

��������������� ����

%�& !��������� ���������=����������������������������������������������� ���� ���

��������������������� ����� ������*�������������������������������������������������

168 Welding Science and Technology

����������� ������ ������������������������� ��������� �������� �!�������A���������

�������������������������������������

������ �� ��=�� ���� �� ��� ����� ��������� � ��� ����������� �� ���� ���� ��������

A��������=����������!��������� ���������� �������������� ������������ �

Included angle

Angle of bevel

Root face

GapGap

Root radiusIncluded angle

Angle of bevel

Root face

GapGap

Included angle

Angle of bevel

Root face

GapGapRoot radius

Land

Fig. 8.24 Terms pertaining to typical weld preparations

7������������� ������� ���� ������������� ������������� ��������������� ������

���������=���������� ��� ��������������������� ����������������������������������

�� ������������������������0�����������=�������������������� ��������������������

������������#���� �������������������������������� ������������� ��%�����-3�"&���� �"��,

��� ������������������������������� �������%�.3�/&���������� ���� ���������� ����������

����� ����������� �� ������� �������������,���� ������� ������ ��� ����-3�"��������� ��

�.3�/�������

0�������� ����=���������� ���� ����������� �����������������������������������

������(����C�������������+������������� ���������������������������������������� �������

������������������ ����������������������������� �������������=����������������� ��(�

��0������������������ ����������� ������������� ��%-�������/���&����������� ������

�������������������������������������������

Welding Procedure and Process Planning 169

Weld width

Weld face

ToesToes

Toes

Weld face

Toes

Leg (length)

Weld width

Weld face

Toes

Leg

(Length)

Fig. 8.25 Term pertaining to welds

Design throat thickness

Actual throat thickness

Design throat thickness

Fig. 8.26 Actual and design throat thicknesses of welds

(���������������������� ����=����������������� ������� ����������������������

����������� ����������� �������%�����������������&�������������������������(������

�������� �������������� ������������ ����������!��������������������������� ���

������������ ����������������=������������������ �

%�&�"������#���������������0��������������������������������� ��� �����������

�2����42���� ��������������42�������+������ ����������#��������#� ��2�����������������

��� ������� ���� ��� ���:�� ����2�������%0�����#�"����..&

170 Welding Science and Technology

:��������������+���������������������������������������������������������������

����5���������� ���������� ������������������������������������������42��� ��������

������������������ �

%�&�$������������;����� �������� ������������������������� ��7����������������� �

��=���� ��������������� ������������������������� ��� ��������������������� �

0���� ���������������������������� �

(������������������������� ����������������� �������� ��� �����������������������

������������������ ������������ ��������������������������������������� ���������

���������������������+������(���������������� ���������������������� ����������

�����������0�������� ���� � ��� ������ ����� ������� ����� �������������� ��� ���� ��� ��

������ ��������������������� ���0������������� ������������������������� �������� ����

0������������ ����� ������������������������+������������ ����� ������ ��

�������������������� �����7�������� ��������� ������ ������� ���������� ��������

���� ����������� ������������� ���� �������������!���� ���=�������������� �

������ ����������������������������������������������������������������� ��:�

��� ��������� �������� ��� ���� ������ ���� ���� ������������� �������� �� ����������

����������� ������ ���������������������� ����������������������� ���� ��������������=���(�

������������������������������ ������������������������ �����������������������

�������������������������� ����������!������� ����������������������� ���

%�&�%����������������������� ������������������������������!��������� � �����

����� ���� ��������������� ����������2���������������� �����!����� �������������������

�� ��������A���� �������������!������+���������������

%�&� %����������������������� �������� ������������������������ ����������� ����

�������� ���� ��� ������� ������ �� � ����� ������������:�� �������� ������ ��� ������ �� ��

�+�������� ���� ��������������

$�������������

:�� ���������������������� ������� ����������.�

�����!��������'� ����������� ��!����"��#�

)�:�� ��������������� � ��������������� ������ � �������������� ������ ��� �� �����

���������� ��������������������� �����0��� ���������������� ����� ��� ����=����������

������������������������7����/� .�

@������������������������������� �������������� ������� ����������������������

����������������������������+�

(������������������������� �����)�:��������� ���� ����������� �����������

������ ��������(��FF�:��������������������������� ��������������������������������� ���

���� ��� �� ������ ��� �������� ���� ���� ������ ��� ������ ����������� ��� ������ ���� (�

)�:������������� ���������������������������� ��������������������� ���������

�����������������F��������� ������ �� ����� ��� �������� ��� ��� �� ���+�� �� �������� ��

���������� ����������� ������������� ������������������������������������������������

top related