焊(han)(han)接(jie)(jie)質量(liang)控制的(de)內容很(hen)多，影(ying)響焊(han)(han)接(jie)(jie)質量(liang)的(de)因素及防止措施更復(fu)雜(za)。根據鍋(guo)爐、壓(ya)力容器的(de)生產和運行全(quan)過程(cheng)，歸納起來，焊(han)(han)接(jie)(jie)質量(liang)控制的(de)基(ji)本內容如(ru)圖6-1所示(shi)。
1. 結(jie)構(gou)設計的基(ji)本要求
所設計的焊接結(jie)構(gou)應滿足實用性(xing)、可靠性(xing)、工藝性(xing)和經濟性(xing)等(deng)方(fang)面(mian)的基(ji)本(ben)要求。
鍋爐、壓力容器(qi)的(de)焊接(jie)(jie)結構設計，應考慮(lv)(lv)有(you)利于進行焊接(jie)(jie)質量控制，此(ci)外要注(zhu)意其他因(yin)素(su)，如經濟性、可(ke)靠(kao)性和材料(liao)(liao)（母(mu)材、焊接(jie)(jie)材料(liao)(liao)）的(de)選擇等(deng)。作為焊接(jie)(jie)結構的(de)設計，必須(xu)考慮(lv)(lv)其具(ju)體結構形(xing)式、技術(shu)條件，此(ci)外，還應考慮(lv)(lv)材料(liao)(liao)的(de)焊接(jie)(jie)性和焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)分(fen)布。結構設計不(bu)合(he)理是造成(cheng)焊接(jie)(jie)結構破壞的(de)主要原因(yin)。焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)性能與結構設計之(zhi)間的(de)關(guan)系如圖6-2所示(shi)。
2. 焊接結(jie)構設計的原則
為(wei)達到上述結構設(she)計(ji)的基本(ben)要求，在焊接(jie)結構設(she)計(ji)時應遵(zun)循以下(xia)原則。
①. 合理選擇和利用材(cai)料
所選用(yong)的(de)金屬材料(liao)必須同時(shi)滿足使(shi)用(yong)性能(neng)和加工性能(neng)的(de)要求，前者(zhe)(zhe)包括(kuo)強度、韌性、耐(nai)磨(mo)性、耐(nai)腐蝕性、抗蠕變等性能(neng)；后(hou)者(zhe)(zhe)主要是焊(han)接工藝性能(neng)。其次是其他冷(leng)、熱(re)加工的(de)性能(neng)，如熱(re)切(qie)割、冷(leng)彎、熱(re)彎、切(qie)削及熱(re)處理等性能(neng)。
在(zai)結(jie)構上(shang)有(you)特殊要(yao)求(qiu)的(de)(de)部位可(ke)采用(yong)(yong)特種(zhong)(zhong)金(jin)屬材(cai)料(liao)，其余采用(yong)(yong)能(neng)滿(man)足一般要(yao)求(qiu)的(de)(de)材(cai)料(liao)。對有(you)防腐蝕性要(yao)求(qiu)的(de)(de)結(jie)構，可(ke)采用(yong)(yong)以碳鋼為基體(ti)(ti)、以不銹(xiu)鋼為工作面(mian)的(de)(de)復合鋼板或(huo)者在(zai)基體(ti)(ti)上(shang)堆(dui)焊(han)耐(nai)腐蝕層；對有(you)耐(nai)磨(mo)性要(yao)求(qiu)的(de)(de)結(jie)構，可(ke)在(zai)工作面(mian)上(shang)堆(dui)焊(han)耐(nai)磨(mo)合金(jin)或(huo)熱噴(pen)涂耐(nai)磨(mo)合金(jin)；應充分(fen)發揮能(neng)進行(xing)焊(han)接(jie)的(de)(de)異(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)屬結(jie)構的(de)(de)特點。
在劃分結構(gou)零部件(jian)時，要(yao)考慮下料過程(cheng)中合理排(pai)料的(de)(de)可行(xing)性(xing)：以減少(shao)邊角余料，提高材(cai)料的(de)(de)利用率。
②. 合理設計結構形式。
a. 根據強(qiang)度和剛度要求，以最理想的(de)(de)(de)受力狀態(tai)確定(ding)結構(gou)的(de)(de)(de)幾何尺寸(cun)，不必去仿效鉚接、鑄造、鍛(duan)造的(de)(de)(de)結構(gou)形式(shi)。
b. 既要重(zhong)(zhong)視結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)整(zheng)(zheng)體設計，也(ye)要重(zhong)(zhong)視結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)細部(bu)(bu)處理(li)。這(zhe)是因為焊接(jie)(jie)結(jie)構(gou)(gou)(gou)屬剛性(xing)連接(jie)(jie)的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)(gou)，結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)整(zheng)(zheng)體性(xing)意味著任何部(bu)(bu)位(wei)的(de)(de)構(gou)(gou)(gou)造都同等(deng)重(zhong)(zhong)要，許多焊接(jie)(jie)結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)破(po)壞事故起源于局部(bu)(bu)構(gou)(gou)(gou)造不合(he)理(li)的(de)(de)薄弱環節(jie)處。對(dui)于應力復雜或應力集中部(bu)(bu)位(wei)要慎重(zhong)(zhong)處理(li)，如結(jie)構(gou)(gou)(gou)中的(de)(de)節(jie)點、斷面(mian)變化(hua)部(bu)(bu)位(wei)、焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭形狀變化(hua)處等(deng)。
c. 要(yao)有(you)利于(yu)實現機械(xie)化和自動化焊接。應盡量采用簡單、平(ping)直(zhi)的(de)結(jie)(jie)構形式，減少短而不規則的(de)焊縫；避免采用難以彎制或沖壓的(de)具有(you)復雜(za)空間曲面的(de)結(jie)(jie)構。
③. 減少焊接量(liang)。
盡量(liang)多選用(yong)軋制(zhi)型材以(yi)(yi)減少焊(han)縫，還可以(yi)(yi)利用(yong)沖壓件代替(ti)一部分(fen)焊(han)接(jie)件；結構形狀復(fu)雜，角(jiao)焊(han)縫多且密集的(de)(de)部位(wei)，可用(yong)鑄鋼(gang)件代替(ti)；必要時(shi)可以(yi)(yi)適當增加(jia)壁厚，以(yi)(yi)減少或取消加(jia)強筋(jin)板，從而減少焊(han)接(jie)工(gong)作量(liang)。對(dui)于角(jiao)焊(han)縫，在(zai)保(bao)證強度要求的(de)(de)前提下，盡可能用(yong)最小的(de)(de)焊(han)腳尺寸，因為焊(han)縫面積與(yu)焊(han)腳高度的(de)(de)平方成正比。對(dui)于坡(po)口(kou)焊(han)縫，應在(zai)保(bao)證焊(han)透(tou)的(de)(de)前提下選用(yong)填充(chong)金屬最少的(de)(de)坡(po)口(kou)形式(shi)。
④. 合理布置焊縫
有對稱(cheng)軸的(de)焊(han)(han)接結構，焊(han)(han)縫(feng)應(ying)對稱(cheng)布置(zhi)，或接近對稱(cheng)軸處(chu)，這(zhe)有利于(yu)控(kong)制焊(han)(han)接變形；要(yao)避免焊(han)(han)縫(feng)交叉(cha)和密集，在結構上焊(han)(han)縫(feng)交叉(cha)時，使(shi)重要(yao)焊(han)(han)縫(feng)連續，讓次要(yao)焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)斷(duan)，這(zhe)有利于(yu)重要(yao)焊(han)(han)縫(feng)實(shi)現自(zi)動焊(han)(han)，保證其焊(han)(han)接質量；盡可能使(shi)焊(han)(han)縫(feng)避開高應(ying)力部位、應(ying)力集中(zhong)處(chu)、機械加工面和需(xu)要(yao)變質處(chu)理的(de)表(biao)面等。
⑤. 施工方(fang)便
必(bi)須(xu)使結(jie)構(gou)上每條焊(han)(han)(han)縫都能施焊(han)(han)(han)和方便(bian)質(zhi)量(liang)(liang)檢驗，焊(han)(han)(han)縫周圍要留有足夠的焊(han)(han)(han)接和質(zhi)量(liang)(liang)檢驗的操作(zuo)空(kong)間；盡量(liang)(liang)使焊(han)(han)(han)縫都能在工(gong)廠中焊(han)(han)(han)接，減少現場的焊(han)(han)(han)接量(liang)(liang)；減少手工(gong)焊(han)(han)(han)接的工(gong)作(zuo)量(liang)(liang)，擴(kuo)大(da)自動(dong)焊(han)(han)(han)接的工(gong)作(zuo)量(liang)(liang)；對雙(shuang)面(mian)焊(han)(han)(han)縫，操作(zuo)方便(bian)的一面(mian)用大(da)坡(po)口(kou)(kou)，施焊(han)(han)(han)條件差的一面(mian)用小(xiao)坡(po)口(kou)(kou)，必(bi)要時改用單面(mian)焊(han)(han)(han)雙(shuang)面(mian)成(cheng)形的接頭坡(po)口(kou)(kou)形式和焊(han)(han)(han)接工(gong)藝。盡量(liang)(liang)減少仰焊(han)(han)(han)或立焊(han)(han)(han)的焊(han)(han)(han)縫，這樣(yang)的焊(han)(han)(han)縫勞動(dong)條件差，不(bu)易保證質(zhi)量(liang)(liang)，而且生產率低。
⑥. 有利于生(sheng)產組織和管理
大(da)型焊(han)接結構采用部(bu)件(jian)組裝的(de)生產方式有利于(yu)組織和管理(li)。因此，設計大(da)型焊(han)接結構時，要進行合理(li)分(fen)段。分(fen)段時，一般要綜合考慮起重運輸條件(jian)、焊(han)接變形的(de)控制(zhi)、焊(han)后熱處理(li)、機械(xie)加工、質量(liang)檢驗和總裝配等因素。
此外，應注意(yi)結構形式對焊(han)接(jie)質量的影響，盡(jin)量減少焊(han)接(jie)接(jie)頭的數量，焊(han)接(jie)坡口寸應盡(jin)可能(neng)小(xiao)，，焊(han)縫之(zhi)間要(yao)保(bao)持一定距離以防止焊(han)縫集中(zhong)，保(bao)證焊(han)接(jie)工藝的可實施性(xing)(xing)，，在可能(neng)的情況下采用低匹配(pei)的焊(han)縫，防止焊(han)接(jie)接(jie)頭強度(du)過高(gao)而(er)塑(su)性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)不足。
不同(tong)(tong)結(jie)構形(xing)式(shi)的焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭，拘(ju)束度不同(tong)(tong)，，反映(ying)不同(tong)(tong)的受力狀(zhuang)態。因此，在(zai)不同(tong)(tong)的受力狀(zhuang)態下，對材質和焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭的性能應(ying)有不同(tong)(tong)的要求。結(jie)構形(xing)式(shi)設(she)計得正(zheng)確與否，不僅體(ti)現在(zai)整(zheng)體(ti)結(jie)構的可靠(kao)性上，還體(ti)現在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭設(she)計的合理性上。另外，在(zai)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭施焊(han)(han)時，接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭與結(jie)構整(zheng)體(ti)應(ying)匹配。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結(jie)構設(she)計應(ying)注意的工藝條件如下。
a. 根據(ju)結構的技(ji)術條件，找出最優(you)的焊(han)接方法(fa)。甚至可根據(ju)具體的結構特點分析實(shi)現(xian)焊(han)接工藝的難(nan)易程度，改(gai)變(bian)設計方案。
b. 結(jie)構設計時，必須(xu)考慮(lv)焊(han)接工藝的可行(xing)(xing)性，各(ge)種(zhong)檢測的可行(xing)(xing)性，焊(han)接變形(xing)是否易(yi)于(yu)控(kong)制，焊(han)工操作是否方便(bian)、安全，能否保(bao)證焊(han)接質量。
c. 選(xuan)擇(ze)結構(gou)(gou)形式時(shi)，要考(kao)慮減小拘束度，提高(gao)抗(kang)裂(lie)性(xing)。同時(shi)也(ye)要考(kao)慮工作條件，如介質條件、溫度條件和(he)載荷條件等對結構(gou)(gou)抗(kang)裂(lie)性(xing)的(de)作用。在選(xuan)擇(ze)焊接材料(liao)(liao)時(shi)，可以(yi)(yi)選(xuan)擇(ze)低匹配(pei)的(de)焊接材料(liao)(liao)和(he)高(gao)韌性(xing)的(de)母材及焊接材料(liao)(liao)，以(yi)(yi)提高(gao)結構(gou)(gou)的(de)整(zheng)體性(xing)能。
d. 焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭是整個焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結(jie)構件的(de)(de)(de)關(guan)鍵部分(fen)，直(zhi)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)關(guan)系到(dao)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結(jie)構的(de)(de)(de)質量好壞(huai)，因(yin)此，結(jie)構設計時必須選用合理的(de)(de)(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭形(xing)式。接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭幾何(he)形(xing)狀(zhuang)應(ying)盡可(ke)能(neng)不干擾(rao)應(ying)力分(fen)布，避免截面上有突變的(de)(de)(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭，特別是在疲勞工作條件下更(geng)應(ying)注意。對(dui)非(fei)等厚(hou)截面的(de)(de)(de)對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)縫，接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭設計時應(ying)使兩條中(zhong)心線(xian)對(dui)直(zhi)（圖6-3(a));把較厚(hou)部分(fen)加工到(dao)與較薄部分(fen)厚(hou)度(du)相同（圖6-3(b));或(huo)采(cai)用堆焊(han)(han)使焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)區形(xing)成平滑過渡(du)(du)（圖6-3(c)).接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)應(ying)力集(ji)中(zhong)系數越高(gao)，對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)平滑和逐漸過渡(du)(du)的(de)(de)(de)要求就(jiu)越高(gao)。
焊(han)(han)接件在制(zhi)造過程中的(de)組裝(zhuang)精度也影響(xiang)焊(han)(han)接接頭(tou)的(de)性能。應(ying)考慮連接板的(de)幾何形狀，避免在有應(ying)力疊加或應(ying)力集中的(de)區域布置焊(han)(han)縫(feng)，若不(bu)可(ke)避免，則應(ying)作(zuo)特(te)殊考慮。為了易于預熱、焊(han)(han)接、焊(han)(han)后熱處理以及無損探傷(shang)，對(dui)接接頭(tou)最好由相(xiang)同厚度的(de)工件制(zhi)成。
3. 焊接結構設(she)計的一般(ban)程序
新產品焊接結(jie)構的(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)指(zhi)從市場調研到產品定(ding)(ding)下生產的(de)全過程(cheng)。焊接結(jie)構設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)一般程(cheng)序包括決策、設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、試制、定(ding)(ding)型生產和(he)持續改進幾個階段。其中結(jie)構設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)階段的(de)工作內容主要是(shi)(shi)根(gen)據設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)任(ren)務書(shu)，對(dui)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)對(dui)象(xiang)進行具體結(jie)構設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)算以(yi)及作必要的(de)試驗，完成圖(tu)樣繪(hui)制和(he)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)文件的(de)編制等。大(da)型復(fu)雜產品的(de)結(jie)構設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一般又分初步設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、技(ji)術設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)工作圖(tu)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)三個工作階段。
4. 焊接結構設計(ji)的(de)評審
焊接結構(gou)設(she)計的評(ping)審(shen)是質量(liang)(liang)(liang)控制(zhi)中的重要(yao)一環，目(mu)的是保證設(she)計質量(liang)(liang)(liang)，使(shi)之(zhi)(zhi)(zhi)符合計劃(hua)任(ren)務書(shu)(shu)或合同書(shu)(shu)要(yao)求(qiu)，設(she)計與制(zhi)造出滿足用戶要(yao)求(qiu)的產(chan)品(pin)。設(she)計評(ping)審(shen)工(gong)作不局限在設(she)計階段，它要(yao)持續到產(chan)品(pin)試制(zhi)之(zhi)(zhi)(zhi)后大批(pi)量(liang)(liang)(liang)投產(chan)之(zhi)(zhi)(zhi)前。因為設(she)計階段的成(cheng)果仍停留在“圖紙”上，只有通過試生產(chan)，變(bian)成(cheng)成(cheng)品(pin)后才能對整個產(chan)品(pin)設(she)計做出全(quan)面的評(ping)價。
評審(shen)是由(you)不(bu)直接(jie)參與(yu)產品設計的(de)或不(bu)直接(jie)承擔設計責任的(de)企業(ye)中(zhong)各方(fang)面的(de)專(zhuan)(zhuan)家和有(you)豐富經驗的(de)專(zhuan)(zhuan)業(ye)人(ren)員組成的(de)評審(shen)委員會(hui)組織進行(xing)。
