焊(han)(han)接質量(liang)控制(zhi)的(de)(de)內容很(hen)多，影響焊(han)(han)接質量(liang)的(de)(de)因(yin)素及防(fang)止措施更(geng)復雜。根據鍋爐、壓力容器的(de)(de)生產(chan)和運行全過程，歸納起來，焊(han)(han)接質量(liang)控制(zhi)的(de)(de)基(ji)本內容如圖(tu)6-1所示。
1. 結構設計的基本要求(qiu)
所設計的焊接結構應滿足實用性(xing)、可靠性(xing)、工藝性(xing)和經濟性(xing)等方面的基(ji)本要(yao)求。
鍋爐、壓力容器的焊接(jie)結(jie)(jie)構(gou)設(she)(she)計(ji)，應(ying)考慮(lv)有利于進行焊接(jie)質量控制，此(ci)外要注意其他因素，如(ru)經濟性、可靠性和(he)材(cai)料（母材(cai)、焊接(jie)材(cai)料）的選擇等。作(zuo)為焊接(jie)結(jie)(jie)構(gou)的設(she)(she)計(ji)，必須(xu)考慮(lv)其具體(ti)結(jie)(jie)構(gou)形式、技術條件，此(ci)外，還應(ying)考慮(lv)材(cai)料的焊接(jie)性和(he)焊接(jie)接(jie)頭的分布(bu)。結(jie)(jie)構(gou)設(she)(she)計(ji)不合理是造成焊接(jie)結(jie)(jie)構(gou)破(po)壞(huai)的主要原因。焊接(jie)接(jie)頭性能與結(jie)(jie)構(gou)設(she)(she)計(ji)之間的關系如(ru)圖(tu)6-2所示。
2. 焊(han)接結構設計的原則
為達到上述結(jie)構(gou)設計的(de)基(ji)本要求(qiu)，在焊接結(jie)構(gou)設計時應遵(zun)循以下(xia)原則。
①. 合理(li)選擇和利用材料
所選(xuan)用的(de)金屬(shu)材料必(bi)須同(tong)時滿(man)足使用性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)和加(jia)工(gong)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)要求，前(qian)者包(bao)括強度(du)、韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐磨性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)、抗蠕(ru)變等(deng)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)；后者主要是(shi)焊接(jie)工(gong)藝(yi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。其(qi)次是(shi)其(qi)他冷(leng)、熱(re)加(jia)工(gong)的(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)，如熱(re)切(qie)割、冷(leng)彎、熱(re)彎、切(qie)削及(ji)熱(re)處理等(deng)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。
在(zai)結構(gou)上有特殊要求的部位可采(cai)用(yong)特種金(jin)屬(shu)材料，其余(yu)采(cai)用(yong)能滿足一般(ban)要求的材料。對(dui)有防腐蝕(shi)性要求的結構(gou)，可采(cai)用(yong)以碳鋼為基體、以不銹鋼為工作面(mian)的復合(he)(he)鋼板(ban)或(huo)者(zhe)在(zai)基體上堆焊(han)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)層；對(dui)有耐(nai)(nai)磨(mo)性要求的結構(gou)，可在(zai)工作面(mian)上堆焊(han)耐(nai)(nai)磨(mo)合(he)(he)金(jin)或(huo)熱(re)噴涂耐(nai)(nai)磨(mo)合(he)(he)金(jin)；應(ying)充分發揮能進行焊(han)接的異種金(jin)屬(shu)結構(gou)的特點。
在劃(hua)分結構零部件時，要考(kao)慮(lv)下料過程中(zhong)合(he)理排料的(de)(de)可行性(xing)：以減少邊角余料，提(ti)高材料的(de)(de)利用率。
②. 合理設計(ji)結構形式。
a. 根據強度(du)和剛度(du)要(yao)求，以最理(li)想的受力狀態確(que)定結(jie)(jie)構的幾何尺寸，不必去仿效鉚接(jie)、鑄(zhu)造、鍛造的結(jie)(jie)構形式。
b. 既要(yao)(yao)(yao)(yao)重(zhong)視結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)整體(ti)設計，也要(yao)(yao)(yao)(yao)重(zhong)視結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)細(xi)部(bu)處理。這是因為焊接(jie)(jie)結(jie)(jie)(jie)構(gou)屬(shu)剛性連(lian)接(jie)(jie)的(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou)，結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)整體(ti)性意(yi)味(wei)著(zhu)任(ren)何部(bu)位(wei)(wei)(wei)的(de)構(gou)造(zao)都同等(deng)重(zhong)要(yao)(yao)(yao)(yao)，許多焊接(jie)(jie)結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)破(po)壞(huai)事故(gu)起源于(yu)局部(bu)構(gou)造(zao)不合理的(de)薄弱環節處。對于(yu)應(ying)力復(fu)雜(za)或應(ying)力集中部(bu)位(wei)(wei)(wei)要(yao)(yao)(yao)(yao)慎(shen)重(zhong)處理，如結(jie)(jie)(jie)構(gou)中的(de)節點、斷面(mian)變化(hua)部(bu)位(wei)(wei)(wei)、焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭形狀(zhuang)變化(hua)處等(deng)。
c. 要(yao)有利(li)于實(shi)現機械化(hua)和(he)自動化(hua)焊接。應盡量采(cai)用(yong)簡(jian)單、平直的(de)(de)結構(gou)(gou)形式，減少(shao)短(duan)而不規則(ze)的(de)(de)焊縫；避(bi)免采(cai)用(yong)難以彎制或(huo)沖壓的(de)(de)具有復雜空間曲面的(de)(de)結構(gou)(gou)。
③. 減(jian)少焊接(jie)量。
盡(jin)(jin)量多選(xuan)用軋制型材(cai)以(yi)(yi)減(jian)(jian)(jian)少(shao)(shao)焊(han)(han)縫(feng)，還可(ke)以(yi)(yi)利用沖壓(ya)件代替(ti)一部(bu)分(fen)焊(han)(han)接件；結構形狀(zhuang)復(fu)雜，角焊(han)(han)縫(feng)多且(qie)密(mi)集的(de)(de)(de)部(bu)位，可(ke)用鑄鋼件代替(ti)；必要(yao)時可(ke)以(yi)(yi)適當增加壁厚(hou)，以(yi)(yi)減(jian)(jian)(jian)少(shao)(shao)或取消(xiao)加強(qiang)筋板，從而(er)減(jian)(jian)(jian)少(shao)(shao)焊(han)(han)接工作(zuo)量。對于角焊(han)(han)縫(feng)，在保證(zheng)強(qiang)度要(yao)求的(de)(de)(de)前(qian)(qian)提下，盡(jin)(jin)可(ke)能用最(zui)小的(de)(de)(de)焊(han)(han)腳(jiao)尺寸，因為焊(han)(han)縫(feng)面積與焊(han)(han)腳(jiao)高度的(de)(de)(de)平方成(cheng)正(zheng)比。對于坡(po)(po)口焊(han)(han)縫(feng)，應在保證(zheng)焊(han)(han)透的(de)(de)(de)前(qian)(qian)提下選(xuan)用填充(chong)金屬(shu)最(zui)少(shao)(shao)的(de)(de)(de)坡(po)(po)口形式(shi)。
④. 合理(li)布置焊縫
有(you)(you)對稱(cheng)軸(zhou)的(de)焊(han)接(jie)(jie)結(jie)構，焊(han)縫(feng)(feng)應(ying)(ying)對稱(cheng)布置，或接(jie)(jie)近對稱(cheng)軸(zhou)處，這有(you)(you)利于(yu)(yu)控制焊(han)接(jie)(jie)變(bian)(bian)形；要(yao)避(bi)免焊(han)縫(feng)(feng)交(jiao)叉(cha)和密集，在結(jie)構上焊(han)縫(feng)(feng)交(jiao)叉(cha)時，使重(zhong)要(yao)焊(han)縫(feng)(feng)連續，讓次要(yao)焊(han)縫(feng)(feng)中斷，這有(you)(you)利于(yu)(yu)重(zhong)要(yao)焊(han)縫(feng)(feng)實現自動(dong)焊(han)，保證其焊(han)接(jie)(jie)質量；盡可能使焊(han)縫(feng)(feng)避(bi)開高應(ying)(ying)力(li)部位、應(ying)(ying)力(li)集中處、機械(xie)加工(gong)面(mian)和需要(yao)變(bian)(bian)質處理的(de)表(biao)面(mian)等。
⑤. 施工(gong)方便
必須使(shi)結構上(shang)每(mei)條焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫都能施(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)和(he)方(fang)便質(zhi)量(liang)檢驗，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫周圍(wei)要留(liu)有足夠的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)和(he)質(zhi)量(liang)檢驗的(de)(de)(de)(de)操作空間；盡量(liang)使(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫都能在(zai)工(gong)廠中(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，減(jian)少現場的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)量(liang)；減(jian)少手工(gong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)工(gong)作量(liang)，擴(kuo)大自動焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)工(gong)作量(liang)；對雙面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫，操作方(fang)便的(de)(de)(de)(de)一面用(yong)(yong)大坡(po)(po)口，施(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條件差的(de)(de)(de)(de)一面用(yong)(yong)小坡(po)(po)口，必要時改用(yong)(yong)單面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)雙面成形的(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)頭坡(po)(po)口形式和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)。盡量(liang)減(jian)少仰焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)或立焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫，這樣的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫勞動條件差，不易保證(zheng)質(zhi)量(liang)，而且(qie)生產率低。
⑥. 有利(li)于生產(chan)組織(zhi)和管理
大型焊接(jie)結構(gou)采用部(bu)件組(zu)裝(zhuang)(zhuang)的生產方式(shi)有(you)利于組(zu)織和管理(li)。因此，設(she)計大型焊接(jie)結構(gou)時，要(yao)進行(xing)合理(li)分段(duan)。分段(duan)時，一般(ban)要(yao)綜合考慮起(qi)重運輸條件、焊接(jie)變形(xing)的控制、焊后熱處理(li)、機械加工、質量檢驗和總裝(zhuang)(zhuang)配等因素。
此外，應注意結構形式對焊接質量(liang)的(de)影響，盡量(liang)減少焊接接頭(tou)的(de)數量(liang)，焊接坡(po)口寸應盡可(ke)能小，，焊縫(feng)之間(jian)要(yao)保持一定距離以防止(zhi)(zhi)焊縫(feng)集中，保證焊接工(gong)藝的(de)可(ke)實施性，，在可(ke)能的(de)情況下采用低匹配的(de)焊縫(feng)，防止(zhi)(zhi)焊接接頭(tou)強度(du)過高而塑(su)性、韌性不足。
不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)結(jie)構(gou)形式的焊接(jie)接(jie)頭，拘束度不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)，，反映不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)的受(shou)(shou)力狀(zhuang)態。因(yin)此(ci)，在不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)的受(shou)(shou)力狀(zhuang)態下，對材質和焊接(jie)接(jie)頭的性能應(ying)有不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)的要求。結(jie)構(gou)形式設(she)(she)計(ji)(ji)得(de)正確與否，不(bu)(bu)僅體現在整(zheng)體結(jie)構(gou)的可(ke)靠(kao)性上(shang)，還(huan)體現在焊接(jie)接(jie)頭設(she)(she)計(ji)(ji)的合理(li)性上(shang)。另外，在接(jie)頭施焊時，接(jie)頭與結(jie)構(gou)整(zheng)體應(ying)匹(pi)配。焊接(jie)結(jie)構(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)應(ying)注意(yi)的工藝條件如下。
a. 根(gen)據結(jie)構的(de)(de)技術條(tiao)件，找出最優的(de)(de)焊接(jie)方法。甚至(zhi)可根(gen)據具體(ti)的(de)(de)結(jie)構特點分析(xi)實現焊接(jie)工藝的(de)(de)難易程度，改變(bian)設計(ji)方案(an)。
b. 結構設計(ji)時，必(bi)須考(kao)慮(lv)焊接(jie)工(gong)藝的(de)可(ke)行(xing)性，各種(zhong)檢(jian)測的(de)可(ke)行(xing)性，焊接(jie)變形是否易(yi)于(yu)控制(zhi)，焊工(gong)操(cao)作是否方(fang)便、安全，能否保證(zheng)焊接(jie)質量。
c. 選擇(ze)(ze)結(jie)構形式時(shi)(shi)，要考慮減小拘(ju)束度，提高抗裂性。同時(shi)(shi)也要考慮工作(zuo)條(tiao)件，如介質條(tiao)件、溫度條(tiao)件和(he)載荷條(tiao)件等對結(jie)構抗裂性的(de)作(zuo)用(yong)。在選擇(ze)(ze)焊接材(cai)料時(shi)(shi)，可以選擇(ze)(ze)低匹配的(de)焊接材(cai)料和(he)高韌性的(de)母材(cai)及焊接材(cai)料，以提高結(jie)構的(de)整體性能。
d. 焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)是整個焊(han)(han)接(jie)結構件(jian)的(de)(de)(de)關鍵部(bu)分，直接(jie)關系到(dao)焊(han)(han)接(jie)結構的(de)(de)(de)質(zhi)量好(hao)壞(huai)，因此，結構設計時必須選用合理的(de)(de)(de)接(jie)頭(tou)形(xing)式。接(jie)頭(tou)幾(ji)何(he)形(xing)狀應盡可(ke)能不(bu)干擾應力分布，避(bi)免截面(mian)(mian)上有突變(bian)的(de)(de)(de)接(jie)頭(tou)，特(te)別是在疲勞工作(zuo)條件(jian)下(xia)更應注意。對非等厚(hou)截面(mian)(mian)的(de)(de)(de)對接(jie)焊(han)(han)縫，接(jie)頭(tou)設計時應使兩(liang)條中(zhong)心線對直（圖6-3(a));把較厚(hou)部(bu)分加(jia)工到(dao)與(yu)較薄部(bu)分厚(hou)度(du)相同（圖6-3(b));或采用堆焊(han)(han)使焊(han)(han)接(jie)區形(xing)成平滑(hua)過渡（圖6-3(c)).接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)應力集中(zhong)系數(shu)越高，對接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)平滑(hua)和逐(zhu)漸過渡的(de)(de)(de)要求就越高。
焊接(jie)件(jian)在制造(zao)過程中(zhong)(zhong)的組裝(zhuang)精度(du)也影響焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)的性能(neng)。應(ying)考慮(lv)連接(jie)板的幾何形狀，避免(mian)在有應(ying)力(li)疊加或(huo)應(ying)力(li)集中(zhong)(zhong)的區域布(bu)置焊縫，若不(bu)可(ke)避免(mian)，則應(ying)作特殊考慮(lv)。為了易于預熱、焊接(jie)、焊后熱處理以及(ji)無(wu)損探傷，對(dui)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)最好由相同(tong)厚度(du)的工件(jian)制成。
3. 焊接結構設計的一般程序
新產(chan)品焊(han)接結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)的設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)是指(zhi)從市場調研到產(chan)品定(ding)下生(sheng)產(chan)的全(quan)過(guo)程(cheng)(cheng)。焊(han)接結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的一(yi)般程(cheng)(cheng)序包括決策(ce)、設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、試制、定(ding)型(xing)生(sheng)產(chan)和持續改進(jin)幾個階段。其(qi)中(zhong)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)階段的工(gong)作內容(rong)主要是根(gen)據設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)任務(wu)書，對(dui)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)對(dui)象(xiang)進(jin)行具體結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)算以(yi)及作必(bi)要的試驗(yan)，完成圖(tu)樣繪制和設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)文件的編制等。大型(xing)復(fu)雜產(chan)品的結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)般又分初步設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、技術設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和工(gong)作圖(tu)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)三個工(gong)作階段。
4. 焊(han)接結構設(she)計的評審
焊接結構設計的評(ping)(ping)審是質量控制中的重(zhong)要(yao)一(yi)環，目的是保(bao)證設計質量，使之符合計劃任務書或合同書要(yao)求(qiu)，設計與制造(zao)出(chu)滿(man)足用戶要(yao)求(qiu)的產品。設計評(ping)(ping)審工作不局限在設計階段(duan)，它要(yao)持續到(dao)產品試制之后(hou)大批(pi)量投產之前。因為(wei)設計階段(duan)的成(cheng)果仍停留在“圖紙”上，只有(you)通(tong)過試生產，變成(cheng)成(cheng)品后(hou)才能對整個產品設計做出(chu)全面(mian)的評(ping)(ping)價。
評審是由不(bu)直接參與產品設(she)計的(de)或不(bu)直接承擔設(she)計責(ze)任的(de)企業中各方面的(de)專(zhuan)家和有豐富(fu)經驗的(de)專(zhuan)業人員(yuan)組(zu)成的(de)評審委員(yuan)會組(zu)織進行。
