焊(han)(han)接質量控制(zhi)的內容(rong)很多，影響焊(han)(han)接質量的因(yin)素及防(fang)止措施(shi)更(geng)復雜。根據鍋(guo)爐、壓力(li)容(rong)器的生產和運行(xing)全過(guo)程(cheng)，歸納起(qi)來(lai)，焊(han)(han)接質量控制(zhi)的基本內容(rong)如(ru)圖6-1所(suo)示(shi)。
1. 結構設計的基本要求(qiu)
所(suo)設計的(de)焊接結構應滿(man)足實用性(xing)、可靠性(xing)、工(gong)藝性(xing)和(he)經濟性(xing)等方面的(de)基本要求。
鍋爐、壓力容器的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結構(gou)設計(ji)，應考慮(lv)有(you)利于進行焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)質量控制，此(ci)外要注意其他(ta)因素，如(ru)經(jing)濟(ji)性(xing)、可靠(kao)性(xing)和(he)材(cai)料(liao)（母材(cai)、焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)）的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)等。作(zuo)為焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)，必須考慮(lv)其具體結構(gou)形式、技術(shu)條件，此(ci)外，還應考慮(lv)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)性(xing)和(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)分布。結構(gou)設計(ji)不合理是造成焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結構(gou)破壞(huai)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要原因。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)性(xing)能與結構(gou)設計(ji)之間的(de)(de)(de)(de)關系如(ru)圖6-2所示。
2. 焊接結構設(she)計的原則(ze)
為達到上述結(jie)構設計的基本(ben)要求(qiu)，在焊接結(jie)構設計時應遵循以下原則。
①. 合(he)理(li)選擇和(he)利用材(cai)料(liao)
所選用的(de)(de)金屬材料必須同時(shi)滿足使用性能和(he)加(jia)工性能的(de)(de)要求，前者包括強度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性、抗蠕變等性能；后者主要是焊接(jie)工藝性能。其次是其他(ta)冷(leng)、熱(re)加(jia)工的(de)(de)性能，如熱(re)切割、冷(leng)彎、熱(re)彎、切削(xue)及(ji)熱(re)處理(li)等性能。
在結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)上(shang)(shang)有特殊要(yao)(yao)求(qiu)的(de)部(bu)位可采用特種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料(liao)，其余采用能(neng)滿足一般要(yao)(yao)求(qiu)的(de)材(cai)料(liao)。對有防腐蝕性要(yao)(yao)求(qiu)的(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，可采用以碳鋼(gang)為基體(ti)、以不銹鋼(gang)為工(gong)作面(mian)的(de)復合(he)鋼(gang)板或者在基體(ti)上(shang)(shang)堆(dui)(dui)焊耐(nai)腐蝕層；對有耐(nai)磨性要(yao)(yao)求(qiu)的(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，可在工(gong)作面(mian)上(shang)(shang)堆(dui)(dui)焊耐(nai)磨合(he)金(jin)或熱噴涂耐(nai)磨合(he)金(jin)；應充分(fen)發(fa)揮能(neng)進行焊接的(de)異種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)特點(dian)。
在(zai)劃分(fen)結構零部(bu)件時，要考(kao)慮下(xia)料過(guo)程中合理排料的可行(xing)性：以減少邊角余(yu)料，提高材料的利用(yong)率。
②. 合(he)理設計結構形式。
a. 根(gen)據強度和剛度要求(qiu)，以(yi)最理想(xiang)的受力狀態確定結構的幾何尺寸，不必去仿效鉚(liu)接(jie)、鑄造(zao)、鍛造(zao)的結構形式。
b. 既要(yao)重(zhong)(zhong)視(shi)結(jie)(jie)構(gou)的(de)整體設計(ji)，也要(yao)重(zhong)(zhong)視(shi)結(jie)(jie)構(gou)的(de)細(xi)部(bu)(bu)處(chu)理。這是(shi)因為焊接結(jie)(jie)構(gou)屬(shu)剛性連接的(de)結(jie)(jie)構(gou)，結(jie)(jie)構(gou)的(de)整體性意(yi)味著任(ren)何部(bu)(bu)位(wei)的(de)構(gou)造都同等重(zhong)(zhong)要(yao)，許多焊接結(jie)(jie)構(gou)的(de)破(po)壞事故起(qi)源于局部(bu)(bu)構(gou)造不合理的(de)薄(bo)弱(ruo)環節處(chu)。對(dui)于應(ying)力復雜(za)或應(ying)力集(ji)中(zhong)部(bu)(bu)位(wei)要(yao)慎重(zhong)(zhong)處(chu)理，如(ru)結(jie)(jie)構(gou)中(zhong)的(de)節點、斷面變化(hua)部(bu)(bu)位(wei)、焊接接頭形狀變化(hua)處(chu)等。
c. 要有利(li)于實(shi)現(xian)機械(xie)化和自動化焊接(jie)。應盡(jin)量(liang)采用簡(jian)單、平直的(de)結構形式(shi)，減少短而(er)不規則(ze)的(de)焊縫；避免采用難(nan)以(yi)彎(wan)制或(huo)沖(chong)壓的(de)具有復雜空間(jian)曲面的(de)結構。
③. 減少焊接(jie)量。
盡量多(duo)選(xuan)用(yong)(yong)軋制型材以(yi)減(jian)少(shao)(shao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)，還(huan)可以(yi)利用(yong)(yong)沖(chong)壓件(jian)代替一部分焊(han)(han)接件(jian)；結構形(xing)狀復雜，角(jiao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)多(duo)且密集的(de)(de)部位，可用(yong)(yong)鑄鋼件(jian)代替；必要時可以(yi)適(shi)當增加(jia)壁(bi)厚，以(yi)減(jian)少(shao)(shao)或取消加(jia)強(qiang)(qiang)筋(jin)板，從而減(jian)少(shao)(shao)焊(han)(han)接工(gong)作(zuo)量。對(dui)于角(jiao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)，在保證(zheng)強(qiang)(qiang)度(du)要求的(de)(de)前提下，盡可能(neng)用(yong)(yong)最小的(de)(de)焊(han)(han)腳尺寸(cun)，因為焊(han)(han)縫(feng)(feng)面積與焊(han)(han)腳高(gao)度(du)的(de)(de)平方成正(zheng)比。對(dui)于坡(po)口焊(han)(han)縫(feng)(feng)，應在保證(zheng)焊(han)(han)透的(de)(de)前提下選(xuan)用(yong)(yong)填充金屬最少(shao)(shao)的(de)(de)坡(po)口形(xing)式。
④. 合理布置焊縫
有(you)對(dui)稱軸的(de)焊接結(jie)構，焊縫(feng)(feng)應對(dui)稱布(bu)置(zhi)，或(huo)接近對(dui)稱軸處，這有(you)利于(yu)控(kong)制焊接變(bian)形(xing)；要避免焊縫(feng)(feng)交(jiao)(jiao)叉和(he)密集(ji)，在(zai)結(jie)構上焊縫(feng)(feng)交(jiao)(jiao)叉時，使(shi)重要焊縫(feng)(feng)連續(xu)，讓次要焊縫(feng)(feng)中(zhong)斷，這有(you)利于(yu)重要焊縫(feng)(feng)實現自動(dong)焊，保證其(qi)焊接質量；盡可能使(shi)焊縫(feng)(feng)避開高應力部位(wei)、應力集(ji)中(zhong)處、機械加工面和(he)需要變(bian)質處理的(de)表(biao)面等。
⑤. 施(shi)工方(fang)便
必須使結構上每(mei)條(tiao)焊(han)(han)(han)縫都能施焊(han)(han)(han)和方便質量(liang)(liang)檢驗(yan)，焊(han)(han)(han)縫周圍(wei)要留有(you)足夠的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)和質量(liang)(liang)檢驗(yan)的(de)(de)操作(zuo)空間；盡量(liang)(liang)使焊(han)(han)(han)縫都能在工(gong)廠中焊(han)(han)(han)接(jie)，減少現(xian)場的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)量(liang)(liang)；減少手(shou)工(gong)焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)工(gong)作(zuo)量(liang)(liang)，擴大(da)自動焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)工(gong)作(zuo)量(liang)(liang)；對雙面(mian)(mian)焊(han)(han)(han)縫，操作(zuo)方便的(de)(de)一面(mian)(mian)用大(da)坡口(kou)，施焊(han)(han)(han)條(tiao)件差(cha)(cha)的(de)(de)一面(mian)(mian)用小(xiao)坡口(kou)，必要時改用單面(mian)(mian)焊(han)(han)(han)雙面(mian)(mian)成形的(de)(de)接(jie)頭坡口(kou)形式(shi)和焊(han)(han)(han)接(jie)工(gong)藝。盡量(liang)(liang)減少仰焊(han)(han)(han)或立焊(han)(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫，這(zhe)樣的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫勞動條(tiao)件差(cha)(cha)，不(bu)易保證質量(liang)(liang)，而且生產率低(di)。
⑥. 有利于生產組織和管理
大型焊接(jie)結(jie)構采(cai)用部件組裝的(de)生產方式有利于組織和管(guan)理。因此，設計大型焊接(jie)結(jie)構時，要(yao)進行合理分段(duan)。分段(duan)時，一(yi)般要(yao)綜合考(kao)慮起(qi)重(zhong)運輸(shu)條件、焊接(jie)變形的(de)控(kong)制、焊后熱處(chu)理、機械加工(gong)、質量檢驗和總裝配等(deng)因素。
此外(wai)，應注意(yi)結構形式對焊(han)接(jie)質量(liang)的(de)(de)影響，盡量(liang)減少焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)數量(liang)，焊(han)接(jie)坡口寸應盡可(ke)能小，，焊(han)縫之間(jian)要保(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(de)(de)可(ke)實施(shi)性(xing)(xing)，，在可(ke)能的(de)(de)情況下采用低匹配(pei)的(de)(de)焊(han)縫，防止焊(han)接(jie)接(jie)頭強度過(guo)高而塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)不足。
不同(tong)結構(gou)形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)焊接(jie)接(jie)頭(tou)，拘(ju)束度不同(tong)，，反映(ying)不同(tong)的(de)(de)(de)受力(li)狀態。因此，在(zai)不同(tong)的(de)(de)(de)受力(li)狀態下，對材質和焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)性(xing)能應有不同(tong)的(de)(de)(de)要求。結構(gou)形(xing)式(shi)設計(ji)得正確與否(fou)，不僅體現(xian)在(zai)整體結構(gou)的(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)上，還體現(xian)在(zai)焊接(jie)接(jie)頭(tou)設計(ji)的(de)(de)(de)合理(li)性(xing)上。另外，在(zai)接(jie)頭(tou)施焊時，接(jie)頭(tou)與結構(gou)整體應匹(pi)配。焊接(jie)結構(gou)設計(ji)應注意(yi)的(de)(de)(de)工藝條件如下。
a. 根據(ju)結構的(de)(de)技術(shu)條件，找出最優(you)的(de)(de)焊接方法(fa)。甚至可根據(ju)具體的(de)(de)結構特點分(fen)析實(shi)現焊接工藝的(de)(de)難易程度，改(gai)變(bian)設(she)計方案。
b. 結構設計時(shi)，必(bi)須考慮焊(han)接(jie)工(gong)藝的可行(xing)(xing)性(xing)(xing)，各種檢測的可行(xing)(xing)性(xing)(xing)，焊(han)接(jie)變形是否(fou)易于控制，焊(han)工(gong)操作(zuo)是否(fou)方(fang)便、安(an)全，能否(fou)保證焊(han)接(jie)質量。
c. 選(xuan)擇結構形式時，要(yao)考(kao)慮減小拘束度(du)，提高(gao)抗(kang)裂性(xing)。同時也要(yao)考(kao)慮工作條件，如介(jie)質(zhi)條件、溫度(du)條件和載荷(he)條件等(deng)對結構抗(kang)裂性(xing)的(de)作用。在選(xuan)擇焊接(jie)材料時，可以選(xuan)擇低(di)匹(pi)配的(de)焊接(jie)材料和高(gao)韌性(xing)的(de)母材及焊接(jie)材料，以提高(gao)結構的(de)整體性(xing)能。
d. 焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)是整個焊(han)接(jie)(jie)結(jie)構件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵部分，直接(jie)(jie)關系(xi)到焊(han)接(jie)(jie)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量好壞，因(yin)此(ci)，結(jie)構設(she)計時必須選用合理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)頭(tou)形式。接(jie)(jie)頭(tou)幾何形狀(zhuang)應(ying)(ying)(ying)盡可能不干擾應(ying)(ying)(ying)力(li)分布，避(bi)免截面上有(you)突變的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)頭(tou)，特別是在疲勞工作(zuo)條(tiao)(tiao)件下更(geng)應(ying)(ying)(ying)注意。對(dui)(dui)非(fei)等(deng)厚截面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)(dui)接(jie)(jie)焊(han)縫，接(jie)(jie)頭(tou)設(she)計時應(ying)(ying)(ying)使(shi)兩(liang)條(tiao)(tiao)中(zhong)(zhong)心線對(dui)(dui)直（圖6-3(a));把較(jiao)厚部分加工到與(yu)較(jiao)薄部分厚度相同（圖6-3(b));或(huo)采用堆(dui)焊(han)使(shi)焊(han)接(jie)(jie)區形成平滑過渡（圖6-3(c)).接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)集中(zhong)(zhong)系(xi)數越高(gao)，對(dui)(dui)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平滑和逐漸過渡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)就越高(gao)。
焊(han)接(jie)件(jian)在(zai)制造過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)組裝精度也影響焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)性能。應(ying)(ying)考(kao)慮連接(jie)板的(de)幾何(he)形(xing)狀，避免在(zai)有應(ying)(ying)力疊(die)加或應(ying)(ying)力集中(zhong)的(de)區域布置(zhi)焊(han)縫，若不可避免，則(ze)應(ying)(ying)作特殊考(kao)慮。為了易于預熱、焊(han)接(jie)、焊(han)后熱處(chu)理以(yi)及無損(sun)探傷，對(dui)接(jie)接(jie)頭(tou)最(zui)好由(you)相同厚度的(de)工件(jian)制成。
3. 焊接結構(gou)設(she)計的一般程(cheng)序(xu)
新產品(pin)焊接(jie)(jie)結(jie)構(gou)(gou)的(de)設(she)(she)計(ji)(ji)是(shi)指從市場調研到(dao)產品(pin)定(ding)下生產的(de)全過(guo)程(cheng)。焊接(jie)(jie)結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)的(de)一般程(cheng)序包括(kuo)決策、設(she)(she)計(ji)(ji)、試(shi)制、定(ding)型(xing)生產和持續改進幾個階段(duan)。其中結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)階段(duan)的(de)工作(zuo)內容主(zhu)要是(shi)根據設(she)(she)計(ji)(ji)任(ren)務書，對設(she)(she)計(ji)(ji)對象(xiang)進行具體結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)和計(ji)(ji)算以(yi)及(ji)作(zuo)必要的(de)試(shi)驗，完成(cheng)圖(tu)樣繪制和設(she)(she)計(ji)(ji)文(wen)件的(de)編制等。大型(xing)復(fu)雜產品(pin)的(de)結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)一般又(you)分初步設(she)(she)計(ji)(ji)、技術(shu)設(she)(she)計(ji)(ji)和工作(zuo)圖(tu)設(she)(she)計(ji)(ji)三個工作(zuo)階段(duan)。
4. 焊(han)接結構設計的評審
焊接結(jie)構設計(ji)(ji)的(de)評審(shen)是質量(liang)(liang)控制中的(de)重要一環，目的(de)是保證(zheng)設計(ji)(ji)質量(liang)(liang)，使之(zhi)符合計(ji)(ji)劃任務書(shu)或合同書(shu)要求，設計(ji)(ji)與制造(zao)出(chu)(chu)滿(man)足用戶要求的(de)產品(pin)(pin)。設計(ji)(ji)評審(shen)工作不局限在設計(ji)(ji)階段(duan)，它要持續到產品(pin)(pin)試(shi)制之(zhi)后(hou)大批量(liang)(liang)投產之(zhi)前(qian)。因為設計(ji)(ji)階段(duan)的(de)成(cheng)果(guo)仍停留在“圖(tu)紙”上，只有通過試(shi)生產，變成(cheng)成(cheng)品(pin)(pin)后(hou)才能對(dui)整個產品(pin)(pin)設計(ji)(ji)做出(chu)(chu)全(quan)面的(de)評價。
評審是由不直接(jie)參(can)與產品(pin)設(she)計的(de)或不直接(jie)承擔設(she)計責任的(de)企業中各方(fang)面(mian)的(de)專(zhuan)家和(he)有(you)豐富經驗的(de)專(zhuan)業人員(yuan)組成的(de)評審委員(yuan)會組織進行(xing)。
