焊(han)(han)接(jie)質量控(kong)(kong)制的內容很多，影響(xiang)焊(han)(han)接(jie)質量的因素及防止(zhi)措施(shi)更復雜。根據鍋爐、壓(ya)力容器(qi)的生(sheng)產和運行全過程，歸納起來，焊(han)(han)接(jie)質量控(kong)(kong)制的基(ji)本內容如圖6-1所(suo)示。
1. 結構設計的基本要(yao)求
所(suo)設(she)計的(de)(de)焊接結(jie)構應滿足(zu)實(shi)用(yong)性、可(ke)靠(kao)性、工藝性和經濟性等方面的(de)(de)基本要求。
鍋(guo)爐、壓力容器(qi)的焊接(jie)結構(gou)設(she)計(ji)(ji)，應(ying)考慮(lv)有利(li)于進行焊接(jie)質量控制，此(ci)外要(yao)注(zhu)意其他因素(su)，如(ru)經濟性、可(ke)靠性和(he)材(cai)料(liao)（母材(cai)、焊接(jie)材(cai)料(liao)）的選擇(ze)等。作為焊接(jie)結構(gou)的設(she)計(ji)(ji)，必須考慮(lv)其具(ju)體結構(gou)形式、技術條件，此(ci)外，還(huan)應(ying)考慮(lv)材(cai)料(liao)的焊接(jie)性和(he)焊接(jie)接(jie)頭的分布(bu)。結構(gou)設(she)計(ji)(ji)不(bu)合(he)理是造成焊接(jie)結構(gou)破壞(huai)的主要(yao)原(yuan)因。焊接(jie)接(jie)頭性能與結構(gou)設(she)計(ji)(ji)之間的關系如(ru)圖(tu)6-2所示。
2. 焊接結(jie)構設計的原則
為達到上述結構設計(ji)的基本要求，在焊(han)接結構設計(ji)時應遵循以(yi)下原則(ze)。
①. 合(he)理選擇和(he)利用材(cai)料
所(suo)選(xuan)用的(de)金(jin)屬材料必(bi)須同時滿足(zu)使(shi)用性(xing)(xing)(xing)(xing)能和加工(gong)性(xing)(xing)(xing)(xing)能的(de)要求，前者包括(kuo)強度(du)、韌(ren)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)(deng)性(xing)(xing)(xing)(xing)能；后者主要是(shi)焊接(jie)工(gong)藝性(xing)(xing)(xing)(xing)能。其次是(shi)其他冷、熱加工(gong)的(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)能，如熱切(qie)割、冷彎(wan)、熱彎(wan)、切(qie)削及熱處(chu)理等(deng)(deng)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。
在結構上有(you)特(te)殊要(yao)求(qiu)的(de)部(bu)位可采(cai)用(yong)特(te)種(zhong)金(jin)屬(shu)材(cai)料，其余(yu)采(cai)用(yong)能(neng)滿足一(yi)般要(yao)求(qiu)的(de)材(cai)料。對有(you)防腐蝕性要(yao)求(qiu)的(de)結構，可采(cai)用(yong)以碳鋼為基體(ti)、以不銹鋼為工(gong)作(zuo)面的(de)復合(he)鋼板或者在基體(ti)上堆焊(han)耐腐蝕層；對有(you)耐磨(mo)性要(yao)求(qiu)的(de)結構，可在工(gong)作(zuo)面上堆焊(han)耐磨(mo)合(he)金(jin)或熱(re)噴涂耐磨(mo)合(he)金(jin)；應充分發揮能(neng)進行焊(han)接的(de)異種(zhong)金(jin)屬(shu)結構的(de)特(te)點。
在劃分結構零部件時，要考(kao)慮(lv)下料過程中合理排料的(de)可(ke)行性(xing)：以減(jian)少(shao)邊(bian)角(jiao)余料，提高材料的(de)利用率(lv)。
②. 合理設(she)計結構形式。
a. 根據(ju)強度(du)和剛度(du)要求，以最理想的受力(li)狀態(tai)確定結(jie)構(gou)(gou)的幾何尺寸，不必(bi)去仿效鉚接、鑄造、鍛造的結(jie)構(gou)(gou)形式。
b. 既要重視(shi)結構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)(de)整體設計，也要重視(shi)結構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)(de)細部處理。這(zhe)是因為焊(han)接結構(gou)(gou)(gou)(gou)屬剛性(xing)連接的(de)(de)結構(gou)(gou)(gou)(gou)，結構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)(de)整體性(xing)意味著任何部位的(de)(de)構(gou)(gou)(gou)(gou)造都同等重要，許(xu)多焊(han)接結構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)(de)破壞事故(gu)起(qi)源于(yu)局部構(gou)(gou)(gou)(gou)造不(bu)合理的(de)(de)薄弱環節處。對于(yu)應(ying)力復雜或(huo)應(ying)力集中(zhong)部位要慎重處理，如結構(gou)(gou)(gou)(gou)中(zhong)的(de)(de)節點、斷面變化部位、焊(han)接接頭形狀變化處等。
c. 要有利(li)于實現機械化和自動化焊(han)接。應盡量采用簡單、平直的(de)結構(gou)形式(shi)，減(jian)少短而(er)不規則的(de)焊(han)縫；避免(mian)采用難(nan)以彎制(zhi)或沖(chong)壓的(de)具有復雜(za)空間曲面的(de)結構(gou)。
③. 減少焊接量。
盡量多選用軋(ya)制型材(cai)以(yi)減(jian)(jian)少(shao)(shao)(shao)焊(han)縫，還可(ke)以(yi)利用沖(chong)壓件代替(ti)一部(bu)分焊(han)接(jie)件；結構形狀復雜，角(jiao)焊(han)縫多且密集(ji)的部(bu)位，可(ke)用鑄鋼(gang)件代替(ti)；必要時(shi)可(ke)以(yi)適當增加壁厚，以(yi)減(jian)(jian)少(shao)(shao)(shao)或(huo)取消加強筋板，從(cong)而(er)減(jian)(jian)少(shao)(shao)(shao)焊(han)接(jie)工作量。對于角(jiao)焊(han)縫，在(zai)(zai)保(bao)證強度要求的前提(ti)下(xia)，盡可(ke)能用最小的焊(han)腳尺寸，因為焊(han)縫面積與焊(han)腳高度的平(ping)方成正比。對于坡(po)口焊(han)縫，應(ying)在(zai)(zai)保(bao)證焊(han)透(tou)的前提(ti)下(xia)選用填充金屬最少(shao)(shao)(shao)的坡(po)口形式。
④. 合理(li)布置焊縫
有對稱(cheng)(cheng)軸的(de)焊(han)(han)(han)接結構，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)應(ying)對稱(cheng)(cheng)布置，或接近對稱(cheng)(cheng)軸處(chu)，這有利于控制焊(han)(han)(han)接變(bian)形(xing)；要(yao)避免焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)交(jiao)叉和密集，在結構上焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)交(jiao)叉時(shi)，使重要(yao)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)連續，讓次要(yao)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中斷(duan)，這有利于重要(yao)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)實(shi)現自動(dong)焊(han)(han)(han)，保證其焊(han)(han)(han)接質(zhi)量；盡可能使焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)避開高(gao)應(ying)力(li)部位、應(ying)力(li)集中處(chu)、機械加工面和需要(yao)變(bian)質(zhi)處(chu)理的(de)表面等。
⑤. 施工(gong)方(fang)便
必須(xu)使(shi)結構(gou)上每條焊(han)縫(feng)都能施(shi)焊(han)和方便質量(liang)(liang)檢驗(yan)，焊(han)縫(feng)周圍要(yao)留有足夠的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)和質量(liang)(liang)檢驗(yan)的(de)(de)操作(zuo)空間；盡(jin)(jin)量(liang)(liang)使(shi)焊(han)縫(feng)都能在工(gong)(gong)廠(chang)中焊(han)接(jie)(jie)，減少現場的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)量(liang)(liang)；減少手(shou)工(gong)(gong)焊(han)接(jie)(jie)的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)量(liang)(liang)，擴大(da)自動(dong)(dong)焊(han)接(jie)(jie)的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)量(liang)(liang)；對雙面焊(han)縫(feng)，操作(zuo)方便的(de)(de)一面用(yong)大(da)坡口，施(shi)焊(han)條件差(cha)的(de)(de)一面用(yong)小坡口，必要(yao)時改用(yong)單面焊(han)雙面成(cheng)形(xing)的(de)(de)接(jie)(jie)頭坡口形(xing)式和焊(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)藝。盡(jin)(jin)量(liang)(liang)減少仰焊(han)或立焊(han)的(de)(de)焊(han)縫(feng)，這樣的(de)(de)焊(han)縫(feng)勞(lao)動(dong)(dong)條件差(cha)，不(bu)易保(bao)證質量(liang)(liang)，而且(qie)生(sheng)產率低。
⑥. 有利于生產組織(zhi)和管理(li)
大型焊(han)接(jie)結構(gou)采用部件組(zu)裝的生產方式有利(li)于組(zu)織和(he)管(guan)理。因(yin)此，設計大型焊(han)接(jie)結構(gou)時，要(yao)進行合(he)理分段(duan)(duan)。分段(duan)(duan)時，一般(ban)要(yao)綜合(he)考(kao)慮起重(zhong)運(yun)輸條件、焊(han)接(jie)變形(xing)的控制、焊(han)后熱處理、機械(xie)加(jia)工、質量(liang)檢驗和(he)總裝配等因(yin)素。
此外(wai)，應注(zhu)意結構形式(shi)對焊(han)(han)(han)接(jie)質量的(de)影響，盡量減少(shao)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)數量，焊(han)(han)(han)接(jie)坡口寸應盡可(ke)能小，，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)之間要保持一定距離以防止(zhi)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)集中，保證(zheng)焊(han)(han)(han)接(jie)工藝的(de)可(ke)實施性(xing)(xing)，，在可(ke)能的(de)情況(kuang)下采用低匹配的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)，防止(zhi)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭強度(du)過高而塑(su)性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)不足。
不(bu)(bu)(bu)同結(jie)構(gou)形式(shi)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)，拘束度不(bu)(bu)(bu)同，，反映不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)受(shou)力狀態(tai)。因(yin)此，在(zai)不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)受(shou)力狀態(tai)下(xia)，對材質和焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)性能應(ying)(ying)有不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)。結(jie)構(gou)形式(shi)設計(ji)得正確與否，不(bu)(bu)(bu)僅體現(xian)在(zai)整體結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)可靠性上(shang)，還(huan)體現(xian)在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)設計(ji)的(de)(de)(de)(de)合理性上(shang)。另外(wai)，在(zai)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)施焊(han)(han)時，接(jie)(jie)(jie)頭(tou)與結(jie)構(gou)整體應(ying)(ying)匹配。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)結(jie)構(gou)設計(ji)應(ying)(ying)注意的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝條件如下(xia)。
a. 根(gen)據(ju)結(jie)(jie)構(gou)的技術條件(jian)，找出最優的焊接方法(fa)。甚至可根(gen)據(ju)具體的結(jie)(jie)構(gou)特點分析實現焊接工(gong)藝的難易程度，改變(bian)設計方案(an)。
b. 結構(gou)設計時(shi)，必須考慮焊接(jie)(jie)工藝(yi)的(de)可行(xing)性(xing)，各種檢測的(de)可行(xing)性(xing)，焊接(jie)(jie)變形是(shi)否易于控(kong)制，焊工操作是(shi)否方便、安全(quan)，能(neng)否保證焊接(jie)(jie)質(zhi)量。
c. 選(xuan)(xuan)擇(ze)結構形式時(shi)，要考(kao)慮(lv)減小拘束度(du)，提高抗(kang)裂性(xing)(xing)。同時(shi)也要考(kao)慮(lv)工作(zuo)條(tiao)件，如介(jie)質條(tiao)件、溫度(du)條(tiao)件和載荷條(tiao)件等對結構抗(kang)裂性(xing)(xing)的(de)(de)作(zuo)用。在選(xuan)(xuan)擇(ze)焊接材(cai)(cai)(cai)料(liao)時(shi)，可以選(xuan)(xuan)擇(ze)低(di)匹配的(de)(de)焊接材(cai)(cai)(cai)料(liao)和高韌性(xing)(xing)的(de)(de)母材(cai)(cai)(cai)及焊接材(cai)(cai)(cai)料(liao)，以提高結構的(de)(de)整體性(xing)(xing)能。
d. 焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭是(shi)整(zheng)個焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)結(jie)構(gou)件(jian)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)部(bu)(bu)分(fen)，直接(jie)(jie)(jie)(jie)關(guan)系(xi)到焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)結(jie)構(gou)的(de)(de)質量好壞(huai)，因此，結(jie)構(gou)設計時必須(xu)選用合理的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭形(xing)式。接(jie)(jie)(jie)(jie)頭幾何形(xing)狀應(ying)盡可能不干擾應(ying)力分(fen)布，避(bi)免截面上有突變(bian)的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)疲勞工作條件(jian)下更應(ying)注(zhu)意。對非(fei)等厚截面的(de)(de)對接(jie)(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)縫(feng)，接(jie)(jie)(jie)(jie)頭設計時應(ying)使兩條中心(xin)線對直（圖(tu)6-3(a));把較厚部(bu)(bu)分(fen)加工到與(yu)較薄部(bu)(bu)分(fen)厚度相同（圖(tu)6-3(b));或采用堆焊(han)(han)使焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)區形(xing)成平滑過(guo)渡(du)（圖(tu)6-3(c)).接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)應(ying)力集中系(xi)數越高，對接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)平滑和(he)逐(zhu)漸過(guo)渡(du)的(de)(de)要求就越高。
焊(han)接(jie)件在制造過(guo)程中的(de)組裝精度(du)(du)也(ye)影響焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)性能。應(ying)考(kao)慮(lv)連接(jie)板的(de)幾何形狀(zhuang)，避免在有(you)應(ying)力疊加或應(ying)力集(ji)中的(de)區(qu)域布置(zhi)焊(han)縫，若不可(ke)避免，則應(ying)作特殊考(kao)慮(lv)。為了(le)易于預熱(re)、焊(han)接(jie)、焊(han)后(hou)熱(re)處理(li)以(yi)及(ji)無損探傷，對(dui)接(jie)接(jie)頭(tou)最好由相同厚度(du)(du)的(de)工件制成。
3. 焊接結(jie)構(gou)設計的一般程序
新(xin)產(chan)品(pin)焊接(jie)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)是(shi)指從(cong)市(shi)場調研(yan)到(dao)產(chan)品(pin)定(ding)下生產(chan)的(de)全過程。焊接(jie)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)一般程序包括決策(ce)、設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、試(shi)制(zhi)(zhi)(zhi)、定(ding)型(xing)生產(chan)和(he)(he)持續(xu)改(gai)進幾(ji)個階段。其中結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)階段的(de)工作(zuo)內容主要是(shi)根據設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)任務書(shu)，對設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)對象進行具體結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)算以(yi)及作(zuo)必要的(de)試(shi)驗，完成(cheng)圖(tu)樣(yang)繪制(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)文件的(de)編制(zhi)(zhi)(zhi)等(deng)。大型(xing)復雜產(chan)品(pin)的(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一般又分初步設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、技術設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)工作(zuo)圖(tu)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)三個工作(zuo)階段。
4. 焊接結構設計的評審(shen)
焊接結構設(she)計(ji)(ji)(ji)的評審是質量控(kong)制中的重(zhong)要(yao)一環，目的是保證設(she)計(ji)(ji)(ji)質量，使之(zhi)符合計(ji)(ji)(ji)劃(hua)任務書(shu)或合同書(shu)要(yao)求，設(she)計(ji)(ji)(ji)與(yu)制造出滿足用(yong)戶要(yao)求的產(chan)(chan)(chan)品(pin)。設(she)計(ji)(ji)(ji)評審工(gong)作不局限(xian)在(zai)設(she)計(ji)(ji)(ji)階段，它要(yao)持(chi)續到產(chan)(chan)(chan)品(pin)試制之(zhi)后大批量投產(chan)(chan)(chan)之(zhi)前。因為設(she)計(ji)(ji)(ji)階段的成果仍停(ting)留在(zai)“圖紙”上，只有通過試生產(chan)(chan)(chan)，變成成品(pin)后才能對整個(ge)產(chan)(chan)(chan)品(pin)設(she)計(ji)(ji)(ji)做出全面的評價。
評審是由不直(zhi)接參與產品(pin)設計(ji)的(de)(de)或不直(zhi)接承擔(dan)設計(ji)責任的(de)(de)企業中各方(fang)面的(de)(de)專家和(he)有豐(feng)富經驗的(de)(de)專業人員(yuan)組成的(de)(de)評審委員(yuan)會組織進(jin)行(xing)。
