焊(han)接質(zhi)(zhi)量控(kong)制的內容(rong)很多(duo)，影響(xiang)焊(han)接質(zhi)(zhi)量的因素及防(fang)止措施(shi)更復雜(za)。根據鍋爐、壓力容(rong)器的生產和運行全過程，歸(gui)納(na)起來(lai)，焊(han)接質(zhi)(zhi)量控(kong)制的基(ji)本內容(rong)如圖6-1所示。
1. 結構設計的基本要求
所設計的焊接結構應滿足實(shi)用性、可靠性、工藝(yi)性和經濟性等方面的基本要求。
鍋爐、壓力(li)容(rong)器的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)結(jie)構(gou)(gou)設計，應考(kao)慮(lv)(lv)有利于進行(xing)焊(han)接(jie)(jie)質量(liang)控制，此(ci)外(wai)要(yao)注意其(qi)他因素，如經濟性(xing)、可靠性(xing)和材(cai)料(liao)（母材(cai)、焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)）的(de)(de)(de)(de)選擇等。作(zuo)為焊(han)接(jie)(jie)結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)設計，必須考(kao)慮(lv)(lv)其(qi)具體結(jie)構(gou)(gou)形式、技術條(tiao)件(jian)，此(ci)外(wai)，還(huan)應考(kao)慮(lv)(lv)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)性(xing)和焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)分布(bu)。結(jie)構(gou)(gou)設計不合理(li)是造成焊(han)接(jie)(jie)結(jie)構(gou)(gou)破壞的(de)(de)(de)(de)主要(yao)原因。焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭性(xing)能與結(jie)構(gou)(gou)設計之間(jian)的(de)(de)(de)(de)關系(xi)如圖6-2所(suo)示。
2. 焊接結構設計的原(yuan)則(ze)
為達到上述(shu)結構設(she)計(ji)的基本要(yao)求，在(zai)焊接結構設(she)計(ji)時應遵循以下原則。
①. 合理選擇和利用(yong)材(cai)料
所選用(yong)的(de)金屬材料必須同時(shi)滿足(zu)使用(yong)性(xing)能(neng)和加工性(xing)能(neng)的(de)要求，前者包(bao)括強度(du)、韌性(xing)、耐磨性(xing)、耐腐蝕性(xing)、抗蠕變等性(xing)能(neng)；后者主要是焊接工藝性(xing)能(neng)。其次是其他冷(leng)、熱(re)加工的(de)性(xing)能(neng)，如熱(re)切割、冷(leng)彎(wan)、熱(re)彎(wan)、切削(xue)及(ji)熱(re)處理等性(xing)能(neng)。
在(zai)結構上(shang)有(you)特(te)(te)殊要求(qiu)的(de)部位可采(cai)(cai)用(yong)特(te)(te)種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料，其余(yu)采(cai)(cai)用(yong)能滿(man)足一(yi)般要求(qiu)的(de)材(cai)料。對有(you)防(fang)腐蝕(shi)性要求(qiu)的(de)結構，可采(cai)(cai)用(yong)以(yi)碳鋼為(wei)基體、以(yi)不銹鋼為(wei)工作面(mian)的(de)復合(he)鋼板或者在(zai)基體上(shang)堆(dui)焊耐(nai)腐蝕(shi)層；對有(you)耐(nai)磨(mo)性要求(qiu)的(de)結構，可在(zai)工作面(mian)上(shang)堆(dui)焊耐(nai)磨(mo)合(he)金(jin)(jin)或熱(re)噴涂耐(nai)磨(mo)合(he)金(jin)(jin)；應充(chong)分發(fa)揮能進行焊接(jie)的(de)異(yi)種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)結構的(de)特(te)(te)點。
在劃分結構零部件時，要(yao)考(kao)慮(lv)下料(liao)過(guo)程中合理排料(liao)的可行(xing)性：以減少邊角余料(liao)，提高材料(liao)的利(li)用率(lv)。
②. 合(he)理設計結(jie)構(gou)形式。
a. 根據強度(du)和(he)剛度(du)要求，以(yi)最(zui)理(li)想的(de)受力狀態確定結構(gou)的(de)幾何(he)尺寸(cun)，不必去仿效鉚(liu)接、鑄造、鍛造的(de)結構(gou)形式。
b. 既要重(zhong)視結(jie)構(gou)的整(zheng)體設計，也(ye)要重(zhong)視結(jie)構(gou)的細部(bu)(bu)(bu)處理(li)(li)(li)。這是(shi)因為焊(han)(han)接結(jie)構(gou)屬剛(gang)性連接的結(jie)構(gou)，結(jie)構(gou)的整(zheng)體性意味著任何部(bu)(bu)(bu)位(wei)(wei)的構(gou)造都(dou)同等重(zhong)要，許多焊(han)(han)接結(jie)構(gou)的破壞事故起(qi)源于(yu)(yu)局部(bu)(bu)(bu)構(gou)造不合理(li)(li)(li)的薄弱環節處。對于(yu)(yu)應力復雜或應力集中部(bu)(bu)(bu)位(wei)(wei)要慎重(zhong)處理(li)(li)(li)，如結(jie)構(gou)中的節點(dian)、斷面(mian)變(bian)化(hua)部(bu)(bu)(bu)位(wei)(wei)、焊(han)(han)接接頭(tou)形狀變(bian)化(hua)處等。
c. 要(yao)有利于實現機械化(hua)和自(zi)動化(hua)焊(han)(han)接。應盡量采(cai)用簡單、平直的(de)結構形式，減少短而不(bu)規則(ze)的(de)焊(han)(han)縫；避免采(cai)用難以彎制(zhi)或沖壓的(de)具有復雜(za)空間曲面的(de)結構。
③. 減(jian)少焊接(jie)量(liang)。
盡(jin)量(liang)多選用軋制型材(cai)以(yi)減少(shao)焊縫(feng)，還(huan)可(ke)以(yi)利(li)用沖壓(ya)件(jian)代替一部分焊接(jie)件(jian)；結構形狀復(fu)雜，角焊縫(feng)多且密集的(de)部位，可(ke)用鑄鋼件(jian)代替；必要(yao)時可(ke)以(yi)適當增(zeng)加壁厚，以(yi)減少(shao)或取消加強筋板，從而(er)減少(shao)焊接(jie)工作量(liang)。對(dui)(dui)于(yu)角焊縫(feng)，在(zai)保證強度要(yao)求的(de)前(qian)(qian)提(ti)下(xia)，盡(jin)可(ke)能用最小的(de)焊腳尺寸，因為焊縫(feng)面積與焊腳高度的(de)平方成正比。對(dui)(dui)于(yu)坡(po)口(kou)焊縫(feng)，應在(zai)保證焊透的(de)前(qian)(qian)提(ti)下(xia)選用填充金(jin)屬最少(shao)的(de)坡(po)口(kou)形式(shi)。
④. 合理(li)布置焊縫
有(you)對(dui)稱軸的焊(han)(han)接結構(gou)，焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)應(ying)對(dui)稱布置，或接近對(dui)稱軸處，這(zhe)有(you)利(li)于控制焊(han)(han)接變形；要(yao)避(bi)免(mian)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)交(jiao)叉和密集(ji)，在(zai)結構(gou)上焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)交(jiao)叉時，使重要(yao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)連續，讓(rang)次要(yao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中斷，這(zhe)有(you)利(li)于重要(yao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)實(shi)現自動焊(han)(han)，保證其焊(han)(han)接質(zhi)量(liang)；盡可能(neng)使焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)避(bi)開(kai)高應(ying)力部(bu)位、應(ying)力集(ji)中處、機械加工面和需要(yao)變質(zhi)處理(li)的表(biao)面等(deng)。
⑤. 施(shi)工方(fang)便
必須使結(jie)構上每條(tiao)(tiao)焊(han)(han)(han)縫都能施焊(han)(han)(han)和方便質(zhi)量(liang)(liang)檢(jian)驗，焊(han)(han)(han)縫周圍要留有足夠的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)和質(zhi)量(liang)(liang)檢(jian)驗的(de)(de)(de)操作(zuo)空間；盡(jin)量(liang)(liang)使焊(han)(han)(han)縫都能在工(gong)廠中焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，減少現場的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)量(liang)(liang)；減少手工(gong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)量(liang)(liang)，擴大(da)自動焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)量(liang)(liang)；對雙(shuang)面(mian)焊(han)(han)(han)縫，操作(zuo)方便的(de)(de)(de)一(yi)面(mian)用大(da)坡口(kou)(kou)，施焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)件差的(de)(de)(de)一(yi)面(mian)用小坡口(kou)(kou)，必要時改用單面(mian)焊(han)(han)(han)雙(shuang)面(mian)成(cheng)形(xing)的(de)(de)(de)接(jie)(jie)頭坡口(kou)(kou)形(xing)式和焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)。盡(jin)量(liang)(liang)減少仰焊(han)(han)(han)或立焊(han)(han)(han)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫，這樣的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫勞動條(tiao)(tiao)件差，不易保證質(zhi)量(liang)(liang)，而且(qie)生產率低。
⑥. 有利于生(sheng)產組織和管理(li)
大型焊接(jie)結構(gou)采用部(bu)件組(zu)裝的生產(chan)方式有(you)利(li)于(yu)組(zu)織和管(guan)理(li)。因此，設(she)計(ji)大型焊接(jie)結構(gou)時，要(yao)進(jin)行合(he)理(li)分段。分段時，一般要(yao)綜(zong)合(he)考慮起重運輸條件、焊接(jie)變形(xing)的控制、焊后熱(re)處理(li)、機械加工(gong)、質量檢驗和總裝配(pei)等(deng)因素。
此外(wai)，應注意結構(gou)形(xing)式對(dui)焊(han)(han)接質量的(de)影(ying)響(xiang)，盡(jin)量減少焊(han)(han)接接頭(tou)的(de)數量，焊(han)(han)接坡口(kou)寸應盡(jin)可能(neng)小，，焊(han)(han)縫之間要(yao)保持一(yi)定(ding)距離以防(fang)止(zhi)焊(han)(han)縫集中，保證(zheng)焊(han)(han)接工藝(yi)的(de)可實施性，，在可能(neng)的(de)情況下(xia)采用低匹配的(de)焊(han)(han)縫，防(fang)止(zhi)焊(han)(han)接接頭(tou)強度過高而塑(su)性、韌性不足。
不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)形式(shi)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭，拘束度不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)，，反映不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)受力(li)狀態(tai)(tai)。因此，在不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)受力(li)狀態(tai)(tai)下，對材質和焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)性能(neng)應有不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)要求。結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)形式(shi)設(she)計(ji)得正確與(yu)否，不(bu)(bu)僅體(ti)現在整體(ti)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)可靠性上，還體(ti)現在焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭設(she)計(ji)的(de)合理性上。另外，在接(jie)(jie)(jie)頭施(shi)焊(han)(han)時(shi)，接(jie)(jie)(jie)頭與(yu)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)整體(ti)應匹配。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)設(she)計(ji)應注意的(de)工藝條(tiao)件如下。
a. 根(gen)據結(jie)構的(de)(de)技術(shu)條件，找出最優(you)的(de)(de)焊接方法。甚至可根(gen)據具(ju)體的(de)(de)結(jie)構特(te)點分(fen)析(xi)實現焊接工藝的(de)(de)難易程度(du)，改變設計(ji)方案。
b. 結構(gou)設計(ji)時，必須考慮焊(han)接(jie)工藝的可行(xing)性，各種檢(jian)測的可行(xing)性，焊(han)接(jie)變(bian)形是否(fou)易(yi)于控制，焊(han)工操(cao)作(zuo)是否(fou)方便、安全，能否(fou)保證焊(han)接(jie)質量。
c. 選擇結構形式時，要考慮減小拘束度，提高抗裂性。同時也要考慮工作條(tiao)件(jian)，如介質(zhi)條(tiao)件(jian)、溫度條(tiao)件(jian)和(he)載荷(he)條(tiao)件(jian)等(deng)對結構抗裂性的(de)作用。在選擇焊(han)(han)接材料(liao)時，可以(yi)選擇低匹配的(de)焊(han)(han)接材料(liao)和(he)高韌性的(de)母材及焊(han)(han)接材料(liao)，以(yi)提高結構的(de)整(zheng)體性能。
d. 焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)是(shi)整個焊(han)(han)接(jie)(jie)結(jie)構件的(de)關鍵部(bu)分(fen)，直(zhi)接(jie)(jie)關系到焊(han)(han)接(jie)(jie)結(jie)構的(de)質量(liang)好壞，因此，結(jie)構設計時必(bi)須選用(yong)合理的(de)接(jie)(jie)頭(tou)形式。接(jie)(jie)頭(tou)幾何(he)形狀應(ying)盡(jin)可(ke)能(neng)不干擾(rao)應(ying)力分(fen)布(bu)，避免截(jie)面上有突變的(de)接(jie)(jie)頭(tou)，特(te)別是(shi)在(zai)疲(pi)勞工作條(tiao)件下更應(ying)注意。對非等(deng)厚截(jie)面的(de)對接(jie)(jie)焊(han)(han)縫(feng)，接(jie)(jie)頭(tou)設計時應(ying)使兩條(tiao)中心(xin)線對直(zhi)（圖(tu)6-3(a));把較厚部(bu)分(fen)加工到與(yu)較薄部(bu)分(fen)厚度相同（圖(tu)6-3(b));或(huo)采用(yong)堆焊(han)(han)使焊(han)(han)接(jie)(jie)區形成(cheng)平滑過渡（圖(tu)6-3(c)).接(jie)(jie)頭(tou)的(de)應(ying)力集中系數越高，對接(jie)(jie)頭(tou)的(de)平滑和逐漸過渡的(de)要求就越高。
焊接件在制(zhi)造過程(cheng)中的組裝精度也影響焊接接頭(tou)的性能。應(ying)(ying)考慮(lv)(lv)連(lian)接板的幾何形狀，避(bi)免在有應(ying)(ying)力疊加或應(ying)(ying)力集中的區(qu)域布置焊縫，若不可(ke)避(bi)免，則應(ying)(ying)作特殊考慮(lv)(lv)。為了易于預熱(re)、焊接、焊后熱(re)處理以及無損(sun)探傷，對接接頭(tou)最好由相同厚度的工件制(zhi)成。
3. 焊(han)接結構設計的一般程序(xu)
新產(chan)品焊接結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)是指從市場調研(yan)到(dao)產(chan)品定下生產(chan)的(de)(de)(de)全過程。焊接結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)一般程序(xu)包括決(jue)策、設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、試制、定型(xing)生產(chan)和(he)(he)(he)持續改進幾(ji)個階段。其中結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)階段的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)內(nei)容主要(yao)是根據設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)任務書，對設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)對象進行(xing)具體結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)(he)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)算以(yi)及作(zuo)必要(yao)的(de)(de)(de)試驗，完成圖樣(yang)繪制和(he)(he)(he)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)文件(jian)的(de)(de)(de)編制等(deng)。大型(xing)復雜產(chan)品的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一般又分初步設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、技術(shu)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)(he)工(gong)作(zuo)圖設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)三個工(gong)作(zuo)階段。
4. 焊接結構設計的評審
焊接結(jie)構(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的評(ping)(ping)審(shen)是質(zhi)量控制(zhi)中(zhong)的重要一(yi)環，目的是保(bao)證設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)質(zhi)量，使之符合計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)劃任務書或合同書要求，設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)與制(zhi)造出滿(man)足用戶要求的產(chan)品。設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)評(ping)(ping)審(shen)工(gong)作不局限在設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)階(jie)段，它(ta)要持(chi)續到產(chan)品試制(zhi)之后大批量投產(chan)之前。因為設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)階(jie)段的成果仍停留在“圖紙(zhi)”上，只(zhi)有通過(guo)試生產(chan)，變(bian)成成品后才能(neng)對整(zheng)個產(chan)品設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)做出全面的評(ping)(ping)價。
評(ping)審是由不(bu)直接(jie)參(can)與產品設(she)計(ji)的(de)(de)或不(bu)直接(jie)承(cheng)擔設(she)計(ji)責任的(de)(de)企業中各方面(mian)的(de)(de)專家和有豐富經(jing)驗的(de)(de)專業人員(yuan)(yuan)組成的(de)(de)評(ping)審委(wei)員(yuan)(yuan)會組織進行。
