焊(han)接質(zhi)量控制的(de)(de)內容(rong)很多，影(ying)響焊(han)接質(zhi)量的(de)(de)因素及防(fang)止措施更復雜。根據鍋爐、壓力容(rong)器(qi)的(de)(de)生產和運(yun)行(xing)全過(guo)程，歸納起來，焊(han)接質(zhi)量控制的(de)(de)基本內容(rong)如圖6-1所(suo)示。
1. 結構設計的(de)基本要求
所(suo)設計的焊接(jie)結(jie)構應滿(man)足(zu)實用性(xing)(xing)、可靠性(xing)(xing)、工藝性(xing)(xing)和經(jing)濟性(xing)(xing)等(deng)方面的基本要(yao)求。
鍋爐、壓力容器的焊接(jie)(jie)(jie)(jie)結(jie)(jie)(jie)構(gou)設(she)計(ji)，應考慮(lv)有利于進(jin)行焊接(jie)(jie)(jie)(jie)質量(liang)控制，此外要注意其(qi)他(ta)因(yin)素，如(ru)經(jing)濟(ji)性、可靠性和材(cai)(cai)料（母材(cai)(cai)、焊接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料）的選擇(ze)等。作為焊接(jie)(jie)(jie)(jie)結(jie)(jie)(jie)構(gou)的設(she)計(ji)，必須考慮(lv)其(qi)具體結(jie)(jie)(jie)構(gou)形式(shi)、技術條件，此外，還應考慮(lv)材(cai)(cai)料的焊接(jie)(jie)(jie)(jie)性和焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的分布。結(jie)(jie)(jie)構(gou)設(she)計(ji)不合理(li)是造成(cheng)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)結(jie)(jie)(jie)構(gou)破壞的主要原因(yin)。焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭性能與結(jie)(jie)(jie)構(gou)設(she)計(ji)之間(jian)的關系(xi)如(ru)圖(tu)6-2所示。
2. 焊接結構設(she)計的原則
為達到上述結(jie)構設(she)計的基(ji)本要求，在焊接(jie)結(jie)構設(she)計時應(ying)遵循以下原(yuan)則。
①. 合理(li)選(xuan)擇和利用材料
所選(xuan)用的(de)金屬材料必須同時滿足使用性(xing)(xing)(xing)能(neng)和加工性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)要(yao)求，前者(zhe)包(bao)括強度、韌性(xing)(xing)(xing)、耐磨性(xing)(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)、抗蠕變等(deng)性(xing)(xing)(xing)能(neng)；后者(zhe)主要(yao)是焊接工藝(yi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。其次(ci)是其他冷、熱(re)加工的(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)，如熱(re)切割、冷彎(wan)、熱(re)彎(wan)、切削及熱(re)處理等(deng)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。
在(zai)結(jie)構(gou)(gou)上有(you)特(te)(te)殊要求(qiu)的(de)部位可采用特(te)(te)種金屬材(cai)料，其(qi)余采用能(neng)滿足一般要求(qiu)的(de)材(cai)料。對(dui)(dui)有(you)防腐蝕性要求(qiu)的(de)結(jie)構(gou)(gou)，可采用以碳鋼(gang)為(wei)基體、以不銹鋼(gang)為(wei)工作面的(de)復(fu)合鋼(gang)板或者(zhe)在(zai)基體上堆焊耐(nai)(nai)腐蝕層；對(dui)(dui)有(you)耐(nai)(nai)磨(mo)性要求(qiu)的(de)結(jie)構(gou)(gou)，可在(zai)工作面上堆焊耐(nai)(nai)磨(mo)合金或熱噴(pen)涂耐(nai)(nai)磨(mo)合金；應充(chong)分發揮能(neng)進行焊接的(de)異種金屬結(jie)構(gou)(gou)的(de)特(te)(te)點。
在劃分結構(gou)零部件時(shi)，要考慮(lv)下料過程中合理排料的可行性：以(yi)減少邊角余料，提高材料的利用率。
②. 合理設計結構形式。
a. 根(gen)據強度和剛度要求，以最理想的受力狀態確定結構的幾何尺寸，不(bu)必去仿(fang)效鉚接(jie)、鑄造、鍛(duan)造的結構形式(shi)。
b. 既要(yao)重視結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)整(zheng)體設計，也要(yao)重視結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)細部(bu)(bu)處(chu)理(li)。這(zhe)是(shi)因為焊(han)(han)接(jie)結(jie)構(gou)(gou)屬剛性連接(jie)的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)，結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)整(zheng)體性意(yi)味著任何部(bu)(bu)位的(de)(de)構(gou)(gou)造都同等重要(yao)，許多焊(han)(han)接(jie)結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)破(po)壞事故起源(yuan)于局部(bu)(bu)構(gou)(gou)造不合理(li)的(de)(de)薄(bo)弱(ruo)環節處(chu)。對(dui)于應力復雜或應力集中(zhong)部(bu)(bu)位要(yao)慎重處(chu)理(li)，如結(jie)構(gou)(gou)中(zhong)的(de)(de)節點、斷面變化(hua)部(bu)(bu)位、焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)形狀變化(hua)處(chu)等。
c. 要有(you)利于實現(xian)機械化(hua)和自(zi)動化(hua)焊(han)接(jie)。應盡(jin)量采用簡單、平直的(de)結構形式(shi)，減少短而(er)不(bu)規則的(de)焊(han)縫；避免采用難以彎制或(huo)沖(chong)壓的(de)具有(you)復雜空間曲面的(de)結構。
③. 減少焊接(jie)量。
盡(jin)(jin)量(liang)多(duo)選用(yong)軋制型(xing)材(cai)以(yi)減少(shao)(shao)焊縫(feng)，還可(ke)以(yi)利用(yong)沖壓件(jian)代(dai)替一部分(fen)焊接(jie)件(jian)；結(jie)構(gou)形狀復雜(za)，角焊縫(feng)多(duo)且(qie)密集的(de)部位，可(ke)用(yong)鑄(zhu)鋼(gang)件(jian)代(dai)替；必要時可(ke)以(yi)適當增加(jia)壁厚(hou)，以(yi)減少(shao)(shao)或(huo)取消加(jia)強筋板，從(cong)而減少(shao)(shao)焊接(jie)工作(zuo)量(liang)。對于角焊縫(feng)，在保(bao)證(zheng)強度要求的(de)前(qian)提下，盡(jin)(jin)可(ke)能(neng)用(yong)最小(xiao)的(de)焊腳尺寸，因(yin)為焊縫(feng)面積(ji)與焊腳高度的(de)平方成(cheng)正比。對于坡(po)(po)口焊縫(feng)，應在保(bao)證(zheng)焊透的(de)前(qian)提下選用(yong)填充金屬最少(shao)(shao)的(de)坡(po)(po)口形式。
④. 合理布置焊縫
有(you)對稱軸(zhou)(zhou)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)結(jie)構，焊(han)(han)(han)縫(feng)應對稱布置，或接(jie)近對稱軸(zhou)(zhou)處(chu)，這(zhe)有(you)利(li)于控制焊(han)(han)(han)接(jie)變形(xing)；要(yao)避免焊(han)(han)(han)縫(feng)交叉(cha)和(he)密集，在結(jie)構上(shang)焊(han)(han)(han)縫(feng)交叉(cha)時，使重(zhong)(zhong)要(yao)焊(han)(han)(han)縫(feng)連續，讓(rang)次要(yao)焊(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)斷，這(zhe)有(you)利(li)于重(zhong)(zhong)要(yao)焊(han)(han)(han)縫(feng)實現自動焊(han)(han)(han)，保證其焊(han)(han)(han)接(jie)質(zhi)量；盡(jin)可(ke)能使焊(han)(han)(han)縫(feng)避開高應力部位、應力集中(zhong)處(chu)、機械加工面和(he)需要(yao)變質(zhi)處(chu)理的(de)表面等。
⑤. 施工(gong)方便
必須使結構上每條焊(han)(han)(han)縫都(dou)能(neng)施焊(han)(han)(han)和方(fang)便質(zhi)量(liang)(liang)檢驗，焊(han)(han)(han)縫周圍要(yao)留有足夠的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)和質(zhi)量(liang)(liang)檢驗的(de)(de)(de)(de)(de)操作空間；盡量(liang)(liang)使焊(han)(han)(han)縫都(dou)能(neng)在工(gong)(gong)(gong)廠中焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，減(jian)(jian)少(shao)現場的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)量(liang)(liang)；減(jian)(jian)少(shao)手工(gong)(gong)(gong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)作量(liang)(liang)，擴大(da)自(zi)動焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)作量(liang)(liang)；對(dui)雙(shuang)面(mian)焊(han)(han)(han)縫，操作方(fang)便的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)面(mian)用(yong)大(da)坡(po)口，施焊(han)(han)(han)條件(jian)差的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)面(mian)用(yong)小坡(po)口，必要(yao)時改用(yong)單面(mian)焊(han)(han)(han)雙(shuang)面(mian)成形的(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭坡(po)口形式和焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)工(gong)(gong)(gong)藝。盡量(liang)(liang)減(jian)(jian)少(shao)仰焊(han)(han)(han)或立(li)焊(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫，這樣的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫勞動條件(jian)差，不易保證質(zhi)量(liang)(liang)，而且生產率低。
⑥. 有利于生(sheng)產組(zu)織(zhi)和管(guan)理
大(da)型焊(han)接結構采用部件組裝(zhuang)(zhuang)的生產方式有(you)利于組織和管(guan)理。因此，設計大(da)型焊(han)接結構時，要進行合理分(fen)段。分(fen)段時，一般要綜(zong)合考(kao)慮(lv)起(qi)重運輸(shu)條件、焊(han)接變形的控制、焊(han)后熱處(chu)理、機械加工、質量檢驗和總裝(zhuang)(zhuang)配(pei)等(deng)因素。
此外，應注意結構(gou)形(xing)式對焊(han)接(jie)質量(liang)的(de)影響，盡量(liang)減少焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)數(shu)量(liang)，焊(han)接(jie)坡(po)口寸應盡可能小，，焊(han)縫(feng)之間要(yao)保(bao)持一定(ding)距離以防止(zhi)焊(han)縫(feng)集(ji)中，保(bao)證焊(han)接(jie)工藝的(de)可實(shi)施性，，在可能的(de)情況下采用(yong)低(di)匹配的(de)焊(han)縫(feng)，防止(zhi)焊(han)接(jie)接(jie)頭強度(du)過高(gao)而塑性、韌性不(bu)足(zu)。
不(bu)同(tong)結(jie)構(gou)形式(shi)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭，拘束(shu)度不(bu)同(tong)，，反(fan)映(ying)不(bu)同(tong)的(de)受力(li)狀態(tai)。因此，在(zai)不(bu)同(tong)的(de)受力(li)狀態(tai)下，對材質(zhi)和(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)性(xing)能應有(you)不(bu)同(tong)的(de)要求。結(jie)構(gou)形式(shi)設計得正確與否(fou)，不(bu)僅體(ti)(ti)現在(zai)整(zheng)體(ti)(ti)結(jie)構(gou)的(de)可靠性(xing)上，還體(ti)(ti)現在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭設計的(de)合理性(xing)上。另外(wai)，在(zai)接(jie)(jie)(jie)頭施焊(han)(han)時(shi)，接(jie)(jie)(jie)頭與結(jie)構(gou)整(zheng)體(ti)(ti)應匹(pi)配。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)結(jie)構(gou)設計應注意的(de)工藝條件如下。
a. 根(gen)據(ju)結(jie)構的(de)技術條(tiao)件，找出最優的(de)焊(han)接方法。甚至(zhi)可根(gen)據(ju)具體的(de)結(jie)構特點分析實現焊(han)接工藝的(de)難(nan)易程度(du)，改變設計方案。
b. 結構設計(ji)時，必須考慮焊接(jie)工(gong)藝的可(ke)行性，各(ge)種檢測的可(ke)行性，焊接(jie)變形(xing)是否易于控制，焊工(gong)操作(zuo)是否方(fang)便、安(an)全，能(neng)否保(bao)證(zheng)焊接(jie)質量。
c. 選(xuan)擇(ze)結構形(xing)式時，要(yao)考慮減小拘束度(du)，提高抗裂性(xing)。同時也要(yao)考慮工作(zuo)條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)，如介質條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)、溫度(du)條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)和載荷條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)等對結構抗裂性(xing)的(de)(de)作(zuo)用。在選(xuan)擇(ze)焊接材(cai)料時，可以選(xuan)擇(ze)低匹配的(de)(de)焊接材(cai)料和高韌性(xing)的(de)(de)母(mu)材(cai)及焊接材(cai)料，以提高結構的(de)(de)整(zheng)體(ti)性(xing)能。
d. 焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)是整個焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)結構件的(de)關鍵部(bu)分(fen)(fen)，直接(jie)(jie)(jie)(jie)關系到(dao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)結構的(de)質量好壞，因此，結構設計時必須選用合理的(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)形式。接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)幾(ji)何形狀應盡(jin)可能不干擾(rao)應力分(fen)(fen)布，避免截面(mian)上(shang)有突變的(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)，特別是在疲(pi)勞工作條(tiao)件下更應注意。對(dui)(dui)非等厚(hou)截面(mian)的(de)對(dui)(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)(han)縫，接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)設計時應使兩條(tiao)中(zhong)心線對(dui)(dui)直（圖(tu)6-3(a));把較厚(hou)部(bu)分(fen)(fen)加工到(dao)與較薄部(bu)分(fen)(fen)厚(hou)度相同（圖(tu)6-3(b));或采用堆焊(han)(han)(han)使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)區形成平(ping)(ping)滑(hua)過渡(du)（圖(tu)6-3(c)).接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)應力集中(zhong)系數越高(gao)，對(dui)(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)平(ping)(ping)滑(hua)和逐(zhu)漸過渡(du)的(de)要求就越高(gao)。
焊接(jie)(jie)件在制造過程中(zhong)的(de)組裝(zhuang)精度也影響(xiang)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)性能。應考(kao)慮(lv)連接(jie)(jie)板的(de)幾何(he)形(xing)狀，避免在有(you)應力疊加(jia)或應力集(ji)中(zhong)的(de)區(qu)域布置焊縫，若不可避免，則應作(zuo)特殊(shu)考(kao)慮(lv)。為了(le)易于預熱、焊接(jie)(jie)、焊后熱處理以及無損探傷，對接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭最好由相同厚度的(de)工件制成。
3. 焊接結構(gou)設(she)計的一般(ban)程序
新產(chan)(chan)品焊(han)接結構(gou)(gou)(gou)的(de)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)是指從市場調研到(dao)產(chan)(chan)品定(ding)下(xia)生(sheng)產(chan)(chan)的(de)全過程。焊(han)接結構(gou)(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)一(yi)般程序(xu)包(bao)括決策(ce)、設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、試制(zhi)、定(ding)型生(sheng)產(chan)(chan)和持續改進幾個階段(duan)。其(qi)中結構(gou)(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)階段(duan)的(de)工作(zuo)內容(rong)主要是根(gen)據設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)任(ren)務書，對設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)對象進行具體結構(gou)(gou)(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)以及作(zuo)必(bi)要的(de)試驗，完成圖樣繪制(zhi)和設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)文件的(de)編制(zhi)等。大(da)型復(fu)雜產(chan)(chan)品的(de)結構(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(shu)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和工作(zuo)圖設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)三(san)個工作(zuo)階段(duan)。
4. 焊接結構設計(ji)的評審(shen)
焊接結構設(she)計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)評審(shen)是(shi)質量控制(zhi)(zhi)中(zhong)的(de)(de)重要一環(huan)，目的(de)(de)是(shi)保(bao)證設(she)計(ji)(ji)(ji)質量，使(shi)之符合(he)計(ji)(ji)(ji)劃任務(wu)書或合(he)同(tong)書要求，設(she)計(ji)(ji)(ji)與制(zhi)(zhi)造出滿(man)足用戶要求的(de)(de)產品(pin)。設(she)計(ji)(ji)(ji)評審(shen)工(gong)作不局限在設(she)計(ji)(ji)(ji)階段，它要持續到產品(pin)試制(zhi)(zhi)之后(hou)大(da)批(pi)量投(tou)產之前。因(yin)為設(she)計(ji)(ji)(ji)階段的(de)(de)成(cheng)果仍停留在“圖紙”上(shang)，只有通過試生產，變成(cheng)成(cheng)品(pin)后(hou)才能對整(zheng)個(ge)產品(pin)設(she)計(ji)(ji)(ji)做(zuo)出全面的(de)(de)評價。
評審是由(you)不直(zhi)(zhi)接(jie)(jie)參與產品設(she)計的或(huo)不直(zhi)(zhi)接(jie)(jie)承擔設(she)計責任的企業中各(ge)方面的專(zhuan)(zhuan)家和有豐富(fu)經驗的專(zhuan)(zhuan)業人員組成的評審委員會組織進行(xing)。
