焊(han)接(jie)質(zhi)量(liang)控制的內(nei)容(rong)很多，影(ying)響焊(han)接(jie)質(zhi)量(liang)的因素及防止措(cuo)施更復雜。根據鍋(guo)爐、壓力容(rong)器的生產和運行全過程(cheng)，歸納(na)起來，焊(han)接(jie)質(zhi)量(liang)控制的基本內(nei)容(rong)如圖6-1所示(shi)。
1. 結構(gou)設計的基本要求
所設計的(de)(de)焊接(jie)結構應(ying)滿足實用性(xing)(xing)、可(ke)靠性(xing)(xing)、工(gong)藝(yi)性(xing)(xing)和經濟性(xing)(xing)等方(fang)面的(de)(de)基本要(yao)求。
鍋爐(lu)、壓(ya)力容(rong)器(qi)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)結構(gou)設計(ji)(ji)，應考(kao)(kao)慮(lv)(lv)有(you)利于進行焊(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)量控制，此外(wai)(wai)要注意其他因素(su)，如經濟性(xing)、可靠性(xing)和(he)材(cai)料（母材(cai)、焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料）的(de)選擇等。作為(wei)焊(han)(han)接(jie)(jie)結構(gou)的(de)設計(ji)(ji)，必須(xu)考(kao)(kao)慮(lv)(lv)其具體結構(gou)形(xing)式、技術(shu)條件(jian)，此外(wai)(wai)，還應考(kao)(kao)慮(lv)(lv)材(cai)料的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)和(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)分(fen)布。結構(gou)設計(ji)(ji)不合理(li)是造成焊(han)(han)接(jie)(jie)結構(gou)破壞(huai)的(de)主要原因。焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭性(xing)能(neng)與結構(gou)設計(ji)(ji)之(zhi)間(jian)的(de)關系如圖(tu)6-2所示(shi)。
2. 焊接結構設計(ji)的原則
為(wei)達(da)到上(shang)述(shu)結(jie)構設(she)計的(de)基本要求，在焊(han)接結(jie)構設(she)計時應遵循以下原則。
①. 合理選擇和利(li)用材料
所(suo)選用的(de)金屬(shu)材料必須同時(shi)滿足(zu)使用性(xing)(xing)(xing)能和加工性(xing)(xing)(xing)能的(de)要求(qiu)，前者(zhe)包括(kuo)強度(du)、韌性(xing)(xing)(xing)、耐磨性(xing)(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)、抗蠕變等性(xing)(xing)(xing)能；后者(zhe)主(zhu)要是焊接(jie)工藝性(xing)(xing)(xing)能。其次是其他冷、熱(re)加工的(de)性(xing)(xing)(xing)能，如熱(re)切割、冷彎(wan)、熱(re)彎(wan)、切削及熱(re)處理等性(xing)(xing)(xing)能。
在結構上有特(te)(te)殊(shu)要求(qiu)的(de)(de)部位可(ke)采用(yong)(yong)特(te)(te)種金(jin)屬(shu)材料，其余采用(yong)(yong)能滿足一般(ban)要求(qiu)的(de)(de)材料。對有防(fang)腐蝕(shi)性要求(qiu)的(de)(de)結構，可(ke)采用(yong)(yong)以(yi)碳鋼(gang)為基(ji)體(ti)、以(yi)不銹鋼(gang)為工作面的(de)(de)復合(he)(he)鋼(gang)板或(huo)(huo)者(zhe)在基(ji)體(ti)上堆(dui)焊(han)耐(nai)腐蝕(shi)層；對有耐(nai)磨性要求(qiu)的(de)(de)結構，可(ke)在工作面上堆(dui)焊(han)耐(nai)磨合(he)(he)金(jin)或(huo)(huo)熱噴涂耐(nai)磨合(he)(he)金(jin)；應(ying)充(chong)分發揮能進行焊(han)接的(de)(de)異種金(jin)屬(shu)結構的(de)(de)特(te)(te)點。
在劃分(fen)結構零部件時，要考慮下(xia)料(liao)過程中(zhong)合理排料(liao)的(de)可行性：以減少邊角余(yu)料(liao)，提高材料(liao)的(de)利用率。
②. 合理設計結(jie)構形式。
a. 根據強度(du)(du)和剛度(du)(du)要求(qiu)，以最理想的(de)受力狀態確定(ding)結(jie)構的(de)幾何尺寸，不必(bi)去仿效(xiao)鉚(liu)接(jie)、鑄造、鍛造的(de)結(jie)構形式(shi)。
b. 既要(yao)重(zhong)視(shi)結(jie)構(gou)的(de)(de)整(zheng)體設(she)計，也要(yao)重(zhong)視(shi)結(jie)構(gou)的(de)(de)細部處(chu)理。這是因為(wei)焊(han)接結(jie)構(gou)屬剛性連接的(de)(de)結(jie)構(gou)，結(jie)構(gou)的(de)(de)整(zheng)體性意味著任(ren)何部位的(de)(de)構(gou)造都同等重(zhong)要(yao)，許多焊(han)接結(jie)構(gou)的(de)(de)破壞事故(gu)起(qi)源(yuan)于局部構(gou)造不合理的(de)(de)薄(bo)弱環節處(chu)。對(dui)于應力(li)復雜(za)或應力(li)集中部位要(yao)慎重(zhong)處(chu)理，如結(jie)構(gou)中的(de)(de)節點、斷(duan)面(mian)變化部位、焊(han)接接頭(tou)形狀變化處(chu)等。
c. 要有(you)(you)利于實現機械化和自動化焊(han)接。應盡量采用簡單、平直的(de)結構形式，減少短而不規則的(de)焊(han)縫；避免采用難以彎制或沖壓的(de)具有(you)(you)復(fu)雜空間(jian)曲面(mian)的(de)結構。
③. 減少焊接量。
盡量多選用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)軋(ya)制型材以(yi)(yi)減少(shao)焊(han)(han)縫(feng)，還可(ke)以(yi)(yi)利用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)沖壓(ya)件代(dai)替一部(bu)分焊(han)(han)接件；結構形(xing)狀(zhuang)復(fu)雜，角焊(han)(han)縫(feng)多且密集(ji)的(de)部(bu)位，可(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)鑄鋼件代(dai)替；必要時(shi)可(ke)以(yi)(yi)適當(dang)增加壁(bi)厚，以(yi)(yi)減少(shao)或取消加強筋板，從而減少(shao)焊(han)(han)接工作量。對于(yu)角焊(han)(han)縫(feng)，在保證(zheng)強度要求(qiu)的(de)前(qian)(qian)提下(xia)，盡可(ke)能(neng)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)最小的(de)焊(han)(han)腳尺寸，因為焊(han)(han)縫(feng)面積與焊(han)(han)腳高度的(de)平方(fang)成(cheng)正比。對于(yu)坡(po)口焊(han)(han)縫(feng)，應在保證(zheng)焊(han)(han)透的(de)前(qian)(qian)提下(xia)選用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)填(tian)充金屬最少(shao)的(de)坡(po)口形(xing)式。
④. 合理(li)布置(zhi)焊縫
有對稱(cheng)軸(zhou)的(de)焊(han)(han)接(jie)結(jie)構，焊(han)(han)縫(feng)(feng)應對稱(cheng)布置，或(huo)接(jie)近對稱(cheng)軸(zhou)處(chu)，這有利(li)于(yu)控制焊(han)(han)接(jie)變形；要(yao)(yao)避免焊(han)(han)縫(feng)(feng)交叉(cha)和密集(ji)(ji)，在結(jie)構上焊(han)(han)縫(feng)(feng)交叉(cha)時，使重(zhong)要(yao)(yao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)連續，讓次要(yao)(yao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)斷，這有利(li)于(yu)重(zhong)要(yao)(yao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)實(shi)現自動焊(han)(han)，保證其焊(han)(han)接(jie)質量；盡可能(neng)使焊(han)(han)縫(feng)(feng)避開高應力部位、應力集(ji)(ji)中(zhong)處(chu)、機械加工面和需要(yao)(yao)變質處(chu)理的(de)表面等。
⑤. 施工方便
必須使結構(gou)上每(mei)條(tiao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)都能施焊(han)(han)和(he)方(fang)便質(zhi)量(liang)檢驗(yan)，焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)周圍(wei)要(yao)留(liu)有足夠的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)和(he)質(zhi)量(liang)檢驗(yan)的(de)(de)操(cao)作空間；盡量(liang)使焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)都能在工(gong)廠中焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，減少(shao)現場的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)量(liang)；減少(shao)手(shou)工(gong)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)工(gong)作量(liang)，擴大自動(dong)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)工(gong)作量(liang)；對雙(shuang)面(mian)(mian)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)，操(cao)作方(fang)便的(de)(de)一面(mian)(mian)用(yong)(yong)大坡(po)口，施焊(han)(han)條(tiao)件(jian)差(cha)的(de)(de)一面(mian)(mian)用(yong)(yong)小(xiao)坡(po)口，必要(yao)時改(gai)用(yong)(yong)單面(mian)(mian)焊(han)(han)雙(shuang)面(mian)(mian)成形的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)頭坡(po)口形式和(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)藝。盡量(liang)減少(shao)仰(yang)焊(han)(han)或立(li)焊(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)，這(zhe)樣的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)勞動(dong)條(tiao)件(jian)差(cha)，不易保(bao)證(zheng)質(zhi)量(liang)，而且生產率低。
⑥. 有利(li)于生(sheng)產組織和管理
大型(xing)焊(han)(han)接(jie)結構(gou)采用(yong)部件組裝的生(sheng)產方式有利于組織和(he)管理。因此，設計大型(xing)焊(han)(han)接(jie)結構(gou)時，要進行合理分段(duan)。分段(duan)時，一(yi)般要綜合考慮起(qi)重運(yun)輸條(tiao)件、焊(han)(han)接(jie)變形的控制、焊(han)(han)后(hou)熱處理、機械(xie)加工(gong)、質量檢驗(yan)和(he)總(zong)裝配等因素。
此(ci)外(wai)，應(ying)注意結構形式對焊接(jie)質(zhi)量的(de)影(ying)響，盡量減少焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)數(shu)量，焊接(jie)坡口寸(cun)應(ying)盡可(ke)能小，，焊縫之間要(yao)保(bao)(bao)持一定距離以(yi)防止焊縫集中，保(bao)(bao)證焊接(jie)工藝的(de)可(ke)實施性，，在可(ke)能的(de)情況(kuang)下采用(yong)低(di)匹配的(de)焊縫，防止焊接(jie)接(jie)頭(tou)強度過(guo)高(gao)而塑(su)性、韌性不足。
不同(tong)結(jie)構(gou)(gou)形(xing)(xing)式的(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)，拘束(shu)度(du)不同(tong)，，反映不同(tong)的(de)(de)受(shou)力狀態(tai)。因此(ci)，在不同(tong)的(de)(de)受(shou)力狀態(tai)下(xia)，對材質和焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)性(xing)能應有不同(tong)的(de)(de)要(yao)求(qiu)。結(jie)構(gou)(gou)形(xing)(xing)式設(she)(she)計(ji)得正確與(yu)否，不僅(jin)體現(xian)在整(zheng)體結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)可靠性(xing)上，還體現(xian)在焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)設(she)(she)計(ji)的(de)(de)合(he)理性(xing)上。另外(wai)，在接(jie)(jie)頭(tou)施焊時(shi)，接(jie)(jie)頭(tou)與(yu)結(jie)構(gou)(gou)整(zheng)體應匹配。焊接(jie)(jie)結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)應注(zhu)意的(de)(de)工藝條件(jian)如下(xia)。
a. 根(gen)據(ju)結(jie)構的(de)技術條件(jian)，找出最優的(de)焊接方法。甚至(zhi)可根(gen)據(ju)具體(ti)的(de)結(jie)構特點(dian)分析(xi)實(shi)現(xian)焊接工藝(yi)的(de)難易程度，改變設(she)計方案。
b. 結構設(she)計時，必須考(kao)慮焊接工藝的(de)可(ke)行性，各種檢測(ce)的(de)可(ke)行性，焊接變形是(shi)否(fou)(fou)易于控制(zhi)，焊工操作是(shi)否(fou)(fou)方便、安全，能否(fou)(fou)保證焊接質量(liang)。
c. 選(xuan)擇(ze)結(jie)構(gou)形式時(shi)(shi)，要(yao)考慮減(jian)小拘(ju)束度，提高抗裂性(xing)。同(tong)時(shi)(shi)也要(yao)考慮工作條件(jian)，如(ru)介(jie)質條件(jian)、溫(wen)度條件(jian)和載(zai)荷條件(jian)等對結(jie)構(gou)抗裂性(xing)的作用。在(zai)選(xuan)擇(ze)焊(han)接材(cai)料(liao)時(shi)(shi)，可以選(xuan)擇(ze)低(di)匹配的焊(han)接材(cai)料(liao)和高韌(ren)性(xing)的母(mu)材(cai)及焊(han)接材(cai)料(liao)，以提高結(jie)構(gou)的整體(ti)性(xing)能。
d. 焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭是(shi)整個焊接(jie)(jie)結(jie)構(gou)件的(de)關(guan)鍵部(bu)分，直(zhi)接(jie)(jie)關(guan)系到焊接(jie)(jie)結(jie)構(gou)的(de)質量好壞(huai)，因此，結(jie)構(gou)設(she)計時(shi)必須選用(yong)合(he)理的(de)接(jie)(jie)頭形(xing)式。接(jie)(jie)頭幾何形(xing)狀應(ying)盡可(ke)能不干擾應(ying)力(li)分布，避免截(jie)面(mian)上有突變的(de)接(jie)(jie)頭，特(te)別是(shi)在疲勞工作條(tiao)件下更應(ying)注意。對非等厚截(jie)面(mian)的(de)對接(jie)(jie)焊縫，接(jie)(jie)頭設(she)計時(shi)應(ying)使兩條(tiao)中心(xin)線對直(zhi)（圖6-3(a));把較(jiao)厚部(bu)分加工到與較(jiao)薄部(bu)分厚度相同（圖6-3(b));或采用(yong)堆焊使焊接(jie)(jie)區形(xing)成(cheng)平滑過渡（圖6-3(c)).接(jie)(jie)頭的(de)應(ying)力(li)集中系數越(yue)高(gao)，對接(jie)(jie)頭的(de)平滑和逐漸過渡的(de)要求就(jiu)越(yue)高(gao)。
焊接件在制(zhi)造過(guo)程中(zhong)的(de)組裝(zhuang)精度也影(ying)響(xiang)焊接接頭的(de)性能。應(ying)考(kao)慮連接板的(de)幾何形(xing)狀，避(bi)免在有應(ying)力疊加或(huo)應(ying)力集(ji)中(zhong)的(de)區域布置焊縫，若不可避(bi)免，則(ze)應(ying)作特殊考(kao)慮。為了易(yi)于預熱(re)、焊接、焊后熱(re)處理以及無損探傷，對接接頭最好由(you)相(xiang)同厚(hou)度的(de)工件制(zhi)成。
3. 焊接結(jie)構設計的一般程序
新產(chan)(chan)品焊接結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)設計(ji)(ji)(ji)是(shi)指從市場調研到產(chan)(chan)品定下生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)全過程。焊接結(jie)構(gou)(gou)設計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)一(yi)般程序包括決策、設計(ji)(ji)(ji)、試(shi)制(zhi)、定型生(sheng)產(chan)(chan)和(he)持(chi)續改進(jin)幾個(ge)階段(duan)。其(qi)中結(jie)構(gou)(gou)設計(ji)(ji)(ji)階段(duan)的(de)(de)工(gong)作內容主要(yao)是(shi)根(gen)據設計(ji)(ji)(ji)任務書，對(dui)設計(ji)(ji)(ji)對(dui)象進(jin)行具(ju)體結(jie)構(gou)(gou)設計(ji)(ji)(ji)和(he)計(ji)(ji)(ji)算以及(ji)作必要(yao)的(de)(de)試(shi)驗，完成圖樣繪制(zhi)和(he)設計(ji)(ji)(ji)文件的(de)(de)編制(zhi)等(deng)。大(da)型復雜(za)產(chan)(chan)品的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)設計(ji)(ji)(ji)一(yi)般又分(fen)初步設計(ji)(ji)(ji)、技術(shu)設計(ji)(ji)(ji)和(he)工(gong)作圖設計(ji)(ji)(ji)三個(ge)工(gong)作階段(duan)。
4. 焊(han)接結構設計(ji)的評審
焊接結構(gou)設(she)(she)(she)(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)評審是質(zhi)量控制中的(de)(de)(de)重要(yao)一環，目的(de)(de)(de)是保證設(she)(she)(she)(she)(she)計(ji)質(zhi)量，使(shi)之(zhi)符合計(ji)劃任務書(shu)或(huo)合同書(shu)要(yao)求(qiu)，設(she)(she)(she)(she)(she)計(ji)與制造出(chu)滿足用(yong)戶要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)產(chan)品。設(she)(she)(she)(she)(she)計(ji)評審工作(zuo)不局限在(zai)設(she)(she)(she)(she)(she)計(ji)階(jie)(jie)段，它(ta)要(yao)持續(xu)到產(chan)品試制之(zhi)后大批(pi)量投(tou)產(chan)之(zhi)前。因為設(she)(she)(she)(she)(she)計(ji)階(jie)(jie)段的(de)(de)(de)成(cheng)果(guo)仍停留在(zai)“圖紙”上，只有通過試生產(chan)，變成(cheng)成(cheng)品后才能對整個產(chan)品設(she)(she)(she)(she)(she)計(ji)做出(chu)全(quan)面(mian)的(de)(de)(de)評價。
評(ping)審是由不(bu)直接(jie)參與產(chan)品設計的(de)或不(bu)直接(jie)承(cheng)擔設計責(ze)任的(de)企(qi)業中各方面的(de)專(zhuan)家(jia)和有(you)豐富經驗的(de)專(zhuan)業人員組(zu)成的(de)評(ping)審委員會組(zu)織進行(xing)。
