焊(han)接質量(liang)控制(zhi)的內(nei)容很多，影響焊(han)接質量(liang)的因素及防止(zhi)措施更復雜(za)。根據鍋爐(lu)、壓(ya)力容器(qi)的生產和運行全過程，歸納起來，焊(han)接質量(liang)控制(zhi)的基本內(nei)容如圖6-1所(suo)示。
1. 結(jie)構設(she)計的基本要求(qiu)
所設計的(de)焊接結(jie)構應(ying)滿足實用性、可靠性、工藝性和(he)經濟性等方(fang)面的(de)基本要(yao)求。
鍋(guo)爐(lu)、壓(ya)力容器的焊(han)接(jie)結(jie)構(gou)(gou)(gou)設計，應考慮(lv)有利于進(jin)行焊(han)接(jie)質量控(kong)制，此外(wai)要(yao)注意其(qi)(qi)他因(yin)素，如經濟性、可靠性和(he)材料(liao)(liao)（母材、焊(han)接(jie)材料(liao)(liao)）的選(xuan)擇等。作為焊(han)接(jie)結(jie)構(gou)(gou)(gou)的設計，必須(xu)考慮(lv)其(qi)(qi)具體(ti)結(jie)構(gou)(gou)(gou)形(xing)式、技術條件，此外(wai)，還應考慮(lv)材料(liao)(liao)的焊(han)接(jie)性和(he)焊(han)接(jie)接(jie)頭的分布。結(jie)構(gou)(gou)(gou)設計不合理是造成焊(han)接(jie)結(jie)構(gou)(gou)(gou)破壞的主要(yao)原因(yin)。焊(han)接(jie)接(jie)頭性能(neng)與結(jie)構(gou)(gou)(gou)設計之間的關系如圖6-2所示。
2. 焊接(jie)結構(gou)設計的原則
為達到上述結構設計的基本要求，在(zai)焊(han)接結構設計時應遵循以下原則。
①. 合理(li)選(xuan)擇和(he)利用材(cai)料(liao)
所選用(yong)的(de)(de)金屬材料必須同(tong)時(shi)滿足使用(yong)性能(neng)和加工(gong)性能(neng)的(de)(de)要求，前者(zhe)包括強度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性、抗蠕(ru)變等性能(neng)；后者(zhe)主要是焊接工(gong)藝性能(neng)。其次是其他冷(leng)、熱(re)(re)加工(gong)的(de)(de)性能(neng)，如熱(re)(re)切割、冷(leng)彎、熱(re)(re)彎、切削及熱(re)(re)處理(li)等性能(neng)。
在(zai)結(jie)構(gou)上有特(te)殊要求(qiu)的(de)(de)(de)部(bu)位(wei)可采用特(te)種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)材料，其余采用能滿足一般要求(qiu)的(de)(de)(de)材料。對有防腐蝕性(xing)要求(qiu)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)，可采用以碳鋼為基體、以不銹(xiu)鋼為工作面(mian)的(de)(de)(de)復(fu)合鋼板(ban)或(huo)者在(zai)基體上堆焊耐(nai)腐蝕層；對有耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)要求(qiu)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)，可在(zai)工作面(mian)上堆焊耐(nai)磨(mo)(mo)合金(jin)或(huo)熱噴涂耐(nai)磨(mo)(mo)合金(jin)；應(ying)充分發揮能進行焊接的(de)(de)(de)異種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)特(te)點(dian)。
在劃分結構(gou)零部(bu)件時，要(yao)考慮下料過程(cheng)中合理排(pai)料的(de)可行性(xing)：以減(jian)少邊角(jiao)余(yu)料，提高材料的(de)利用率。
②. 合理設計結構形式。
a. 根據(ju)強度和剛度要(yao)求，以(yi)最理(li)想(xiang)的受力狀(zhuang)態確定結(jie)構(gou)的幾何尺(chi)寸，不必去仿(fang)效鉚接、鑄造、鍛造的結(jie)構(gou)形(xing)式。
b. 既(ji)要重(zhong)(zhong)視(shi)結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)整(zheng)體設(she)計，也要重(zhong)(zhong)視(shi)結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)細部處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。這是因為焊接(jie)結(jie)構(gou)(gou)(gou)屬剛性連接(jie)的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)(gou)，結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)整(zheng)體性意味(wei)著任(ren)何部位的(de)(de)構(gou)(gou)(gou)造都同等重(zhong)(zhong)要，許多焊接(jie)結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)破(po)壞事(shi)故起源(yuan)于局部構(gou)(gou)(gou)造不合理(li)(li)的(de)(de)薄弱環節處(chu)(chu)(chu)。對于應力復(fu)雜(za)或應力集中部位要慎(shen)重(zhong)(zhong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，如(ru)結(jie)構(gou)(gou)(gou)中的(de)(de)節點、斷面(mian)變(bian)化部位、焊接(jie)接(jie)頭形(xing)狀變(bian)化處(chu)(chu)(chu)等。
c. 要有(you)利于實現機械(xie)化和自動化焊接。應盡(jin)量采(cai)(cai)用簡(jian)單、平直的結(jie)構(gou)形式，減(jian)少短而不規則(ze)的焊縫；避(bi)免采(cai)(cai)用難(nan)以彎制或沖壓的具有(you)復(fu)雜空間曲面的結(jie)構(gou)。
③. 減(jian)少焊接量。
盡(jin)量多選用(yong)(yong)(yong)軋制型材(cai)以(yi)減少(shao)焊(han)(han)縫(feng)，還可以(yi)利用(yong)(yong)(yong)沖壓件(jian)代替一部(bu)分焊(han)(han)接件(jian)；結構(gou)形(xing)狀(zhuang)復雜，角焊(han)(han)縫(feng)多且密集的(de)部(bu)位，可用(yong)(yong)(yong)鑄鋼件(jian)代替；必要時可以(yi)適當(dang)增加壁(bi)厚(hou)，以(yi)減少(shao)或取消加強筋板，從而(er)減少(shao)焊(han)(han)接工(gong)作量。對(dui)于角焊(han)(han)縫(feng)，在保證強度要求的(de)前提下(xia)，盡(jin)可能用(yong)(yong)(yong)最小的(de)焊(han)(han)腳尺寸，因(yin)為焊(han)(han)縫(feng)面(mian)積(ji)與焊(han)(han)腳高度的(de)平方成(cheng)正比。對(dui)于坡(po)口焊(han)(han)縫(feng)，應在保證焊(han)(han)透的(de)前提下(xia)選用(yong)(yong)(yong)填充金屬最少(shao)的(de)坡(po)口形(xing)式。
④. 合理布置焊縫
有對(dui)稱軸的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)結構，焊(han)(han)(han)縫應對(dui)稱布(bu)置，或接(jie)近對(dui)稱軸處，這有利(li)于控制焊(han)(han)(han)接(jie)變形；要(yao)(yao)避免焊(han)(han)(han)縫交叉和密集，在結構上焊(han)(han)(han)縫交叉時，使重要(yao)(yao)焊(han)(han)(han)縫連續，讓(rang)次要(yao)(yao)焊(han)(han)(han)縫中(zhong)斷，這有利(li)于重要(yao)(yao)焊(han)(han)(han)縫實現自動焊(han)(han)(han)，保(bao)證其(qi)焊(han)(han)(han)接(jie)質(zhi)量(liang)；盡(jin)可能使焊(han)(han)(han)縫避開高應力部位、應力集中(zhong)處、機械加工面(mian)(mian)和需要(yao)(yao)變質(zhi)處理的(de)表(biao)面(mian)(mian)等。
⑤. 施(shi)工方便
必須使(shi)結構上(shang)每條焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)都能施焊(han)(han)(han)(han)和方(fang)便(bian)質(zhi)量(liang)(liang)檢驗，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)周圍要(yao)留有(you)足夠的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)和質(zhi)量(liang)(liang)檢驗的(de)(de)(de)(de)操(cao)作空間；盡量(liang)(liang)使(shi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)都能在工(gong)廠中焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，減少現場的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)量(liang)(liang)；減少手工(gong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)工(gong)作量(liang)(liang)，擴(kuo)大自(zi)動焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)工(gong)作量(liang)(liang)；對雙(shuang)面(mian)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)，操(cao)作方(fang)便(bian)的(de)(de)(de)(de)一面(mian)用大坡口(kou)，施焊(han)(han)(han)(han)條件差的(de)(de)(de)(de)一面(mian)用小坡口(kou)，必要(yao)時改(gai)用單(dan)面(mian)焊(han)(han)(han)(han)雙(shuang)面(mian)成形的(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)(jie)頭坡口(kou)形式和焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)藝。盡量(liang)(liang)減少仰(yang)焊(han)(han)(han)(han)或立焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)，這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)勞動條件差，不(bu)易保證質(zhi)量(liang)(liang)，而(er)且生產(chan)率低。
⑥. 有(you)利(li)于生(sheng)產組(zu)織和管理
大型焊(han)接(jie)(jie)結(jie)構采(cai)用部(bu)件組裝的生產方式有利于組織和管理。因(yin)此，設(she)計大型焊(han)接(jie)(jie)結(jie)構時，要(yao)進(jin)行合理分(fen)段(duan)。分(fen)段(duan)時，一般要(yao)綜合考慮起(qi)重運輸條(tiao)件、焊(han)接(jie)(jie)變形的控制、焊(han)后熱(re)處理、機械加工、質量(liang)檢(jian)驗和總裝配等(deng)因(yin)素。
此外，應注意結構形式對焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)質量(liang)的(de)影響，盡量(liang)減少焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)數(shu)量(liang)，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)坡(po)口寸應盡可(ke)能(neng)小，，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)之間(jian)要保持一定距離以防止(zhi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)集中(zhong)，保證焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝(yi)的(de)可(ke)實施(shi)性，，在可(ke)能(neng)的(de)情(qing)況下采用低匹配的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)，防止(zhi)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)強度過(guo)高而塑性、韌性不足。
不(bu)同(tong)(tong)結構(gou)形(xing)式(shi)的焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，拘束度不(bu)同(tong)(tong)，，反映不(bu)同(tong)(tong)的受(shou)力狀態。因此(ci)，在(zai)(zai)不(bu)同(tong)(tong)的受(shou)力狀態下，對(dui)材質和焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的性(xing)能(neng)應有不(bu)同(tong)(tong)的要(yao)求。結構(gou)形(xing)式(shi)設(she)計(ji)得正確與(yu)否，不(bu)僅體(ti)現在(zai)(zai)整體(ti)結構(gou)的可(ke)靠性(xing)上，還體(ti)現在(zai)(zai)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭設(she)計(ji)的合理性(xing)上。另外，在(zai)(zai)接(jie)(jie)頭施(shi)焊時，接(jie)(jie)頭與(yu)結構(gou)整體(ti)應匹配。焊接(jie)(jie)結構(gou)設(she)計(ji)應注意的工藝條件(jian)如下。
a. 根(gen)據結(jie)構的技術(shu)條件，找出(chu)最優的焊接方(fang)法。甚至可根(gen)據具體的結(jie)構特點分析實(shi)現焊接工藝(yi)的難(nan)易程度，改(gai)變設計(ji)方(fang)案。
b. 結構設計時(shi)，必須考慮(lv)焊(han)(han)接(jie)工(gong)(gong)藝的(de)可(ke)行性，各種檢測(ce)的(de)可(ke)行性，焊(han)(han)接(jie)變形是否(fou)(fou)易于控制，焊(han)(han)工(gong)(gong)操作是否(fou)(fou)方(fang)便、安(an)全，能否(fou)(fou)保(bao)證焊(han)(han)接(jie)質量。
c. 選擇(ze)結構形式時，要考慮減(jian)小拘束度(du)，提高抗裂性(xing)。同時也要考慮工作條件(jian)，如(ru)介質條件(jian)、溫度(du)條件(jian)和(he)載(zai)荷條件(jian)等(deng)對(dui)結構抗裂性(xing)的(de)作用。在(zai)選擇(ze)焊(han)接材料時，可(ke)以選擇(ze)低(di)匹(pi)配的(de)焊(han)接材料和(he)高韌(ren)性(xing)的(de)母材及(ji)焊(han)接材料，以提高結構的(de)整體性(xing)能。
d. 焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)是(shi)整(zheng)個焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結構件的(de)關(guan)鍵(jian)部(bu)分(fen)，直接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)關(guan)系到(dao)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結構的(de)質量好壞(huai)，因(yin)此，結構設(she)計時必須選用合(he)理(li)的(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)形式。接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)幾(ji)何形狀應(ying)盡(jin)可能不干擾應(ying)力分(fen)布，避免截(jie)面(mian)上有突變的(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)，特別是(shi)在疲勞(lao)工(gong)作條(tiao)件下更應(ying)注(zhu)意。對(dui)非等厚截(jie)面(mian)的(de)對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)焊(han)縫(feng)，接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)設(she)計時應(ying)使(shi)兩條(tiao)中(zhong)心線對(dui)直（圖(tu)6-3(a));把較厚部(bu)分(fen)加工(gong)到(dao)與較薄部(bu)分(fen)厚度相同（圖(tu)6-3(b));或采用堆焊(han)使(shi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)區形成平滑過(guo)渡(du)(du)（圖(tu)6-3(c)).接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)應(ying)力集中(zhong)系數越高，對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)平滑和逐漸過(guo)渡(du)(du)的(de)要求就越高。
焊接件在制造(zao)過程中(zhong)的組裝(zhuang)精度也影響焊接接頭(tou)的性能。應考(kao)慮連接板的幾何形狀，避(bi)免在有應力(li)疊加或應力(li)集中(zhong)的區域(yu)布(bu)置焊縫，若(ruo)不(bu)可(ke)避(bi)免，則應作特殊考(kao)慮。為了(le)易于預熱、焊接、焊后熱處理以及無損探傷，對接接頭(tou)最(zui)好由相同厚度的工件制成。
3. 焊(han)接結構設計(ji)的一般程序
新產(chan)(chan)品焊接結(jie)構的(de)(de)設(she)計(ji)(ji)是指從市場(chang)調(diao)研(yan)到產(chan)(chan)品定下生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)全過程。焊接結(jie)構設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)一(yi)般程序包括決策、設(she)計(ji)(ji)、試(shi)制(zhi)、定型(xing)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)和(he)持續改進幾個階(jie)段(duan)。其中結(jie)構設(she)計(ji)(ji)階(jie)段(duan)的(de)(de)工(gong)作(zuo)內容(rong)主要是根據設(she)計(ji)(ji)任務書，對設(she)計(ji)(ji)對象進行(xing)具體結(jie)構設(she)計(ji)(ji)和(he)計(ji)(ji)算以及作(zuo)必要的(de)(de)試(shi)驗，完成圖(tu)樣繪制(zhi)和(he)設(she)計(ji)(ji)文件的(de)(de)編制(zhi)等。大型(xing)復雜產(chan)(chan)品的(de)(de)結(jie)構設(she)計(ji)(ji)一(yi)般又分初步設(she)計(ji)(ji)、技術(shu)設(she)計(ji)(ji)和(he)工(gong)作(zuo)圖(tu)設(she)計(ji)(ji)三(san)個工(gong)作(zuo)階(jie)段(duan)。
4. 焊接(jie)結構(gou)設計的評審(shen)
焊(han)接(jie)結(jie)構設(she)(she)計(ji)(ji)的(de)(de)評(ping)審是(shi)(shi)質量(liang)控制(zhi)中的(de)(de)重要一環，目的(de)(de)是(shi)(shi)保證設(she)(she)計(ji)(ji)質量(liang)，使之符合計(ji)(ji)劃任務書或合同書要求，設(she)(she)計(ji)(ji)與制(zhi)造出滿足(zu)用戶要求的(de)(de)產(chan)品(pin)(pin)(pin)。設(she)(she)計(ji)(ji)評(ping)審工作不(bu)局(ju)限在(zai)設(she)(she)計(ji)(ji)階段，它(ta)要持續到產(chan)品(pin)(pin)(pin)試制(zhi)之后大批量(liang)投產(chan)之前(qian)。因為設(she)(she)計(ji)(ji)階段的(de)(de)成(cheng)果仍(reng)停(ting)留在(zai)“圖(tu)紙(zhi)”上，只有通過試生產(chan)，變(bian)成(cheng)成(cheng)品(pin)(pin)(pin)后才(cai)能對整(zheng)個產(chan)品(pin)(pin)(pin)設(she)(she)計(ji)(ji)做出全面的(de)(de)評(ping)價。
評(ping)審(shen)是由不直接參與產(chan)品設計的(de)(de)或不直接承擔設計責任的(de)(de)企業中(zhong)各方面的(de)(de)專(zhuan)家(jia)和有豐富經(jing)驗的(de)(de)專(zhuan)業人員組成的(de)(de)評(ping)審(shen)委員會(hui)組織(zhi)進行。
