《焊接結(jié)構制造工藝及實施 第3版》課件 4 焊接結(jié)構工藝概述

第二篇焊接結(jié)構制造工藝與實施第四章焊接結(jié)構工藝概述

鋼結(jié)構焊接制造工藝工作是從焊接生產(chǎn)的準備工作開始的，它包括結(jié)構的工藝性審查、工藝方案和工藝規(guī)程設計、工藝評定、編制工藝文件（含定額編制）和質(zhì)量保證文件、定購原材料和輔助材料、外購和自行設計制造裝配－焊接設備和裝備；在生產(chǎn)的過程中從材料入庫真正開始了焊接結(jié)構制造工藝過程，包括材料復驗入庫、備料加工、裝配－焊接、焊后熱處理、質(zhì)量檢驗、成品驗收。焊接結(jié)構焊接生產(chǎn)的工藝工作是從了解產(chǎn)品技術要求開始的，在進行工藝分析的基礎上，制定全部產(chǎn)品的工藝流程，進行工藝評定，編制工藝規(guī)程及全部工藝文件、質(zhì)量保證文件，訂購金屬材料和輔助材料，編制用工計劃、然后，根據(jù)工藝流程的要求，對生產(chǎn)面積進行調(diào)整和建設等。4-1焊接結(jié)構制造工藝工作的內(nèi)容

焊接制造工藝過程設計是焊接生產(chǎn)的核心。一方面工藝過程設計貫穿于焊接生產(chǎn)設計的始終，如在可行性報告中，提出生產(chǎn)技術方案，制定相應的工藝原則；在初步設計階段，擬定生產(chǎn)工藝過程、編制工藝文件；在施工圖設計階段則要徹底解決全部生產(chǎn)工藝技術問題，以達到生產(chǎn)要求。另一方面工藝過程設計又決定了車間設計和非標準工藝裝備設計的水平和要求，前者是進行后者的依據(jù)。工藝設計的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、決定著焊接生產(chǎn)設計的綜合技術經(jīng)濟指標。4-1焊接結(jié)構制造工藝工作的內(nèi)容1.圖紙會簽，分析焊接結(jié)構的合理性（主要關心焊接操作的可視性、可達性、可操作性等）2.工藝評定，如果已有的評定可以代用的，可不再作評定，新材料按照合同要求的標準評定（常用ASME、AWS和EN標準）3.編制工藝文件，主要包括:焊接工序表、裝焊工藝卡、裝焊工藝流程圖、焊接過程控制卡、焊接手冊、工地焊接守則4.提制工裝夾具，主要是一些裝焊夾具、成型模具等（包括提請專業(yè)設計或自己設計）

以東方電機股份有限公司為例5、焊工培訓6、生產(chǎn)服務，主要包括指導工人裝配、焊接以及解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一些問題7、新材料焊接實驗，主要是根據(jù)公司產(chǎn)品結(jié)構作新材料在適合公司的應用研究，例如:600兆帕級、780兆帕級材料的應用8.降本增效，主要考慮公司焊接制造如何降低制造成本，提高效益9、工藝優(yōu)化、創(chuàng)新10、新技術應用研究，主要是自動焊、機器人在公司產(chǎn)品上的應用

一、焊接生產(chǎn)工藝過程的內(nèi)容

工藝過程就是根據(jù)生產(chǎn)任務的性質(zhì)(生產(chǎn)綱領所決定)來擬定產(chǎn)品的全部生產(chǎn)工藝，解決全部生產(chǎn)技術問題。這些問題是：

（1）將產(chǎn)品分解成總成、部件、組件、零件，確定它們加工方法、各工藝參數(shù)及相應的工藝措施。（2）確定生產(chǎn)產(chǎn)品的合理生產(chǎn)過程，包括各工藝、工步的次序。（3）決定每一道加工工序所需用的設備、裝備的規(guī)格型號，對于非標準設備，則相應的提出其結(jié)構原理。（4）擬定生產(chǎn)流程的起重運輸方式并選定其設備。（5）計算產(chǎn)品的工時定額、金屬材料、輔助材料、填充材料的消耗，從而決定各工藝工序所需工人數(shù)量及等級、動力消耗等，這也是進行車間設計的重要依據(jù)。二、焊接結(jié)構的工藝性審查（一）、焊接結(jié)構工藝性審查的目的

焊接結(jié)構的工藝性審查是指設計的焊接結(jié)構能否在目前的生產(chǎn)力的條件下或者具體的生產(chǎn)條件下生產(chǎn)出來，并分析采用的最有效的工藝方法的可行性。焊接結(jié)構的工藝性是關系一個產(chǎn)品生產(chǎn)、質(zhì)量、成本的關鍵問題，一個結(jié)構設計工藝的好壞，是這個結(jié)構設計的重要標志之一。在工藝工作的第一步必須對所有新設計的產(chǎn)品和改進設計的產(chǎn)品以及外來產(chǎn)品圖樣進行結(jié)構工藝性審查。焊接結(jié)構的工藝性審查是個復雜的工作過程，在審查過程中應實事求是，多分析比較，以便確定最佳的方案；最后使焊接結(jié)構生產(chǎn)既保證焊接接頭的強度，又便于裝配焊接，使得生產(chǎn)過程既保證質(zhì)量，又快速高效低成本。

焊接結(jié)構的工藝性審查的目的是保證結(jié)構設計的合理性、工藝性和可行性、使用的可靠性和經(jīng)濟性。通過工藝性審查可以及時調(diào)整和解決工藝方面的問題，加快工藝規(guī)程編制速度，縮短新產(chǎn)品的生產(chǎn)準備周期，減小或避免在生產(chǎn)過程中發(fā)生重大技術問題。此外，通過工藝性審查，還可以提前發(fā)現(xiàn)新產(chǎn)品關鍵零件或加工工序所需的設備和工裝，以便提前設計或訂制。（二）、焊接結(jié)構工藝性審查的步驟（1）產(chǎn)品結(jié)構圖樣審查制造焊接結(jié)構的圖樣是工程的語言，它主要包括新產(chǎn)品設計圖樣、繼承性設計圖樣和按照實物測繪的圖樣等。對圖樣的基本要求：繪制的焊接結(jié)構圖樣，應符合國家機械制圖標準中的有關規(guī)定。圖樣應當齊全，除焊接結(jié)構的裝配圖外，還應有必要的部件圖和零件圖。

（2）產(chǎn)品結(jié)構技術要求審查焊接結(jié)構技術要求包括使用要求和工藝要求。使用要求一般是指結(jié)構的強度、剛度、耐久性(抗疲勞、耐腐蝕、耐磨和抗蠕變等)，以及在工作環(huán)境條件下焊接結(jié)構的幾何尺寸，力學性能、物理性能等。而工藝要求則是指組成產(chǎn)品結(jié)構材料的焊接性及結(jié)構的合理性、生產(chǎn)的經(jīng)濟性和方便性。為了滿足焊接結(jié)構的技術要求，首先要分析產(chǎn)品的結(jié)構，了解焊接結(jié)構的工作性質(zhì)及工作環(huán)境，然后對焊接結(jié)構的技術要求以及所執(zhí)行的技術標準進行熟悉、消化和理解，并結(jié)合具體的生產(chǎn)條件來考慮整個生產(chǎn)工藝能否適應焊接結(jié)構的技術要求，提出合理的修改方案，改進生產(chǎn)工藝，使產(chǎn)品達到規(guī)定的技術要求。

由于焊接結(jié)構—般都比較大，結(jié)構復雜，所以圖樣應選用適當?shù)谋壤?，也可在同一圖中采用不同的比例繪出；當產(chǎn)品結(jié)構較簡單時，可在裝配圖上直接把零件的尺寸標注出來。根據(jù)產(chǎn)品的使用性能和制作工藝需要，在圖樣上應有齊全合理的技術要求，若在圖樣上不能用圖形、符號明確表示時，應有相應的文字說明。（三）、焊接結(jié)構工藝性審查的內(nèi)容

1、從降低應力集中的角度分析結(jié)構的工藝性（1）盡量避免焊縫過于集中；（2）盡量使用合理的接頭形式，對于重要的焊接接頭應采用開坡口的焊縫、防止因未焊透而產(chǎn)生應力集中。應設法將角接接頭和T形接頭，轉(zhuǎn)化為應力集中系數(shù)較小的對接接頭；（3）盡量避免構件截面的突變，在截面變化的地方必須采用圓滑過渡或平緩過渡，不要形成尖角；（4）應用復合結(jié)構，復合結(jié)構具有發(fā)揮各種工藝長處的特點，它可以采用鑄造、鍛造和壓制工藝，將復雜的接頭簡化，把角焊縫改成對接焊縫，這樣不僅降低了應力集中，而且改善了工藝性。2、從減小焊接應力與變形的角度分析結(jié)構的工藝性（1）盡可能地減少結(jié)構上的焊縫數(shù)量和焊縫的填充金屬量，這是設計焊接結(jié)構時一條最重要的原則；（2）盡可能地選用對稱的構件截面和焊縫位置，焊縫位置處于構件截面的中性軸或使焊縫接近中性軸時，在焊后能得到的彎曲變形較?。唬?）盡可能地減小焊縫截面尺寸，在不影響結(jié)構強度與剛度的前提下，盡可能地減小焊縫截面尺寸或把連續(xù)角焊縫設計成斷續(xù)角焊縫，減少塑性變形區(qū)的范圍，使焊接應力與變形減少；（4）采用合理的裝配焊接順序，對復雜的結(jié)構應采用分部件裝配法，盡量減少總裝焊縫數(shù)量并使之分布合理，這樣能大大減少結(jié)構的變形；（5）盡量避免各條焊縫相交。3、從焊接生產(chǎn)性分析結(jié)構的工藝性（1）盡量使結(jié)構具有良好的可焊到性；（2）保證接頭具有良好的可探到性；（3）盡量選用焊接性好的材料來制造焊接結(jié)構件。4、從焊接生產(chǎn)的經(jīng)濟性方面分析結(jié)構的工藝性合理地節(jié)約材料和縮短焊接產(chǎn)品加工時間，不僅可以降低成本，而且可以減輕產(chǎn)品重量，便于加工和運輸?shù)?，所以在工藝性審查時應結(jié)子重視。（1）使用材料一定要合理，一般來說，零件的形狀越簡單，材料的利用率就越高；（2）盡量減少生產(chǎn)勞動量，合理地確定焊縫尺寸,盡量取消多余的加工，盡量減少輔助工時，盡量利用型鋼和標準件，焊縫焊接時便于采用先進的焊接方法。三、焊接生產(chǎn)工藝過程設計與步驟1、準備工作首先要研究將要生產(chǎn)的產(chǎn)品清單。清單中按產(chǎn)品結(jié)構分成若干類、組并注明產(chǎn)品的生產(chǎn)量，這就是生產(chǎn)綱領。生產(chǎn)綱領決定了生產(chǎn)的性質(zhì)，而它又是決定生產(chǎn)工藝技術水平的重要依據(jù)。其次要研究本產(chǎn)品的圖紙和技術條件，了解產(chǎn)品的結(jié)構特點，為什么要這樣設計，制造時有何困難，能否用更好的設計對其加以改進等，特別要注意產(chǎn)品各部分之間的連接、各接頭的設計及其重要程度。研究產(chǎn)品技術條件還應包括產(chǎn)品的成品檢驗及各工藝、工步的檢驗、成品驗收的技術條件。2、產(chǎn)品的工藝過程分析在上述準備工作的基礎上，可以對產(chǎn)品的制造工藝過程進行分析和計劃，并制定出工藝原則。對一個設計可能提出幾個方案，都列出其利弊，以供主管部門選擇和批準。在進行工藝分析時，首先要注意待制造產(chǎn)品的結(jié)構和技術要求，工藝上有何特點，參考類似產(chǎn)品（包括國外的）工廠的生產(chǎn)工藝，依據(jù)所進行工藝設計的工廠的具體條件（現(xiàn)有生產(chǎn)設備、廠房條件、工人技術水平等）初步確定加工工藝和相應的技術水平，同時對重要的零部件和關鍵工藝工序進行深入的分析和比較，從保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量、滿足和超過其技術條件要求、降低勞動量和成本（對采用現(xiàn)代化、機械化和自動化的先進工藝的可能性進行分析），提出幾個方案，最后，經(jīng)過選擇、批準一個方案，制定出工藝過程。3、焊接結(jié)構生產(chǎn)工藝內(nèi)容鋼結(jié)構焊接制造工藝在生產(chǎn)的過程中從材料入庫真正開始了焊接結(jié)構制造工藝過程，包括材料復驗入庫、備料加工、裝配－焊接、焊后熱處理、質(zhì)量檢驗、成品驗收。

（1）焊接材料的選用與存放焊接工藝性管理在材料方面的主要任務是材料的保管和發(fā)放，它對材料進行分類、并按照焊接工藝對材料的要求進行存放和保管并按規(guī)定發(fā)放。材料庫的主要任務是材料的保管和發(fā)放，它對材料進行分類、儲存和保管并按規(guī)定發(fā)放。材料庫主要有兩種，一是金屬材料庫，主要存放保管鋼材；二是焊接材料庫，主要存放焊絲、焊劑和焊條。（2）焊接準備工作焊接生產(chǎn)的準備加工工藝是在合格的原材料上進行的。首先進行材料預處理，料預處理包括矯正、退火、除銹、表面防護處理、預落料等。在材料與處理過程中主要是消除材料由于受外力、環(huán)境等外界環(huán)境的影響而引起的不符合焊接工藝要求的因素。在備料工作中還要進行放樣、劃線、號料、下料、邊緣加工、矯正、成形加工、端面加工以及號孔、鉆（沖）孔等為裝配－焊接提供合格零件的過程。在這個過程當中，材料通過一系列的初加工必須符合焊接工藝的要求。（3）裝配-焊接裝配－焊接工藝充分體現(xiàn)焊接生產(chǎn)的特點，它是兩個既不相同又密不可分的工序。它包括邊緣清理、裝配、焊接。絕大多數(shù)鋼結(jié)構要經(jīng)過多次裝配－焊接才能制成，在最后裝配完成以后進行全方位焊接、完成焊接產(chǎn)品；但是，某些產(chǎn)品需要在工廠完成部分裝配－焊接和預裝配，到產(chǎn)品的使用現(xiàn)場再進行最后的裝配－焊接。裝配－焊接順序可分為整裝－整焊、部件裝配焊接－總裝配焊接、交替裝焊三種類型。選擇使用那種焊裝方式是由產(chǎn)品的特點來選擇：主要按產(chǎn)品結(jié)構的復雜程度、變形大小和生產(chǎn)批量選定。在結(jié)構生產(chǎn)過程中，裝配－焊接過程中同常還會穿插其它的加工方式，比如機械加工、預熱及焊后熱處理、零部件的矯形等，在整個裝配-焊接過程中貫穿著生產(chǎn)過程的檢驗工序。通常情況下，一旦選擇合理的裝配－焊接工藝，再整個生產(chǎn)過程中必須嚴格按照裝配－焊接的工藝要求來執(zhí)行，不能因為在生產(chǎn)因為焊接產(chǎn)品的復雜和種類而隨意改變。焊接工藝采用何種裝配－焊接工藝要由產(chǎn)品結(jié)構、生產(chǎn)規(guī)模、裝配－焊接技術的發(fā)展決定。（4）焊后熱處理焊后熱處理在焊接結(jié)構生產(chǎn)過程中是焊接工藝的重要組成部分。在焊接結(jié)構生產(chǎn)過程中，采用何種焊后的熱處理方式與熱處理方法都與焊件材料的種類、型號、板厚、所選用的焊接方法、焊接工藝及對接頭性能的要求密切相關；焊后熱處理是保證結(jié)構件能夠正常按照要求使用以及焊接結(jié)構件的壽命的關鍵工序。焊后熱處理不僅可以降低或消除焊接結(jié)構的焊接殘余應力，穩(wěn)定結(jié)構的尺寸，而且能改善接頭的金相組織，提高接頭的各項性能，如抗冷裂性、抗應力腐蝕性、抗脆斷性、熱強度等。根據(jù)焊件材料的類別，可以選用下列不同類型的焊后熱處理：例如消除應力處理、回火、正火＋回火、調(diào)質(zhì)處理、固溶處理、穩(wěn)定化處理、時效處理等焊后熱處理方法。（5）焊接檢驗焊接檢驗工序是貫穿整個焊接結(jié)構的生產(chǎn)過程。檢驗工序從原材料的檢驗，從工件進入施工現(xiàn)場的復驗開始，隨著在焊接結(jié)構件加工過程，每道工序都要采用不同的工藝而進行不同內(nèi)容的檢驗，每道加工工序完成后都必須進行相應的檢驗，在焊接結(jié)構件完成以后，還要進行最終質(zhì)量檢驗。焊接結(jié)構件最終質(zhì)量檢驗可分為：焊接結(jié)構的外形尺寸檢查；焊縫的外觀檢查；焊接接頭的無損檢查；焊接接頭的密封性檢查；結(jié)構整體的耐壓檢查。檢驗是對焊接結(jié)構件焊接加工實行有效監(jiān)督，從而保證焊接結(jié)構件質(zhì)量的重要手段。焊接檢驗中發(fā)現(xiàn)的不符合要求的焊接生產(chǎn)的半成品、成品一般可以進行返修的要進行反修。在全面質(zhì)量管理和質(zhì)量保證標準工作的體系中，焊接檢驗是焊接結(jié)構件質(zhì)量的有效保證，是控制焊接結(jié)構件質(zhì)量的基本手段，是編焊接工藝的重要內(nèi)容。4、制定工藝過程

在所確定的最優(yōu)工藝方案基礎上，進行工藝過程的編制。焊接生產(chǎn)過程包括各種制造工序、檢驗工序和起重運輸?shù)裙ば?。裝配—焊接車間（金屬結(jié)構車間或焊接結(jié)構車間）產(chǎn)品制造工藝過程往往包括非常不同的兩個過程：一為零件加工制造，一為零件、部件及產(chǎn)品的裝配和焊接。對產(chǎn)品制造起主導和決定性作用的是裝焊過程，前一過程服務（或服從）于后一過程，提供達到質(zhì)量和數(shù)量的零件毛坯。在編制工藝過程時，總是由初步的（粗略的）到詳細的（最終的）。在現(xiàn)有工廠進行新產(chǎn)品工藝過程編制時，總是在工藝方案基礎上，初步地制定工藝過程，包括：（1）按產(chǎn)品圖紙及技術要求將產(chǎn)品分解為總成、部件、組件和零件，并確定其加工次序。（2）確定各零件、組件、部件和總成的合理的連續(xù)加工方法，包括零件的準備及裝配---焊接工藝、檢驗方法等，以及零件工藝工序上的要求，還要進一步擬定達到這些要求的工藝措施。（3）進行必要的經(jīng)濟活動分析和成本的初步核算。（4）選擇裝配—焊接、下料及機加工所用設備、機床和裝備的規(guī)格型號。圖4-2不銹鋼尿素合成塔結(jié)構圖，4-3尿素合成塔的不銹鋼內(nèi)套簡及外套筒的工藝路線圖最終制定的工藝過程應該達到：（1）全部生產(chǎn)工序和工步(包括裝配、焊接以及機械和熱加工過程)需要最小的勞動量。這要通過合理地采用高生產(chǎn)率的、機械化和自動化的裝配和焊接方法，應用現(xiàn)代化設備和裝備，防止焊接應力、變形及其它缺陷，達到保證最好的產(chǎn)品質(zhì)量；（2）制造產(chǎn)品延續(xù)時間最短，該產(chǎn)品的循環(huán)節(jié)拍應與其生產(chǎn)綱領相適應；（3）使設備、裝備（包括起重運輸?shù)?有較高的負荷，使其利用率最高、總數(shù)量最少；（4）降低廢料率，使材料消耗最少；（5）生產(chǎn)的能源消耗最低。4-2焊接結(jié)構制造工藝文件

在企業(yè)生產(chǎn)一線，工藝文件的設計和編寫是指導規(guī)范生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、建立科學管理、保障產(chǎn)品質(zhì)量的技術性管理文件。設計和應用工藝文件是一種綜合性的工作，它涉及到專業(yè)知識、標準化知識和管理知識的應用，培養(yǎng)具有生產(chǎn)加工、測試調(diào)試、工藝設計、品質(zhì)管理等實際能力。一、工藝規(guī)程的組成在編制工藝時，要涉及到工序、工位和工步的概念。分析它們的目的在于了解影響這些環(huán)節(jié)的因素，從而為制訂合理的焊接工藝打下基礎。1、工序金屬結(jié)構的制造過程不可能只在一個地點完成，往往是在多個地點，由多組人員使用多臺設備共同完成的。工序是指一個(或一組)工人，在一個工作地點，對一個(或幾個)工件連續(xù)完成的那部分工藝過程。工序是組成工藝過程的基本單元。工序劃分的依據(jù)主要是：1）工作地點是否改變，改變即進入新的工序。2）加工是否連續(xù)，不連續(xù)就是兩個工序。

焊接結(jié)構生產(chǎn)工藝過程的主要工序有放樣、劃線、下料、成形加工、邊緣加工、裝配、焊接、矯正、檢驗、油漆等。在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品由原材料或半成品經(jīng)過毛坯制造、機械加工、裝配焊接、涂裝包裝等加工所通過的路線叫做工藝路線或工藝流程，它實際上是產(chǎn)品制造過程中各種加工工序的順序和總和。對于一個產(chǎn)品，其主要工序形成的工藝過程簡稱工藝路線。2、工位工位是工序的一部分。在某一工序中，工件所用的加工設備和所處的加工位置是要變化的。我們把工件在加工設備上所占的每一個工作位置稱為工位。。3、工步工步是工藝過程的最小組成部分，但它還保持著工藝過程的一切特性。在一個工序內(nèi)工件、設備、工具和工藝規(guī)范均保持不變的條件下所完成的那部分動作稱為工步。構成工步的某一因素發(fā)生變化時，一般認為是一個新的工步。例如厚板開坡口對接多層焊時，打底層用CO2氣體保護焊，中間層和蓋面層均用焊條電弧焊，一般情況下，蓋面層選擇的焊條直徑較粗，電流也大一些，則這一焊接工序是由三個不同的工步組成。如果中間層和蓋面層焊接參數(shù)完全一樣，習慣上認為這兩層是連續(xù)完成的，就合并成為一個工步。二、焊接制造工藝文件簡述工藝文件是指將組織生產(chǎn)實現(xiàn)過程實現(xiàn)工藝過程的程序、方法、手段及標準用文字及圖表的形式來表示，用來指導產(chǎn)品制造過程中的一切生產(chǎn)活動，使之納入規(guī)范有序的軌道的指導性的綱領。根據(jù)產(chǎn)品圖樣和有關技術文件的要求，將各種原材料、半成品加工成產(chǎn)品的過程和方法的技術規(guī)定。工藝文件是企業(yè)指導、組織和管理生產(chǎn)的技術依據(jù)，是保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、高效、低損耗和安全生產(chǎn)的重要手段。工藝文件標準化是保證工藝文件的適用性和完整性，保證文件格式的統(tǒng)一與簡化。三、焊接結(jié)構制造工藝文件工藝規(guī)程的類型有專用工藝文件和通用工藝文件。通用工藝文件和專用工藝文件的形式及適用范圍是各工廠根據(jù)本廠的具體條件，產(chǎn)品的結(jié)構特點、材料、設備、生產(chǎn)規(guī)模等，依照規(guī)范制定工廠的工藝通用文件形式及專用工藝文件，而且在文件中表明了使用范圍。所有的工藝文件都必須清晰，明了。任務和工作中所完成的指標必須書寫清楚，內(nèi)容完整。常用的專用焊接工藝文件主要包括：（1）焊接工藝性審圖意見書；（2）工藝過程卡片：主要用于單件小批生產(chǎn)的產(chǎn)品示例；（3）工藝卡片：用于各種批量生產(chǎn)的產(chǎn)品；（4）工序卡片：主要用于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品和單件小批生產(chǎn)中的關鍵工序；（5）操作指導卡片(作業(yè)指導書)：用于建立工序質(zhì)量控制點的工序；（6）工藝守則：某一專業(yè)應共同遵守的通用操作要求；（7）檢驗卡片：用于關鍵工序檢查；（8）裝配系統(tǒng)圖：配合裝配的工藝過程或工序卡片使用，以便于復雜產(chǎn)品的裝配；（9）熱處理、成形、鍛造工藝卡片等。4-3焊接結(jié)構設計合理性分析一、焊接結(jié)構強度方面分析焊接結(jié)構種類繁多，焊接接頭形式各種各樣的，設計者在設計時有充分的選擇余地。但是必須考慮工藝可行性和接頭形式對結(jié)構強度的影響，不合理的結(jié)構設計不但工藝性差而且生產(chǎn)周期長，成本也很高，其結(jié)果使結(jié)構的承載能力和使用壽命下降。許多焊接結(jié)構是從鉚接結(jié)構改過來的，如果不加分析地把鉚接結(jié)構的鉚釘去掉，換成焊縫連接將會產(chǎn)生許多嚴重問題。例如，輕便型桁架的節(jié)點構造，原來的鉚接節(jié)點,應力集中并不嚴重，也不存在高值的內(nèi)應力。如果不加分析原封不動把它改為焊接節(jié)點，不僅焊縫密集，應力集中嚴重，而且焊接殘余應力也很大，結(jié)構使用壽命明顯下降。由此可見，不加分析隨意把鉚接的鉚釘去掉，成焊縫的做法是不合適的。焊接結(jié)構應具有它本身的獨特結(jié)構形式，

在設計焊接結(jié)構時，重要問題是選擇接頭型式。在各種焊接接頭中以對接接頭最為理想，質(zhì)量優(yōu)良的對接接頭可以與母材等強度。用蓋板“加強”對接接頭是不合理的接頭設計，尤其是單蓋板接頭的動載性能更差。帶角焊縫的其它接頭由于應力分布不均勻，動載強度也比對接接頭低。

焊接接頭的布置是否合理對于結(jié)構的強度也有較大影響。盡管優(yōu)質(zhì)的焊接接頭可以與母材等強度，但是考慮到焊縫中難免出現(xiàn)工藝缺陷，結(jié)構承載能力下降所以設計者往往把焊接接頭避開高應力區(qū)。例如，承受彎矩的梁，往往將對接接頭避開彎度最大的斷面。對于工作條件惡劣的結(jié)構，焊接接頭應盡量避開斷面突變的位置，盡量避免產(chǎn)生嚴重的應力集中。在集中載荷作用的地方，必須有足夠剛度為依托。例如，兩個支耳直接焊接在工字梁的翼緣上，由于背面無任何依托，所以在載荷作用下支耳兩端的焊縫及母材上的工作應力很大，往往產(chǎn)生裂紋。若將兩支耳改為一個，井焊在工字鋼翼板中部，支耳背面有腹板支撐,其強度可得到保證。二、焊接結(jié)構的工藝性和經(jīng)濟性分析焊接結(jié)構的工藝性以確保所設計的結(jié)構具有良好的工藝性。否則不僅制造困難，且質(zhì)量差、成本高，所以結(jié)構的工藝性和經(jīng)濟性有著密切的關系。結(jié)構的工藝性和經(jīng)濟性須根據(jù)具體條件而定，一般應分析下列諸因素：1）構件的備料工作量和可能性；2）構件中的各焊縫的可焊到性；3）焊接質(zhì)量的保證；4）焊接工作量；5）焊接變形的控制；6）勞動條件的改善；7）金屬材料的合理利用；8）結(jié)構焊后的熱處理。焊接結(jié)構制造成本不僅取決于焊接工藝，而且在很大程度上和備料及裝配工作有關。只從焊接工藝方面分析工藝性和經(jīng)濟性是不全面的。

每條焊縫都應安排在能便于施焊的位置，但某些設計者往往忽略了這個問題，不僅造成施焊勞動條件很差，而且難以保證焊接質(zhì)量。

設計者還必須充分考慮裝配焊按順序，以保證裝配焊接順利進行。正確的焊接順序不僅可以得到焊接變形小的優(yōu)質(zhì)結(jié)構，而且還能改善勞動條件，減少焊接工作量。

焊接變形問題是焊接生產(chǎn)中常通到的問題，合理的焊接結(jié)構設計，焊后的變形較小。把復雜的結(jié)構分成為幾個部件制造，盡量減小最后總裝配時的焊縫，對于防止節(jié)構的總體變形是有利的。

充分利用材科是降低結(jié)構生產(chǎn)成本的重要方面之一，設計者和制造者都必須充分重視這個問題。節(jié)省材科和制造工藝有時會發(fā)生矛盾，如果出現(xiàn)這種情況，必須全面考慮，綜合權衡。三、部件的合理劃分分析對于部件裝配一焊接法來說，部件的合理劃分是發(fā)揮其優(yōu)越性的關鍵。當設計圖紙中未規(guī)定時，部件劃分應從以下幾方面考慮。（1）盡可能使各部件本身的結(jié)構型式是一個完整的構件。要考慮到結(jié)構特點，便于各部件間最后的總裝，另外，各部件間的結(jié)合處應盡量避開結(jié)構上應力最大的地方，從而保證不因劃分工藝部件而損害結(jié)構的強度。（2）要力求最大限度地發(fā)揮部件生產(chǎn)的優(yōu)點。部件的選擇應盡量合理，使裝配工作和焊接工作方便，同時在工藝上便于達到技術條件的要求。如焊接變形的控制，防止因結(jié)構剛性過大而引起裂紋的產(chǎn)生等等。（3）現(xiàn)場生產(chǎn)能力和條件的限制，主要是考慮到劃分的部件在重量上、體積上的限制。如在建造船體時，分段劃分必須考慮到起重設備的能力和內(nèi)場裝配一焊接場地的大小。對焊后要進行熱處理的大部件，要考慮到退火爐的容積大小等問題。4）生產(chǎn)節(jié)奏的要求，主要是指在大量生產(chǎn)情況下，產(chǎn)品的零部件的生產(chǎn)和總裝，結(jié)構焊接的協(xié)調(diào)達到最高的效率。4-4焊接結(jié)構制造的質(zhì)量檢驗與試驗計劃（ITP）一、ITP的概念ITP是InspectionandTestPlan(檢測和試驗計劃)的縮略形式。二、ITP的特點1、ITP全面貫徹“過程控制”的思想，用W（見證）、H（停工待檢）點的形式提高了“過程控制”的可操作性。每一個施工步驟都要經(jīng)過有關方檢查、驗收和簽證并形成記錄，才能進入下一步工作。其真正體現(xiàn)了“上一道工序不合格不能進入下一道工序”的質(zhì)量管理要求，有效改變了事后把關的檢查辦法，充分體現(xiàn)了“凡事有人負責，凡事有章可循，凡事有據(jù)可查，凡事有人監(jiān)督”的質(zhì)量管理原則。2、ITP涵蓋了所有施工活動，凡是有施工活動的事項都要有相應ITP，包括運輸、吊裝、檢修等。使工程施工的全過程處于受控狀態(tài)。

3、ITP主要是根據(jù)工作程序、圖紙和標準編制的。

從施工準備開始，包含了某一項作業(yè)的全過程。4、ITP中的檢查、驗收和簽證沒有“優(yōu)良”之分，只要達到圖紙和標準的要求就是合格。只有1個“合格”評定標準，簡單、實用、可操作。5、ITP中檢查和驗收標準主要是工作程序、技術規(guī)格書和圖紙，標準等。6、ITP是按照系統(tǒng)編制的，每一個系統(tǒng)可以有多個ITP.只有當所有施工工作（包括相關的記錄）全部結(jié)束并合格時，ITP方可關閉。三、IPT的應用質(zhì)量檢測和試驗計劃是針對產(chǎn)品制定的專門的質(zhì)量措施、資源和活動順序的文件。ITP中列有制造和驗收中應進行的所有工藝、工作程序、工作細則、檢驗和試驗的流程圖或工序排列表以及控制點的類型和控制負責人等。就焊接結(jié)構而言，ITP根據(jù)ISO3834《焊接質(zhì)量要求》中的要素，結(jié)合焊接工藝的實際應用條件列出項目、名稱、檢測和試驗內(nèi)容及技術依據(jù)，并規(guī)定了甲方（業(yè)主）、乙方（供方）和第三方（監(jiān)理）各自在驗收工作中應承擔的責任和類型。表4-11ITP樣單項目名稱檢測和試驗內(nèi)容技術規(guī)范驗收甲方乙方第三方1焊接工藝評定(PQR)焊接工藝評定試驗ASMEⅨ或ISO15614或JB/T6963或合同要求VRRHRW2焊接工藝規(guī)程(WPS)依PQR編制適合于施工的焊接工藝文件ASMEⅨ或ISO15609或JB/T6963或合同要求VRRHRW3焊工資格按焊接工藝文件指導進行適應施工的材質(zhì)、厚度、焊接位置和焊接方法對焊工考試，并在有效期內(nèi)ASMEⅨ或ISO9606或JB/T15169或合同要求XRXRHXR4無損檢測人員資質(zhì)檢測方法的適用性、確認機構及有效性相關的制造規(guī)范或合同要求XRXRHXR5母材復檢材質(zhì)合同證明文件、標識和檢驗報告及復檢報告、外觀、厚度、銹蝕深度不大于該材質(zhì)厚度負允許偏差值的1/2材料技術條件標準、相關的制造規(guī)范或合同要求VRRHRW6零件備料下料放量檢查相關企業(yè)規(guī)范VVV氣割坡口和質(zhì)量，注重坡口表面質(zhì)量GB/T985GB/T986JB/T10054.3VVV防焊接