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1、鋼結構加工工藝的基礎知識
鋼結構焊接制造（即焊接結構生產）是從焊接生產的準備工作開始的，它包括結構的工藝性審查、工藝方案和工藝規程設計、工藝評定、編制工藝文件（含定額編制）和質量保證文件、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；然后從材料入庫真正開始了焊接結構制造工藝過程，包括材料復驗入庫、備料加工、裝配－焊接、焊后熱處理、質量檢驗、成品驗收；其中還穿插返修、涂飾和噴漆；最后合格產品入庫的全過程。典型的焊接制造工藝順序，如圖1所示：
鋼結構焊接生產的準備工作是鋼結構制造工藝過程的開始。它包括了解生產任務，審查（重點是工藝性審查）與熟悉結構圖樣，了解產品技術要求，在進行工藝分析的基礎上，制定全部產品的工藝流程，進行工藝評定，編制工藝規程及全部工藝文件、質量保證文件，訂購金屬材料和輔助材料，編制用工計劃（以便著手進行人員調整與培訓）、能源需用計劃（包括電力、水、壓縮空氣等），根據需要定購或自行設計制造裝配－焊接設備和裝備，根據工藝流程的要求，對生產面積進行調整和建設等。生產的準備工作很重要，做得越細致，越完善，未來組織生產越順利，生產效率越高，質量越好。
材料庫的主要任務是材料的保管和發放，它對材料進行分類、儲存和保管并按規定發放。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。
焊接生產的備料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，包括矯正、除銹（如噴丸）、表面防護處理（如噴涂導電漆等）、預落料等。除材料預處理外，備料包括放樣、劃線（將圖樣給出的零件尺寸、形狀劃在原材料上）、號料（用樣板來劃線）、下料（沖剪與切割）、邊緣加工、矯正（包括二次矯正）、成形加工（包括冷熱彎曲、沖壓）、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。備料工序通常以工序流水形式在備料車間或工段、工部組織生產。
裝配－焊接工藝充分體現焊接生產的特點，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（包括裕裝配）、焊接。絕大多數鋼結構要經過多次裝配－焊接才能制成，有的在工廠只完成部分裝配－焊接和預裝配，到使用現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，主要按產品結構的復雜程度、變形大小和生產批量選定。裝配－焊接過程中時常還需穿插其他的加工，例如機械加工、預熱及焊后熱處理、零部件的矯形等，貫穿整個生產過程的檢驗工序也穿插其間。裝配－焊接工藝復雜和種類多，采用何種裝配－焊接工藝要由產品結構、生產規模、裝配－焊接技術的發展決定。
焊后熱處理是焊接工藝的重要組成部分，與焊件材料的種類、型號、板厚、所選用的焊接工藝及對接頭性能的要求密切相關，是保證焊件使用特性和壽命的關鍵工序。焊后熱處理不僅可以消除或降低結構的焊接殘余應力，穩定結構的尺寸，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、熱強性等。根據焊件材料的類別，可以選用下列不同種類的焊后熱處理；消除應力處理、回火、正火＋回火（又稱空氣調質處理）、調質處理（淬火＋回火）、固溶處理（只用于奧氏體不銹鋼）、穩定化處理（只用于穩定型奧氏體不銹鋼）、時效處理（用于沉淀硬化鋼）。
檢驗工序貫穿整個生產過程，檢驗工序從原材料的檢驗，如入庫的復驗開始，隨后在生產加工每道工序都要采用不同的工藝進行不同內容的檢驗，最后，制成品還要進行最終質量檢驗。最終質量檢驗可分為：焊接結構的外形尺寸檢查；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；結構整體的耐壓檢查。檢驗是對生產實行有效監督，從而保證產品質量的重要手段。在全面質量管理和質量保證標準工作中，檢驗是質量控制的基本手段，是編寫質量手冊的重要內容。質量檢驗中發現的不合格工序和半成品、成品，按質量手冊的控制條款，一般可以進行返修。但應通過改進生產工藝、修改設計、改進原供應等措施將返修率減至最小。
鋼結構的后處理是指在所有制造工序和檢驗程序結束后，對焊接結構整個內外表面或部分表面或僅限焊接接頭及鄰近區進行修正和清理，清除焊接表面殘的飛測，消除擊弧點及其他工藝檢測引起的缺陷。修正的方法通常采用小型風動工具和砂輪打磨，氧化皮、油污、銹斑和其他附著物的表面清理可采用砂輪、鋼絲刷和拋光機等進行，大型焊件的表面清理最好采用噴丸處理，以提高結構的疲勞強度。不銹鋼焊件的表面處理通常采用酸洗法，酸洗后再作鈍化處理。
產品的涂飾（噴漆、作標志以及包裝）是焊接生產的最后環節，產品涂裝質量不僅決定了產品的表面質量，而且也反映了生產單位的企業形象。
圖1中序號1～11表示出焊接結構制造流程，其中序號l～5為備料工藝過程的工序，還包括穿插其間的12～14工序，應當指出，由于熱切割技術，特別是數字切割技術的發展，下料工序的自動化程度和精細程度大大提高，手工的劃線、號料和手工切割等工藝正逐漸被淘汰。序號6、T以及l5～17為裝配一焊接工藝過程的工序。需要在結構使用現場進行裝配一焊接的，還需執行l8～21工序。序號22需在各工藝工序后進行，序號23、24表明焊接車間和鑄、鍛、沖壓與機械加工車間之間的關系，在許多以焊接為主導工藝的企業中，鑄、鍛、沖壓與機械加工車間為焊接車間提供毛坯，并且機加工和焊接車間又常常互相提供零件、半成品。
2 鋼結構焊接工藝審查
2．1 產品結杓工藝性審查的一般要求和任務
生產準備工作最重要的任務之一，是審查與熟悉結構圖樣，了解產品技術要求。這些由生產綱領一道提供的圖樣，既有企業新設計和改進設計的產，它們在設計過程中進行工藝審查：也有隨訂單來的外來圖樣，企業首次生產前，對這些外來圖樣也要進行工藝審查。
對產品結構進行工藝性審查的目的是使設計的產品在滿足技術要求、使用功能的前提下，符合一定的工藝性指標。對鋼結構焊接來說，主要有制造產品的勞動量、材料用量、材料利用系數、產品工藝成本、產品的維修勞動量、結構標準化系數等，以便在現有的生產條件下，能用比較經濟、合理的方法將其制造出來，而且便于使用和維修。
2．2工藝性審查的內容
在進行焊接結構工藝性審查前，除了要熟悉該結構的工藝特點和技術條件以外，還必須了解被審查產品的用途、工作條件、受力情況及產量等有關方面的問題。在進行焊接結構的工藝審查時，主要審查以下幾個方面。
(1)是否有利于減少焊接應力與變形
從減少和影響焊接應力與變形的因素來說，應注意以下幾個方面。
1)盡量減少焊縫數量盡可能地減少結構上的焊縫數量和焊縫的填充金屬量，這是設計焊接結構時一條最重要的原則。
圖2所示的框架轉角，就有兩個設計方案，圖2(a)設計是用許多小肋板，構成放射形狀來加固轉角：圖2 cb)設計是用少數肋板構成屋頂的形狀來加固轉角，這種方案不僅提高了框架轉角處的剛度與強度，而且焊縫數量又少，減少了焊后的變形和復雜的應力狀態。
2)選用對稱的構件截面盡可能地選用對稱的構件截面和焊縫位置。這種焊縫位置對稱于截面重心，焊后能使彎曲變形控制在較小的范圍。
3)盡量減小焊縫尺寸在不影響結構的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角焊縫設計成斷續角焊縫，減小了焊縫截面尺寸和長度，能減少塑性變形區的范圍，使焊接應力與變形減少。
4)盡量減少焊縫數量對復雜的結構應采用分部件裝配法，盡量減少總裝焊縫數量并使之分布合理，這樣能大大減少結構的變形。為此，在設計結構時就要合理的劃分部件，使部件的裝配焊接易于進行和焊后經矯正能達到要求，這樣就便于總裝。由于總裝時焊縫少，結構剛性大，焊后的變形就很小。圖3所示為800+．壓床底座的焊接結構示意，左側方案比右側方案的總裝焊縫少，而且施焊方便，容易控制變形。因此，按左側方案設計劃分部件是合理的。
5)避免焊縫相交盡量避免各條焊縫相交，因為在交點處會產生三軸應力，使材料塑性降低，并造成嚴重的應力集中。
(2)是否有利于減少生產勞動量
在焊接結構生產中，如果不努力節約人力和物力，不提高生產率和降低成本，就會失去競爭能力。除了在工藝上采取一定的措施外，還必須從設計上使結構有良好的工藝性。減少生產勞動量的辦法很多，歸納起來主要有以下幾個方面。
1)合理的確定焊縫尺寸確定工作焊縫的尺寸，通常用強度原則來計算求得。但只靠強度計算有時還是不夠的，還必須考慮結構的特點及焊縫布局等問題。如焊腳小而長度大的角焊縫，在強度相同情況下具有比大焊腳短焊縫省料省工的優點，圖4中焊腳為K長度為2L和焊腳為2K長度為L的角焊縫強度相等，但焊條消耗量前者僅為后者的一半。在板料對接時，應采用對接焊縫，避免采用斜焊縫。
合理的確定焊縫尺寸具有多方面的意義，不僅可以減少焊接應力與變形、減少焊接工時，而且在節約焊接材料、降低產品成本上也有重大意義。因此，焊縫金屬占結構總重量的百分比，也是衡量結構工藝性的標志之一。
2)盡量取消多余的加工對單面坡口背面不進行清根焊接的對接焊縫，若通過修整焊縫表面來提高接頭的疲勞強度是多余的，因為焊縫反面依然存在應力集中。對結構中的聯系焊縫，若要求開坡口或焊透也是多余的加工，因為焊縫受力不大。鋼板拼接后能達到與母材等強度，有些設計者偏偏在接頭處焊上蓋板，以提高強度，如圖5中工字梁的上下翼板拼接處焊上加強蓋板，就是多余的，由于焊縫集中反而降低了工字梁承受動載荷的能力。
3)盡量減少輔助工時焊接結構生產中輔助工時一般占有較大的比例，減少輔助工時對提高生產率有重要意義。結構中焊縫所在位置應使焊接設備調整次數最少，焊件翻轉的次數最少。
4)盡量利用型鋼和標準件型鋼具有各種形狀，經過相互結合可以構成剛性更大的各種焊接結構，對同一結構如果用型鋼來制造，則其焊接工作量會比用鋼板制造要少得多。圖6所示為一根變截面工字梁結構，圖6(a)是用三塊鋼板組成，如果用工字鋼組成，可將工字鋼用氣割分開(見圖6(c))，再組裝接起來(見圖6 cb))，就能大大減少焊接工作量。
5)盡量利用復合結構和繼承性強的結構復合結構具有發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。圖T所示為采用復合結構把T形接頭轉化為對接接頭的應用實例，不僅降低了應力集中，而且改善了工藝性。
在設計新結構時，把原有結構成熟部分保留下來，稱繼承性結構。繼承性強的結構一般來說工藝性較成熟的，有時還可利用原有的工藝設備，所以合理利用繼承性結構對結構的生產是有利的。
6)有利于采用先進的焊接方法埋弧焊的熔深比手工電弧焊大，有時不需要開坡口，從而節省工時：采用二氧化碳氧化保護焊，不僅 成本低、變形小而且不需清渣。在設計結構時應使接頭易于使用上述較先進的焊接方法。圖8(a)箱形結構可用焊條手弧焊焊接，若作成圖8cb)形式，就可使用埋弧焊和二氧化碳氣體保護自動焊。
(3)是否有利于施工方便和改善工人的勞動條件。
1)盡量使結構具有良好的可焊到性可焊到性是指結構上每一條焊縫都能得到很方便的施焊，在審查工藝性時要注意結構的可焊到性，避免因不好施焊而造成焊接質量不好。如厚板對接時，一般應開成x形或雙u形坡口，若在構件不能翻轉的情況下，就會造成大量的仰焊焊縫，這不但勞動條件差，質量還很難保證，這時就必須采用v形或u形坡口來改善其工藝性。
2)盡量有利于焊接機械化和自動化當產品批量大、數量多的時候，必須考慮制造過程的機械化和自動化。原則上應減少零件的數量，減少短焊縫，增加長焊縫，盡量使焊縫排列規則和采用同一種接頭形式。如采用焊條手弧焊時圖9(a)中的焊縫位置較合理，當采用自動焊時，則以圖9 cb)為好。
3)盡量有利于檢驗方便嚴格檢驗焊接接頭質量是保證結構質量的重要措施，對于結構上需要檢驗的焊接接頭，必須考慮到是否檢驗方便。一般來說，可焊到性好的焊縫起檢驗也不會困難。
此外，在焊接大型封閉容器時，應在容器上設置人孔這是為操作人員出入方便和滿足通風設備出入需要，能從容舒適的操作和不損害工人的身體健康。
(4)必須有利于減少應力集中
應力集中不僅是降低材料塑性引起結構脆斷的主要原因，它對結構強度有很壞的影響。為了減少應力集中，應盡量使結構表面平滑，截面改變的地方應平緩和有合理的接頭形式。一般常考慮以下問題。
1)盡量避免焊縫過于集中 圖10(a)用J、塊小肋板加強軸承套，許多焊縫密集在一起，存在著嚴重的應力集中，不適合承受動載荷。如果采用圖10 cb)的形式，不僅改善了應力集中的情況，也使工藝性得到改善。
2)盡量使焊接接頭形式合理，減小應力集中對于重要的焊接接頭應采用開坡口的焊縫，防止因未焊透而產生應力集中。是否開坡口除與板厚有關以外，還取決于生產技術條件。應設法將角接接頭和T形接頭，轉化為應力集中系數較小的對接接頭。應當指出，在對接接頭中只有當力能夠從一個零件平緩地過渡到另一個零件上去時，應力集中才是最小的，如果按圖11所示結構，將搭接接頭改為對接接頭，并不能減少應力集中，在焊縫端部因截面突變，存在著嚴重的應力集中，極易產生裂紋。
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，不要形成尖角。如肋板存在尖角時(見圖l2(a))應將它改變成圖12 cb)所示的形式。在厚板與薄板或寬板與窄板對接時，均應在接合處有一定的斜度，使之平滑過渡。
4)應用復合結構不僅能夠減少焊接工作量，而且可將應力集中系數較大的接頭形式，轉化為應力集中系數較小的對接接頭。
(5)是否有利于節約材料和合理使用材料
合理的節約材料和使用材料，不僅可以降低成本，而且可以減輕產品重量，便于加工和運輸等，所以也是應關心的問題。
設計者在保證產品強度、剛度和使用性能的前提下，為了減輕產品重量而采用薄板結構，并用肋板提高剛度。這樣雖能減輕產品的重量，但要花費較多的裝配、焊接、矯正等工時，而使產品成本提高。因此，還要考慮產品生產中其他的消耗和工藝性，這樣才能獲得良好的經濟效果。
1)盡量選用焊接性好的材料來制造焊接結構在結構選材時首先應滿足結構工作條件和使用性能的需要，其次是滿足焊接特點的需要。在滿足第一個需要的前提下，首先考慮的是材料的焊接性，其次考慮材料的強度。現在有許多結構采用普通低合金結構鋼來制造，這是從我國實際資源出發，冶煉出的一類鋼種，其中強度鋼己在工業各領域得到廣泛使用，它具有強度高，塑性、韌性發了，焊接及其他加工性能較好的性能。使用這類鋼不僅能減輕結構的自重，還能延長結構的壽命，減少維修費用等。因此，它己被廣泛用來制造各種焊接結構。另外，在結構設計的具體選材時，應立足國內，選用國產材料來制造。為了使生產管理方便，材料的種類、規格及型號也不宜過多。
2)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。圖13 cb)所示為鋸齒合成梁，如果用工字鋼通過氣割(見圖13(a))再焊接成鋸齒合成梁，就能節約大量的鋼材和焊接工時。
2．3工藝性審查的方式和程序
初步設計和技術設計階段的工藝性審查一般采用各方(設計、工藝、制造部門的技術人員和主管)參加的會審方式。對產品工作圖的工藝性審查由產品主管工藝師和各專業工藝師(員)對有設計、審核人員簽字的圖樣(應為計算機繪制的，原規定為鉛筆原圖)分頭進行審查。
全套圖樣審查完畢，無改意見的，審查者應在“工藝”欄內簽字，對有較大修改意見的，暫不簽字，審查者應填寫“產品結構工藝性審查記錄”(見,JTB／Zl86 4—1988)與圖樣一并交設計部門。
設計者根據工藝性審查記錄上的意見和建議進行修改設計，修改后工藝未簽字的圖樣返回工藝部門復查簽字。若設計者與工藝員意見不一，由雙方協商解決。若協商不成，由廠技術負責人進行協調或裁決。
3焊接生產工藝方案的設計
在生產準備工作中，進行工藝分析，編制工藝方案，是作為指導產品工藝準備工作的依據，除單件小批生產的簡單產品外，都應具有工藝方案，它是工藝規程設計的依據。進行工藝分析可以設計出多個工藝方案，進行比較，確定一個最優方案供編制工藝規程和繼續進行其他的焊接生產準備工作。因此，在制定工藝方案，編制工藝文件之前，仔細的進行焊接生產全過程的工藝分析是十分重要的。
3．1 工藝分析和翁制工藝方案的原則
首先，從產品——焊接結構生產的要求入手，包括技術要求、經濟要求、勞動保護、安全衛生，明確焊接結構生產的規模和方式，使確定的工藝方案在保證鋼結構質量的同時，充分考慮生產周期、成本和環境保護：其次，根據本企業能力，積極采用國內外先進工藝技術和裝備，以不斷提高企業工藝水平和生產能力。
3．2工藝分析的依據和內容
工藝分析是在鋼結構的焊接生產要求和可能實施的生產工藝過程之間，尋求矛盾和解決矛盾的辦法。工藝分析的重點是裝配一焊接工藝過程分析。工藝分析總是優先考慮采用先進的焊接工藝，分析結構形式、生產規模，選用保證結構技術要求、有高的焊縫質量和勞動生產率、良好的勞動條件的焊接方法：其次，在保證產品技術條件和質量的前提下，要進行成本分析，千方百計降低產品成本。工藝分析的依據和內容及相應可考慮的措施見表l。通過工藝分析設計幾種裝配一焊接方案，根據不同方案的情況，進行比較，確定最佳方案。
工藝方案內容根據方案分類還有所不同，由新產品樣機試制、新產品小批試制到批量生產，一步步深入，前一階段的工藝小結是后一階段工作的基礎。以批量生產為例，其工藝方案主要包括：對小批試制階段工藝、工裝驗證情況的小結：工藝關鍵件質量攻關措施意見和關鍵工序質量控制點設置意見：工藝文件和工藝裝備的進一步修改、完善意見：專用設備或生產自動線的設計制造意見：采用有關新材料、新工藝的意見：對生產節拍的安排和投產方式的建議：裝配方案和車間平面布置的調整意見。
3．3工藝方案設計的程序
根據工藝設計的依據及工藝分析的結論，由主管工藝人員提出幾種工藝方案，組織討論，確定最佳方案，經工藝主管審核，最后交由工藝師或總工程師批準。
4 鋼結構焊接加工工藝規程
按照美國蚯MF鍋爐與壓力容器法規第九卷日w一200 1條款，焊接工藝規程定義為一種經評定合格的書面焊接工藝文件，以指導按法規的要求焊制產品焊縫。具體說，焊接工藝規程可用來指導焊工和焊接操作者施焊產品接頭，以保證焊縫的質量符合法規的要求。
焊接工藝規程必須由生產該焊件的企業自行編制，不得沿用其他企業的焊接工藝規程，也不得委托其他單位編制用以指導本企業焊接生產的焊接工藝規程。因此，焊接工藝規程也是技術監督部門檢查企業是否具有按法規要求生產焊接產品資格的證明文件之一，目前己成為鋼結構焊接生產企業認證檢查中的必查項目之一。因而焊接工藝規程是企業質量保證體系和產品質量計劃中最重要的質量文件之一。
4．1焊接工藝規程的內容
焊接工藝規程是指導焊工按法規要求焊制產品焊縫的工藝文件。因此一份完整的焊接工藝規程，應當列出為完成符合質量要求的焊縫所必需的全部焊接工藝參數，除了規定直接影響焊縫力學性能的重要工藝參數以外，也應規定可能影響焊縫質量和外形的次要工藝參數。具體項目包括：焊接方法，母材金屬類別及鋼號，厚度范圍，焊接材料的種類、牌號、規格，預熱和后熱溫度，熱處理方法和制度，焊接工藝參數，接頭及坡口形式，操作技術和焊后檢查方法及要求。對于厚壁焊件或形狀復雜的易變形的焊件還應規定焊接順序。如焊接工藝規程編制者認為有必要，也可列入對按法規焊制焊件有用的其他工藝參數，如加可熔襯墊或其他焊接襯墊等。
對于一般的焊接結構和非法規產品，焊接工藝規程可直接按產品技術條件、產品圖樣、工廠有關焊接材料，焊接材料和焊接工藝試驗報告以及己積累的生產經驗數據編制焊接工藝規程，經過一定的審批程序即可投入使用，無需事先經過焊接工藝評定。
對于受監督的重要焊接結構和法規產品，每一份焊接工藝規程必須有相應的焊接工藝評定報告作為支持，即應根據己評定合格的工藝評定報告來編制焊接工藝規程。如所擬訂的焊接工藝規程的重要焊接工藝參數，己超出本企業焊接工藝評定報告中規定的參數范圍，則該焊接工藝規程必須按下節所規定的程序進行焊接工藝評定試驗。只有經評定合格的焊接工藝規程才能用于指導生產。
焊接工藝規程原則上是以產品接頭形式為單位進行編制。如壓力容器殼體縱縫、環縫、筒體接管焊縫、封頭人孔加強板焊縫都應分別編制一份焊接工藝規程。如容器殼體縱、環縫采用相同的焊接方法、相同的重要工藝參數，則可以用一份焊接工藝評定報告作為支持縱、環縫兩份焊接工藝規程。如某一焊接接頭需采用兩種或兩種以上焊接方法焊成，則這種焊接接頭的焊接工藝規程應以相對應的兩份或兩份以上的焊接工藝評定報告為依據。
4．2工藝規程的類型和工藝規程的文件
GB／2 338 5—1988規定，工藝規程的類型有專用工藝規程、通用工藝規程和標準工藝規程。工藝規程的文件形式及其使用范圍如下。
·工藝過程卡片：主要用于單件小批生產的產品示例。
·工藝卡片：用于各種批量生產的產品。
·工序卡片：主要用于大批量生產的產品和單件小批生產中的關鍵工序。
·操作指導卡片(作業指導書)：用于建立工序質量控制點的工序。
·工藝守則：某一專業應共同遵守的通用操作要求。
·檢驗卡片：用于關鍵工序檢查。
·裝配系統圖：配合裝配的工藝過程或工序卡片使用，以便于復雜產品的裝配。
·熱處理、成形、鍛造工藝卡片等。
各工廠根據本廠的具體條件，產品的結構特點、材料、設備、生產規模等，依照規范制定工廠的工藝規程的文件形式及其使用范圍。所有各工藝規程卡片的幅面尺寸大小以及表頭、表尾、附加欄的格式，都應按表2的格式印刷，裝配工藝過程卡片示例見表3，焊接工藝卡片示例見表4，工藝守則首頁樣式見表5。
4．3設計工藝規程的基本要求
工藝規程是直接指導現場生產操作的重要技術文件，應做到正確、完整、統一、清晰。
@在充分利用本廠現有生產條件基礎上，盡可能采用國內外先進工藝技術和經驗。
@在保證產品質量基礎上，盡可能提高生產率和降低消耗。
@必須考慮生產安全和工業衛生(環境保護)，采取相應措施。
@結構和工藝特征相近的構件、零件應盡量設計典型工藝規程。
@各專業工藝規程在設計過程中應協調一致，不得相互矛盾。
0工藝規程中所用的術語、符號、代號要符合相應標準的規定。
@工藝規程中的計量單位應全部采用法定計量單位。
@工藝規程的格式、幅面與填寫方法和編號應分別按,Ts／z l8T 3、,Ts／z 254—1988執行。
4．4設計工藝規程的主要依據和審批程序
工藝規程設計的依據是產品的工藝方案，以及有關的焊接實驗或焊接工藝評定，它是編制焊接工藝規程最重要的依據之一。還有產品零、部件工藝路線表，有的工廠稱為工藝一工序流程圖，車間分工明細表，有關的工藝標準，有關的設備和工藝裝備資料，國內外同類產品的有關工藝資料等。
工藝規程編制好后，要經過審核、標準化審查、會簽，最后批準的審批程序。工藝工程師設計的工藝規程首先經主管工藝師(或工藝組長)審核，關鍵工藝規程可由工藝處(科、室)負責人審核。按照,Ts／z 338 T一1988進行工藝規程標準化審查。經審查和標準化審查后的工藝規程應送交有關生產車間，車間根據車間的生產能力，審查工藝規程中安排的加工和(或)裝配一焊接內容在本車間能否完成：工藝規程中選用的設備和工藝裝備是否合理，進行會簽。此后成套工藝規程，一般經由工藝處(科、室)負責人批準，成批生產的產品和單件生產的關鍵產品的工藝規程，應由總工藝師或總工程師批準。
5 鋼結構的焊接工藝評定
焊接工藝評定是通過對焊接接頭的力學性能或其他遙試驗證實焊接工藝規程的正確性和合理性的一種程序。
焊接工藝規程是否能提供合乎技術要求的焊接接頭，需要通過焊接工藝評定或焊接試驗來確定。重要的鋼結構如壓力容器、鍋爐、能源與電力設備的金屬結構、橋梁、重要的建筑結構等，在編制焊接工藝規程之前都要進行焊接工藝評定。
5．1焊接工藝評定的程序
了解應進行焊接工藝評定的結構特點和有關數據，如材質、板厚(管壁厚度)、焊接位置、坡口形式及尺寸，是否規定了焊接方法等。確定出應進行焊接工藝評定的若干典型接頭，避免重復評定或漏評。
1在工藝分析的基礎上，由焊接工程師(工藝主管)擬訂焊接工藝，編制接工藝評定指導書，其內容有母材的鋼號、分類號和規格：接頭形式、坡口及尺寸：焊接方法、焊接參數及熱參數(預熱、后熱及焊后熱處理參數)：焊接材料(包括焊條、焊絲、焊劑、氣體等)：焊接位置(立焊還包括焊接方向)：以及包括焊前準備、焊接要求、清根、錘擊等在內的其他技術要求等，還應有編制的曰期、編制人、審
批人的簽字和文件的編號。
2焊接試件應按標準規定的圖樣，選用材料并加工成待焊試件。
3焊接工藝評定所用的設備、裝備、儀表應處于正常工作狀態，焊工必須是本企業熟練的持證焊工。
4試件焊接是焊接工藝評定的關鍵環節之一，除要求焊工按焊接工藝評定指導書的規定認真操作外，還應有專人做好實焊記錄，它是
現場焊接的原始資料，是焊接工藝評定報告的重要依據。
5由焊好的試件加工試樣，并進行試樣的性能試驗。
6在各項檢測試驗結束、試驗報告匯集之后進行總結，編制“焊接工藝評定報告”。
5．2焊接工藝評定的規則
焊接工藝評定工作是企業重要的質保活動，因此必須規范化。我國己制定了多種焊接工藝評定標準，它們是《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》，部頒標準耶4420—89《鍋爐焊接工藝評定》，耶4708—89《鋼制壓力容器焊接工藝評定》以及JS／T 696393《鋼制件熔化焊工藝評定》。這些標準基本上都是按照美國蚯ME鍋爐與壓力容器法規第九卷《焊接與釬焊評定》編制的。我車至今尚未專為鋼結構制定焊接工藝評定標準，目前鋼結構焊接工藝評定規則主要依據美國AWS鋼結構焊接法規蚰HSZ／AWS Dl l—96“鋼結構焊接法規”有關章節的規定。
按照AWS“鋼結構焊接法規”，可將焊接工藝規程分為兩大類，一類是免作評定的焊接工藝規程，或稱通用焊接工藝規程，只要規程的各項內容均在法規規定的范圍之內，該焊接工藝規程可以免作焊接工藝評定試驗。另一類焊接工藝規程，必須按法規的有關規定作焊接工藝評定試驗，以證明該工藝規程的正確性。這類焊接工藝規程規定的下列各重要工藝參數只要有一項超出了法規容許的范圍，必須重作焊接工藝評定。
1)焊接方法法規容許鋼結構生產中采用焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護焊、鎢極氬弧焊、藥芯焊絲電弧焊、電渣焊和氣電立焊等焊接方法。從一種焊接方法改用另一種焊接方法，或每種焊接方法的重要工藝參數的變化超過原評定合格的范圍，需對該焊接工藝規程作評定試驗。
2)母材金屬如鋼結構焊接部件所用的母材金屬不是法規認可的鋼材，則與該種鋼材有關的焊接工藝規程應作工藝評定。
3)焊接填充金屬和電極焊接填充材料強度級別的提高，從低氫型焊條改成高氫型焊條或改用非標準焊條、焊絲或焊絲一焊劑組合的變動，在鎢極氬弧焊中，增加或取消填充絲，從添加冷絲改成添加熱絲或反之，鎢極直徑的改變以及采用非標準鎢極：在埋弧焊中添加或取消附加鐵合金粉末或粒狀填充金屬或焊絲段，增加其添加量以及采用合金焊劑時，焊絲直徑的任何變更：以及在各種機械和自動焊接法中焊絲根數的變化等均視作焊接工藝重要參數的改變，均應作焊接工藝評定。
在電渣焊和氣電立焊中，填充金屬或熔嘴金屬成分的重要變化，熔池擋板從金屬型改成非金屬型或反之，從可熔擋板改成不可熔擋板或反之，實心的非熔擋板任何橫截面尺寸或面積的減小大于原有擋板的25×，實心的非熔擋板改為水冷擋板或反之，熔嘴金屬芯橫截面的變化大于30×，加焊劑方式的改變(如由藥芯改為磁性焊絲或外加焊劑)，焊劑成分包括熔嘴涂料成分的改變，焊劑配料成分在于30×等均為重要工藝參數。上列重要參數超過規定范圍應作工藝評定。
4)預熱和層間溫度法規按鋼種和板厚規定了最低的預熱溫度和層間溫度。如預熱溫度和層間溫度降低值超過下列規定，則應通過工藝評定試驗。對于焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護焊和藥芯焊絲電弧焊為14℃：對于鎢極氬弧焊為55℃。對于要求缺口沖擊韌度的焊接接頭，層間溫度不應比規定值高55℃以上。
5)焊后熱處理對于法規認可的常用弧焊方法焊接的接頭，增加或取消焊后熱處理，對于電渣焊和氣電立焊接頭，改變焊后熱處理的加熱溫度范圍及保溫時間，均應作工藝評定試驗。
6)焊接電參數重要的焊接電參數包括：焊接電流、電流種類和極性，熔滴過渡形式、電弧電壓、焊絲送進速度、焊接速度和熱輸入量。這些參數的變量如超過下列容許極限，則應作焊接工藝評定試驗。其中每種直徑焊條或焊絲的變量，對于焊條電弧焊不應超過焊條制造廠所推薦的上限值：對于埋弧焊、熔化極氣體保護焊和藥芯焊絲電弧焊不應超過原評定值的l0×：對于鎢極氬弧焊不應超過25×。埋弧焊焊接時，當使用合金焊劑或焊接淬火一回火鋼時，電流種類和極性的變化以及熔化極(包括藥芯焊絲)氣體保護焊時熔滴過渡形式的變化均被看作重要參數。電弧電壓的變量對于焊條電弧焊不應超過焊條制造廠推薦的上限值：對于埋弧焊、熔化極氣體保護焊不應超過T×：對于鎢極氬弧焊不應超過25×。對于各種機械焊接方法，焊絲的送進速度不應大于原評定值的10×。在不要求控制熱輸入量的情況下，焊接速度的變量對于埋弧焊、熔化極氣體保護焊和鎢極氬弧焊相應不得超過15×、25×和50×。當要求控制熱輸入量時，增加值不應超過原評定值的10×。對于電渣焊和氣電立焊，焊接電流的增或減不應超過20×，電壓值增或減不應大于l0×，焊絲送進速度的變化不超過40×，焊接速度的增或減不大于20×。
7)保護氣體在各種氣體保護焊中，保護氣體從一種氣體改為另一種保護氣體或改用混合氣體，或改變混合氣體的配比或取消氣體保護，或使用非標準保護氣體均看作是重要參數的改變。對于熔化極氣體保護焊，藥芯焊絲電弧焊和鎢極氬弧焊，保護氣體總流量如相應增J]020×、超過25×和50×，或相應減少10×超過20×，則需通過焊接工藝評定試驗。對于氣電立焊，保護氣體總流量變化的容限比為25×，采用混合保護氣體時，任何一種氣體混合比的變化不應大于總流量的5×。
8)坡口形式和尺寸坡口形式的改變，例如從單v形改成雙v形，從直邊對接改成開坡口，或坡口的截面積的增加或減小比原評定尺寸值大25×，或取消背面襯墊以及坡口尺寸的變化，即坡口角減小、間隙減小和鈍邊增加超過了法規有關條款規定的容限值，則需作焊接工藝評定試驗。但全焊透開坡口接頭的工藝評定適用于所有通用焊接工藝規程所采用的各種坡口，包括局部焊透開坡口的接頭形式。
9)焊接位置焊接工藝評定試驗的焊接位置分平焊、立焊、橫焊和仰焊，工藝評定焊接位置只適用于相對應的產品焊接位置。從一種焊接位置改成另一種焊接位置需通過焊接工藝評定。電渣焊和氣電立焊時，接頭垂直度偏差不應大于l0。。焊條電弧焊和氣體保護焊立焊時，焊接方向從向上立焊改成向下立焊或反之，亦應看作重要工藝參數的變動。
10)母材金屬的規格母材金屬的規格對于板結構只考慮母材金屬厚度，對于管結構應同時考慮管徑和壁厚。當采用全焊透開坡口焊縫進行工藝評定試驗是地，對于板材接頭，試板厚度小于25mm，其適用范圍為3 0mm～25(溈試板厚度)，試板厚度如大于25mm，其適用范圍的上限不受6E$ll。對于管材接頭試件的規格分兩種，一種名義直徑小于610mm，另一種是大于610mm，適用的產品焊件外徑為等于和大于試件管徑的所有規格。壁厚(t)的適用范圍，壁厚小于lOmm的試件為3 0mm～2t，壁厚為l0～19mm的試件為t／2～2t，壁厚大于19mm的試件為lOmm～無限大。對于電渣焊和氣電立焊，工藝評定有效的壁厚范圍為0 5mm～l l t。對于焊條電弧焊、氣體保護焊和埋弧焊，任何厚度或管徑的全焊透開坡口焊縫的評定，適用于所有尺寸的角焊縫或任何厚度的局部焊透開坡口焊縫。當采用局部焊透焊縫評定時，其適用范圍按坡口深度而定。如試板坡口深度為3 0～lOmm，其適用范圍為3 0mm～2}{(H為坡口高度)，如試板坡口深度為l0～25mm，則適用范圍為3 0mm～任何厚度，當以T形接頭試板評定角焊縫時，如試驗角焊縫為單道，其尺寸為產品結構中所規定的最大角焊縫尺寸，則可適用于任何厚度的板厚，適用于尺寸為單道試驗角焊縫的最大尺寸及更小的尺寸。如以產品結構中所規定的最小尺寸多道角焊縫為試驗角焊縫，則可適用于任何厚度的板厚及焊縫尺寸為多道試驗角焊縫最小尺寸及最大的尺寸。當以管件T形接頭評定角焊縫時，其適用范圍與板材相同，只是將板厚改成管厚。
5．3焊接工藝評定試驗
焊接工藝評定試驗項目和方法原則上應完全按照焊接工藝評定標準，不得任意增加或縮減試驗項目，也不得任意改變實驗方法，否則就失去了焊接工藝評定的合法性和合理性。
鋼結構焊接工藝評定試驗項目包括：目視檢查：無損檢驗：彎曲試驗：拉伸試驗(含全焊縫金屬拉伸試驗)：缺rT}e擊試驗(對接頭提出沖擊韌度要求時)：宏觀金相檢驗。
焊接工藝評定試件，可分為全焊透開坡口對接焊試件、局部焊開坡口對接焊試件以及角接焊縫試件，在以上三種試件中還可分成板材試件和管材試件，對于槽焊和塞焊縫的工藝評定實驗則采用模擬試件。
5．4焊接工藝評定報告
焊接工藝評定試驗完成后，需將試驗結果填入焊接工藝評定報告。通常為便于對照，還應事先編制一份焊接工藝評定指導書作為焊接工藝評定報告的附件。
一份完整的焊接工藝評定報告應記錄評定試驗時所使用的全部重要參數。其內容應包括下列各部分。
1評定報告編號及相對應的設計書編號。
2評定項目名稱。
3@評定試驗采用的焊接方法，焊接位置。
4所依據的產品技術標準編號。
5試板的坡口形式、實際的坡口尺寸。
6試板焊接接頭焊接順序和焊縫的層次。
7試板母材金屬的牌號、規格、類別號，如采用非法規和非標準材料，則應列出實際的化學成分化驗結果和力學性能的實測數據。
8焊接試板所用的焊接材料，列出牌號、規格以及該批焊材入廠復驗結果，包括化學成分和力學性能。
9評定試板焊前實際的預熱溫度、層間溫度和后熱溫度等。
10試板焊后熱處理的實際加熱溫度和保溫時間，對于合金鋼應記錄實際的升溫和冷卻速度。
11焊接電參數，記錄試板焊接過程中實際使用的焊接電流、電弧電壓、焊接速度。對于熔化極氣體保護焊和電渣焊應記錄實測的送絲
速度。電流種類和極性應清楚表明。如采用脈沖電流，應記錄脈沖電流的各參數。
12凡是在試板焊接中加以監控或檢測的操作技術參數都應加以記錄，其他參數可不作記錄。
13力學性能檢驗結果，應注明檢驗報告的編號、試樣編號、試樣形式，實測的接頭強度性能和抗彎性能數據。
14其他性能的檢驗結果，角焊縫宏觀檢查結果，或耐蝕性檢驗結果、硬度測定結果。
15評定結論。
16編制、校對、審核人員簽名。
17企業管理者代表批準，以示對報告的正確性和合法性負責。(end) |
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