焊接工藝評定

一

焊接工藝評定概念

焊接工藝評定工作是整個焊接工作的前期準(zhǔn)備。焊接工藝評定工作是驗證所擬定的焊件及有關(guān)產(chǎn)品的焊接工藝的正確性而進行的試驗過程和結(jié)果評價。

它包括焊前準(zhǔn)備、焊接、試驗及其結(jié)果評價的過程。焊接工藝評定也是生產(chǎn)實踐中的一個重要過程,這個過程有前提、有目的、有結(jié)果、有限制范圍。所以焊接工藝評定要按照所擬定的焊接工藝方案進行焊前準(zhǔn)備、焊接試件、檢驗試件、測定試件的焊接接頭是否具有所要求的使用性能的各項技術(shù)指標(biāo),最后將全過程積累的各項焊接工藝因素、焊接數(shù)據(jù)據(jù)和試驗結(jié)果整理成具有結(jié)論性、推薦性的資料,形成“焊接工藝評定報告”。

二

焊接工藝評定的意義

焊接工藝評定是保證鍋爐、壓力容器和壓力管道焊接質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)。焊接工藝評定是鍋爐、壓力容器和壓力管道焊接之前技術(shù)準(zhǔn)備工作中一項不可缺少的重要內(nèi)容,是國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督機構(gòu)進行工程審驗中必檢的項目,是保證焊接工藝正確和合理的必經(jīng)途徑,是保證焊件的質(zhì)量,焊接接頭的各項性能必須符合產(chǎn)品技術(shù)條件和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求的重要保證,

因此,必須通過相應(yīng)的實驗即焊接工藝評定加以驗證焊接工藝正確性和合理性,焊接工藝評定和還 能夠在保證焊接接頭質(zhì)量的前提下盡可能提高焊接生產(chǎn)效率和最大限度的降低生產(chǎn)成本,獲取最大的經(jīng)濟效益。

三

焊接工藝評定目的

(1)是鍋爐、壓力容器和壓力管道及設(shè)備制造、安裝、檢修等生產(chǎn)過程和焊工培訓(xùn)教學(xué)應(yīng)遵循的技術(shù)文件。

(2)是焊接質(zhì)量管理所要執(zhí)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)或重要措施。

(3)是反映一個單位施焊能力和技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。

(4)是行業(yè)和國家相關(guān)的規(guī)程所做規(guī)定的必須進行的項目。

四

焊接工藝評定的適用范圍

(1)焊接工藝評定適用于鍋爐、管道、壓力容器和承重鋼結(jié)構(gòu)等鋼制設(shè)備的制作、安裝、檢修的焊接工作以及焊工培訓(xùn)和焊工技術(shù)考核,在這些工作實施前都要進行的焊接工藝評定,來確定所擬訂的焊接工藝的正確性。

(2)焊接工藝評定適用于焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊、藥芯焊絲電弧焊、氣焊、埋弧焊等焊接方法。

(3)從事制造、安裝或檢修工作的企業(yè)。

(4)焊接工藝評定是具有針對性的,各種產(chǎn)品的技術(shù)條件要求是不同的,如果產(chǎn)品是壓力容器,則其工藝評定的試驗結(jié)果應(yīng)該符合壓力容器的技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)的要求;如果產(chǎn)品是承重鋼結(jié)構(gòu),則其工藝評定試驗結(jié)果應(yīng)該符合該承重鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)條件的標(biāo)準(zhǔn)要求等,焊接工藝評定工作就是以滿足產(chǎn)品的技術(shù)條件作為焊接工藝評定試驗合格標(biāo)準(zhǔn)的首要要求,

五

焊接工藝評定特點

(1)焊接工藝評定是解決任一鋼材在具體條件下的焊接工藝問題,而不是選擇最佳工藝參數(shù),具有一定的范圍,供大多數(shù)人接受。

(2)焊接工藝評定是解決在具體工藝條件下的使用性能問題,但不能解決消除應(yīng)力、減少變形、防止焊接缺陷產(chǎn)生等涉及到的整體質(zhì)量問題。

(3)焊接工藝評定要以原材料的焊接性能為基礎(chǔ),通過焊接工藝評定可靠的技術(shù)條件試驗,去指導(dǎo)生產(chǎn),避免了把實際產(chǎn)品當(dāng)試驗件的弊病。

(4)焊接工藝評定試驗過程中應(yīng)該排除人為因素,不要把焊接工藝評定與焊工技能評定混為一談。主持焊接工藝評定工作的人員應(yīng)該有能力分辨出產(chǎn)生缺陷的原因是焊接工藝問題還是焊工的技能問題,如果是技能問題應(yīng)通過焊工培訓(xùn)來解決。

(5)現(xiàn)有的焊接工藝評定規(guī)程所規(guī)定需要進行的試驗,主要是焊接接頭的常溫力學(xué)試驗。即通過了外觀檢驗、無損檢測和常溫力學(xué)試驗,一般認(rèn)為就通過了焊接工藝試驗。對于電力行業(yè)高溫、高壓管道的新鋼種這個結(jié)果是不完全可靠,還要考慮接頭的高溫持久試驗、蠕變試驗、應(yīng)力腐蝕等試驗。

六

焊接工藝評定的程序

編制和下達焊接工藝評定任務(wù)書—編制焊接工藝評定方案—焊制試件和檢驗試件—編制焊接工藝評定報告—根據(jù)焊接工藝評定報告編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書(或稱焊接工藝卡)

1

編制和下達焊接工藝評定任務(wù)書

任務(wù)書的主要作用是下達評定任務(wù),因此,其主要的內(nèi)容應(yīng)為:評定目的、評定指標(biāo)、評定項目和承擔(dān)評定任務(wù)的部門及人員的資質(zhì)條件等。

(一)評定指標(biāo)的確定

根據(jù)規(guī)程和鋼材的理論基礎(chǔ)知識(焊接性)等,確定各項技術(shù)指標(biāo)。按照《焊接工藝評定規(guī)程》 DL/T869的規(guī)定,要求焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能(強度、塑性、韌性等指標(biāo))應(yīng)與母材相當(dāng)或不低于母材相應(yīng)規(guī)定值的下限。

(二)評定項目的確定

根據(jù)工程的實際工作情況要求,按規(guī)程適用范圍做好項目的相關(guān)覆蓋,確定好評定項目。

焊接工藝評定的項目確定應(yīng)從以下幾方面來考慮:

1.鋼材(1) 鋼材類級別劃分(2)鋼材類級別在“評定”中的基本規(guī)定(3)異種鋼的劃分

異種鋼焊接接頭的含義是:

異種鋼焊接接頭鋼材組合基本上分為兩大類:一類為金屬組織類型相同化學(xué)成份不同,如低碳鋼與低合金鋼的焊接接頭,它們均屬珠光體組織類型,且物理性能差別較小,僅是化學(xué)成分不同;另一類為金屬組織類型和化學(xué)成分都不相同而物理性能差別較大,如低合金珠光體鋼與高合金馬氏體鋼或奧氏體不銹鋼的焊接接頭。

異種鋼焊接接頭的主要特征是:其形成的焊接接頭存在著化學(xué)成分、金相組織、力學(xué)性能和焊接殘余應(yīng)力分布等的不均勻性,而焊接過程就需針對這些問題,采取必要的工藝措施加以解決。

1)A類異種鋼接頭:焊接接頭一側(cè)為奧氏體鋼,另一側(cè)為其它組織鋼材。具體類型有:A+M、A+B、A+P等3組。

2)M類異種鋼接頭:焊接接頭的一側(cè)為馬氏體鋼,另一側(cè)為其它組織鋼材,具體類型有:M+B、M+P等2組。

3)B類異種鋼接頭:焊接接頭的一側(cè)為貝氏體鋼。另一側(cè)為珠光體銅。具體類型有:B+P只一組。

2

評定試件厚度

(1)對接焊縫適用于焊件厚度

1)評定試件厚度為1.5≤δ<8(mm)時,適用于焊件厚度的范圍規(guī)定是:下限值為1.5mm,上限值為2δ,且不大于12mm。

2)評定試件厚度為8≤δ≤40(mm)時,適用于焊件厚度的范圍規(guī)定是:下限值0.75 δ,上限值1.5δ。評定試件當(dāng)厚度大于40mm,上限值不限。

(2)角接焊縫適用于焊件厚度:已進行評定的角接接頭厚度δ,適用于焊件厚度的范圍與對接接頭厚度規(guī)定相同,但試件厚度按下列規(guī)定計算:

1)板一板角焊縫試件厚度為腹板的厚度。

2)管板角焊縫試件厚度為管壁厚度。

3)管座角焊縫試件厚度為支管壁厚度。

此外,埋弧焊雙面焊、小徑厚壁等要仔細查規(guī)程,按規(guī) 程執(zhí)行。

3

焊接方法

各種焊接方法應(yīng)單獨“評定”,不得互相代替。采取一種以上焊接方法組合形式的“評定”,其中每種焊接方法可單獨“評定”,亦可組合“評定”。應(yīng)用時每種焊接方法的焊縫金屬厚度,應(yīng)在各自“評定”的適用范圍內(nèi)。例如:采用氬弧焊焊接根層(厚度3mm),焊條電弧焊填充和蓋面工藝(厚度共8mm)進行焊接工藝評定(其他條件)。這屬于2種焊接方法組合評定。則評定合格的焊接工藝除組合工藝有效外,還適用于:

(1)氬弧焊單獨焊接:評定焊縫金屬厚度為3mm,其適用厚度范圍為(1.5～6)mm。

(2)焊條電弧焊單獨焊接:評定焊縫金屬厚度為8mm,其適用厚度范圍為(6～12)mm。上述Ds/Ws焊縫焊接工藝也可單獨進行氬弧焊、焊條電弧焊焊接工藝評定合格后,組合使用。氣焊焊接方法的“評定”,適用于焊件的最大厚度與“評定”試件厚度相同。

4

試件的類型

(1)板狀試件“評定”合格的工藝適用于管狀試件,反之亦可。但要考慮各種焊接位置。例:板平立仰可以代替水平固定管,板垂直可以代替垂直管。

(2)對接試件的“評定”,適用于角接試件。

(3)全焊透試件的“評定”,適用于非全焊透試件。

(4)板狀角焊縫試件評定合格的焊接工藝,適用于管與板或管與管的角焊縫,反之亦可。

5

焊接材料

(1) 焊條、焊絲、焊劑等焊接材料,隨著焊接過程的進行要熔化,并以填充金屬形式熔入焊縫金屬中,是焊縫金屬的主要組成部分,選定和改變它們對焊接接頭的焊縫金屬性能有極大影響,但是它們品種繁多,給“評定”帶來很大困難。為減少評定數(shù)量,合理進行“評定”,因此,焊接材料的選擇與鋼材的選用原則一樣,按類級別劃分,(規(guī)程有表可查)以利于“評定”工作進行。

(2) 對于國外的焊條、焊絲和焊劑,可在應(yīng)用前查詢有關(guān)資料或經(jīng)試驗驗證,確認(rèn)符合要求后方可使用。其化學(xué)成分、力學(xué)性能與國內(nèi)焊材表中某種相近?？蓜澣胂鄳?yīng)類級別中,與國內(nèi)焊材等同對待。未列入焊材表中的焊條、焊絲和焊劑,如化學(xué)成份、力學(xué)性能、工藝特性與表中某種相近,可劃入相應(yīng)類級中,可以應(yīng)用。不能劃入者,應(yīng)另行“評定”。

(3)各類別的焊條、焊絲應(yīng)分別評定。同類別而不同級別者,高級別的評定可適用于低級別;在同級別焊條中,經(jīng)酸性焊條評定者,可免做堿性焊條評定。

(4)填充金屬由實芯焊絲改變?yōu)樗幮竞附z,或反之。

(5)改變可燃氣體或保護氣體種類, 取消背面保護氣體。

(6)異種鋼焊接的材料選擇應(yīng)該遵照DL/T752的規(guī)定原則。

(7)對于國外材料,尤其是高合金鋼用焊接材料,應(yīng)該充分掌握該材料的基本性能,一些重要的與產(chǎn)品使用性能直接相關(guān)的指標(biāo)應(yīng)該通過試驗取得驗證后才能使用。

6

管子試件直徑

一般規(guī)程中對管子直徑的“評定”沒有嚴(yán)格規(guī)定,電力工業(yè)中因各種管子規(guī)格繁多,考慮到工藝上差異較大故作出如下規(guī)定:

(1)當(dāng)“評定”試件管子外徑Do≤60mm、采用氬弧焊焊接方法時,其工藝適用于焊件管子的外徑不規(guī)定。

2)其它管徑的“評定”,適用于焊件管子外徑的范圍為:下限0.5D0,上限不規(guī)定。

7

試件的焊接位置

電力工業(yè)針對行業(yè)特點,對“評定”的焊接位置和適用范圍做了專門規(guī)定,(見規(guī)程上表)有如下情況時,還應(yīng)遵循下列規(guī)定:

(1)在立焊位中,當(dāng)根層焊道從上向焊改為下向焊或反之,應(yīng)重新評定。

(2)直徑由≤60mm管子的氣焊、鎢極氬弧焊,除對焊接工藝參數(shù)有特殊要求外,一般僅對水平管進 行“評定”,即可適用于焊件的所有焊接位置。

(3)管子全位置自動焊時,必須采用管狀試件進行“評定”,不可用板狀試件“評定”替代。

8

預(yù)熱與層間溫度

評定試件預(yù)熱溫度超過擬訂的參數(shù)時,應(yīng)該重新評定:

(1)評定試件預(yù)熱溫度降低超過50℃;

(2)有沖擊韌性要求的焊件,層間溫度提高超過50℃。

9

焊后熱處理

(1)中間需要進行檢驗和不能一次將試件焊完,要進行后熱處理。

(2)焊后熱處理和焊接操作完成間隔一定時間再焊后熱處理的間隔時間應(yīng)嚴(yán)格按照各類鋼材的熱處理規(guī)范要求進行并符合DL/T 819 和DL/T 868的規(guī)定。:如P91馬氏體鋼要求焊接工作完成后,待焊縫冷卻至100℃后奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體再升溫進行焊后熱處理。

10

焊接規(guī)范參數(shù)和操作技術(shù)

當(dāng)焊接規(guī)范參數(shù)和操作技術(shù)出現(xiàn)變化時,應(yīng)按其參數(shù)類型重新評定或變更工藝指導(dǎo)書。

(1)氣焊時,火焰性質(zhì)的改變;

(2)自動焊時,改變導(dǎo)電咀到工件間的距離;

(3)焊接速度變化范圍比評定值大10%;

(4)從單面焊改變?yōu)殡p面焊;

(5)從手工焊改為自動焊;

(6)多道焊改變?yōu)閱蔚篮?等等。

可以根據(jù)以上幾個方面要求或其它特殊 條件綜合考慮來如何確定焊接工藝評定的項目。

七

焊制試件和試件檢驗

(1)焊制試件必須在有效的監(jiān)督下,嚴(yán)格按工藝評定方案的要求及規(guī)定進行。

(2)施焊過程中對每一步驟都應(yīng)有專人認(rèn)真記錄,應(yīng)配備能保存記錄數(shù)據(jù)的參數(shù)記錄儀記錄,記錄要妥善保存,以備審定。

(3)檢驗項目必須齊全,按有關(guān)規(guī)程要求進行。

主要檢驗項目有:

1)焊縫外觀檢查:焊縫金屬的余高不應(yīng)低于母材,咬邊的深度和長度不超過標(biāo)準(zhǔn),焊縫表面沒有裂紋、未熔合、夾渣、弧坑和氣孔。

2)焊縫的無損探傷檢查:管狀試件的射線探傷按DL/T821的規(guī)定進行,焊縫質(zhì)量不低于Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)。無損探傷檢驗與焊接接頭力學(xué)性能是沒有關(guān)聯(lián)的,但“評定”中對焊接缺陷狀況的了解卻很必要,同時也考慮到在切取試片時應(yīng)予避開,為此列入檢驗項目中是應(yīng)該的。而斷口檢查主要目的是檢查焊縫金屬斷面宏觀焊接缺陷,屬于焊工操作技能測定范圍,不能直接用于測定力學(xué)性能,故取消。

3)拉伸試驗 (尺寸試樣)

①試樣的余高以機械方法去除,與母材平齊。

②試件的厚度:厚度小于30mm時可用全厚度試件,厚度大于30mm時可加工成兩片或多片試樣。

③每個試樣的抗拉強度不低于母材的下限。

④異種鋼試樣的抗拉強度不低于較低一側(cè)母材下限。

⑤兩片或多片試樣進行拉伸試驗,每組試樣的平均值不超過母材規(guī)定值的下限。

4)彎曲試驗

①彎曲試樣可分為橫向面彎(背),縱向面彎(背),橫向側(cè)彎。

②T小于10時, T=t;T大于t時, t=10。試樣的寬度:40、20、10(單位:mm)。

③試樣的余高以機械方法去除,保持母材原始表面,咬邊和焊根缺口不允許去除。

④橫向側(cè)彎表面存在缺陷應(yīng)以較嚴(yán)重一測為拉伸面。

⑤影響彎曲試驗的三個主要因素是:試樣的寬與厚之比、彎曲角度和彎軸直徑。SD340-89規(guī)程的彎曲試驗方法和相關(guān)的規(guī)定未與材料本身延伸率相對應(yīng),因此,試樣彎曲外表面伸長程度對部分鋼材已超過了伸長率規(guī)定的下限值,故不盡合理。

為使彎曲試驗對塑性測定更趨于合理,新規(guī)程做了如下規(guī)定:彎曲試驗方法按GB/T232金屬彎曲試驗方法進行。

彎曲試驗條件規(guī)定為:試樣厚度≤10,彎軸直徑(D)4t。支座間距(Lmm)6t+3,彎曲角度180度。

對于標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件規(guī)定延伸率下限值小于20%的鋼材,若彎曲試驗不合格,而實測值延伸率<20%,則允許加大彎軸直徑進行試驗,彎曲到規(guī)定角度后,每片試樣的拉伸面上,在焊縫和熱影響區(qū)內(nèi)任何方向上都不得有長度超過3mm的開裂缺陷,棱角上的裂紋除外,但由于夾渣缺陷所造成的開裂應(yīng)計入。

5)沖擊試驗:對承壓、承重部件只要具備做沖擊試樣條件者,均應(yīng)進行沖試驗,因此,當(dāng)滿足下列條件時要做:

①當(dāng)焊件厚度如不足取樣(5?0?5mm)時,則可不做。

②當(dāng)焊件厚度≥16mm時,需做沖擊試驗, 10?0?5mm.

③評定合格標(biāo)準(zhǔn):三個試樣平均值不應(yīng)低于相關(guān)技術(shù)文件規(guī)定的下限,其中一個不得低于規(guī)定值的70%。

6)金相檢驗:管板角接,同一切口不得有兩個檢驗面。

7)硬度試驗:焊縫和熱影響區(qū)的 硬度不應(yīng)低于硬度值的90%,不超過母材布氏硬度加100HB,且不超過下列規(guī)定:

合金總含量小于3%時,硬度小于等于270HB

合金總含量等于3~10時,硬度小于等于300HB

合金總含量大于10時, 硬度小于等于350HB

P91鋼220~240為最佳

(4)以上試樣的制備、切取和評定按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行。

(5)檢驗后必須由具備相應(yīng)資質(zhì)條件的人員出具正式報告。

(6)檢驗程序和要求必須符合規(guī)程規(guī)定。

八

編制焊接工藝評定報告

焊接工藝評定報告是其企業(yè)技術(shù)儲備的重要資料。這些技術(shù)儲備重要資料要以技術(shù)檔案資料方式保存在企業(yè)的檔案之內(nèi)。當(dāng)單位預(yù)計或遇到需要完成的焊接工程時,應(yīng)該首先從自己的技術(shù)檔案查詢。如果沒有這一工程任務(wù)所必須具備的焊接工藝評定文件,或雖然有近似的焊接工藝評定文件,然而根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)其適用范圍與將面臨的焊接工程不符合/或不可覆蓋,單位應(yīng)該安排進行焊接工藝評定工作。

焊接工藝評定報告是工藝評定最后的成果,是評定全過程的總結(jié),是焊接技術(shù)文件的重要組成部分,是指導(dǎo)焊接工作的基本文件。根據(jù)試件焊制時的各項數(shù)據(jù)和檢驗的各項原始報告和記錄,由負(fù)責(zé)評定工作的焊接工程師做出綜合評定結(jié)論并填寫《焊接工藝評定報告》。焊接工藝評定報告必須以認(rèn)真、嚴(yán)肅的態(tài)度進行編制,內(nèi)容應(yīng)全面和完整,結(jié)論應(yīng)準(zhǔn)確、可靠,不得任意編造、弄虛作假,綜合評定結(jié)論是工藝評定過程所取得的各項數(shù)據(jù)的匯總和對評定的總體評價以及指導(dǎo)焊接工作的依據(jù),

因此,編寫綜合評定結(jié)論時,必須通過對評定各環(huán)節(jié)所積累的數(shù)據(jù)和資料進行認(rèn)真分析、歸納和總結(jié),提出滿足使用條件要求的各項工藝數(shù)據(jù)和相應(yīng)條件。完成評定后資料應(yīng)匯總,評定資料應(yīng)建檔保存。評定審查報告應(yīng)包括的內(nèi)容:審查范圍和項目、審查過程情況、審查的依據(jù)、要點和結(jié)論。

完整的焊接工藝評定資料應(yīng)包括:評定任務(wù)下達指令書、評定任務(wù)書、評定編號法、焊接性評價資料(或焊接工藝設(shè)計資料)、評定工藝方案、焊制試件過程的詳細記錄、評定各項檢查、檢驗和試驗的原始報告、評定工藝報告、評定審查報告等。

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