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1、钢制压力容器焊接工艺评定 固定式压力容器安全技术监察规程第4 2 1条焊接工艺评定压力容器焊接工艺评定的要求如下 1 压力容器产品施焊前 受压元件焊缝 与受压元件相焊的焊缝 熔入永久焊缝内的定位焊缝 受压元件母材表面堆焊与补焊以及上述焊缝的返修焊缝都应当进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接工艺规程 WPS 支持 2 压力容器的焊接工艺评定应当符合JB4708 钢制压力容器焊接工艺评定 的要求 3 监检人员应当对焊接工艺评定过程进行监督 四 焊接工艺评定完成后 焊接工艺评定报告 PQR 和焊接工艺规程 WPS 应当由制造 组焊 单位焊接责任工程师审核 技术负责人批准 经过监检人员签字确认后
2、存入技术档案 五 焊接工艺评定技术档案应当保存至该工艺评定失效为止 焊接工艺评定试样应当至少保存5年 前言一 压力容器焊接工艺评定标准压力容器焊接工艺评定已有JB4708 2000 钢制压力容器焊接工艺评定 GB151 1999中附录B 换热管与管板接头的焊接工艺评定 JB T4734 2002 铝制焊接容器 和JB T4745 2002 钛制焊接容器 中关于焊接工艺评定的附录等 压力容器的对接焊缝 角焊缝焊接工艺评定 全焊透T形接头和角接头的型式试验 耐蚀层堆焊的焊接工艺评定 换热管与管板接头的焊接工艺评定 使用进口钢材的焊接工艺 评定 有色金属的焊接工艺评定都分别按上述相关标准进行 有些出
3、口的压力容器产品或国外承包的工程要求按国外标准执行 如按ASME规范或欧洲标准EN288进行 二 JB4708 2000中有三类焊接工艺评定1 对接焊缝焊接工艺评定 2 角焊缝焊接工艺评定 3 堆焊层焊接工艺评定 由于压力容器用途广泛 服役条件复杂 因而焊接接头的使用性能也是多种多样的 当某一焊接条件发生变更时可能引起焊接接头一种或多种使用性能产生变化 焊接条件与接头各种使用性能之间对应变化规律目前并没有完全掌握 而对焊接条件变更引起焊接接头力学性能 拉伸 弯曲 冲击 改变的规律掌握得比较充分 因而将焊接条件变更是否影响焊接接头力学性能作为是否需要重新评定焊接工艺的判断准则 从而制定钢制压力容
4、器焊接工艺评定标准 确定评定规则 焊接接头的力学性能是压力容器设计基础 是基本使用性能 以力学性能作为判断准则也是恰当的 当按照焊接接头力学性能准则评定焊接工艺时 如果产品有其他使用性能要求 则由焊接工艺人员按照理论知识和科学试验结果来选择焊接条件并规定焊接工艺适用范围 需要重复的是 以焊接接头力学性能为准则制定的焊接工艺评定标准不是不考虑其他使用性能 而是目前没有条件制定以各种使用性能作为判断准则的焊接工艺评定标准 可以这样讲 钢制压力容器焊接工艺评定是确保焊接接头的力学性能符合要求的焊接工艺评定标准 接头型式试验和耐蚀堆焊工艺评定除外 标准中规定的评定准则 参数划分 钢材分类分组 厚度替代
5、等 都是围绕焊接接头力学性能这个准则 例如可以将众多的奥氏体不锈钢放在一个组内 并规定 某一钢号母材评定合格的焊接工艺可以用于同组别号的其它钢号母材 这是因为 虽然这些不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能不同 但当重要因素不变时它们的焊接接头力学性能相同 焊接工艺评定试件检验项目也只要求检验力学性能 拉伸 弯曲 冲击 三 试件采用规则 焊接工艺评定试件分类对象在说明焊接工艺评定试件分类对象前 首先要说明焊接工艺评定的对象是焊缝而不是焊接接头 焊缝形式分为 对接焊缝 角焊缝 塞焊缝 槽焊缝和端接焊缝共五种 焊接接头形式分为 对接接头 T形接头 十字接头 搭接接头 塞焊接头 槽焊接头 角接接头 端接接头 套
6、管接头 斜对接接头 卷边接头 锁底接头共12种 焊接接头的使用性能由焊缝的焊接工艺来决定 因此焊接工艺评定试件分类对象是焊缝而不是焊接接头 在标准中将焊接工艺评定试件形式分为对接焊缝试件和角焊缝试件 并对它们的适用范围作了规定 没有对塞焊焊缝 槽焊缝和端接焊缝的焊接工艺评定作出规定 对接焊缝或角焊缝试件评定合格的焊接工艺不适用于塞焊缝 槽焊缝和端接焊缝 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦适用于角焊缝 这是从力学性能准则出发的 对接焊缝 角焊缝与焊接接头形式关系示例见图1 从焊接工艺评定试件分类角度出发可以看出 对接焊缝连接的不一定都是对接接头 角焊缝连接的不一定都是角接头 尽管接头形式不同 连接
7、它们的焊缝形式是可以相同的 不管焊件接头形式如何 只要是对接焊缝所连接 则只需采用对接焊缝试件评定焊接工艺 也不管焊件接头形式如何 只要是角焊缝所连接 则只需采用角焊缝试件评定焊接工艺 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺可以用于焊件各种接头的对接焊缝 角焊缝评定合格的焊接工艺可以用于焊件各种接头的角焊缝 在确定焊接工艺评定项目时 首先在图样上依次寻找各式各样的焊接接头是用何种形式的焊缝连接的 只要是对接焊缝连接的焊接接头就取对接焊缝试件 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦适用于角焊缝 评定非受压角焊缝焊接工艺时 可仅采用角焊缝试件 图2所示的T形接头是用对接焊缝和角焊缝组合焊缝连接的 不能称之为 全
8、焊透的角焊缝 否则就要犯概念性的错误 如图2所示的焊接接头按设计要求分为截面全焊透和截面未全焊透两种情况 在进行焊接工艺评定时 只要采用对接焊缝试件进行评定 评定合格的焊接工艺也可适用于组合焊缝中的角焊缝对接焊缝试件有板材和管材两种 这两种试件在测定焊接接头力学性能上同一原理 没有什么区别 JB4708 2000标准规定板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊缝 反之亦可 1 范围本标准规定了钢制压力容器焊接工艺评定规则 试验方法和合格指标 本标准适用于钢制压力容器的气焊 焊条电弧焊 埋弧焊 熔化极气体保护焊 MIG 钨极气体保护焊 TIG 电渣焊 耐蚀堆焊等的焊接工艺评定 JB4
9、708中有三类焊接工艺评定 评定目的各不相同 评定规则也不一至 在进行焊接工艺评定时应分别遵守相应的每一项规定 对接焊缝试件评定的目的是为了得到焊接接头力学性能和弯曲性能符合标准的焊接工艺 型式试验件的评定目的是为了得到接头焊透的焊接工艺 与产品是否进行热处理无关 堆焊层评定的目的是为了得到堆焊层化学成分符合标准的焊接工艺2 引用标准22个还应加上 JB T4747 2002压力容器用钢焊条订货技术条件 共23个标准 GB150 1998 钢制压力容器 第2号修 改单 制造 检验与验收10 1 2中增加新条文10 1 2 3压力容器用钢焊条应符合JB T4747 2002压力容器用钢焊条订货技
10、术条件 3 术语本标准共采用14个定义 术语 其中3 8下转变温度和3 9上转变温度术语值得注意 对于奥氏体金属由于在加热过程无相变 因此不存在此相变温度 4 总则4 1焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据 并在产品焊接前完成 焊接性能 材料在限定的施工条件下 焊接成符 合设计规定的构件 并满足服役要求的能力 焊接性能受材料 焊接工艺 构件类型及使用要求四个因素的影响 4 2焊接工艺评定一般要求是 拟定焊接工艺指导书 施焊试件和制取试样 检验试件和试样 测定焊接接头是否具有所要求的使用性能 提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定 焊接工艺评定验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性
11、并评定施焊单位能力 4 3对于截面全焊透的T形接头和角接接 头 当无法检测内部缺陷 而制造单位又没有足够的能力确保焊透时 还应增加型式试验件进行焊接工艺评定 经解剖试验确认方能允许施焊产品 反之亦然 型式试验件制作方法应按JB4708 2000标准释义第十章型式试验评定方法进行 4 4焊接工艺评定所用设备 仪表应处于正常工作状态 钢材 焊接材料必须符合相应标准 由本单位技能熟练的焊接人员使用本单位焊接设备焊接试件 十 型式试验评定方法 P43 1型式试验评定目的在于评定出合格的焊接工艺用于截面全焊透的T形接头和角接接头以确保接头根部焊透 同时也要求焊工技能熟练 共同确保产品焊接质量 2型式试验
12、评定规则 1 型式试验件用钢材分为碳素钢和低合金钢 奥氏体高合金钢 铁素体高合金钢三类 改变型式试验件钢材类别 需重新评定焊接工艺 2 型式试验件用焊材按焊缝金属分为碳素钢和低合金钢 奥氏体不锈钢 铁素体不锈钢三类 改变型式试验件接头根部焊缝金属类别 需重新评定焊接工艺 3 焊接方法分为气焊 焊条电弧焊 钨极气体保护焊 熔化极气体保护焊和埋弧焊 改变打底焊的焊接方法 需重新评定焊接工艺 4 坡口形式与尺寸发生下列变化时 需重新评定焊接工艺 3型式试验件分为板材试验件和管 板试验件 1 板材试验件如图1所示 管 板试验件如图2所示 板材试验件和管板试验件均应制备坡口 2 外径小于或等于160mm
13、的管状件与容器相焊的接头采用管 板试验件 板材T形接头 外径大于160mm的管状件与容器相焊的接头采用板材试验件 也可以用管 板试验件 图1图2 4试件和试样的检验 1 检验项目 外观检查 金相检验 宏观 2 外观检查 试验件接头表面不得有裂纹 未熔合 未焊透 3 金相检验 宏观 板材试验件a 试件两端各舍去20mm 然后沿试验件纵向等分切取5个试样 b 每块试样取一个面进行金相检验 任意两检验面不得为同一切口的两侧面 管 板试验件a 将试件等分切取4个试样 b 每块试样取一个面进行金相检验 任意两检验面不得为同一切口的两侧面 合格指标接头焊缝根部应焊透 焊缝金属和热影响区不得有裂纹 未熔合
14、5 对接焊缝 角焊缝焊接工艺评定规则焊接接头的使用性能由焊缝的焊接工艺来决定 因此焊接工艺评定试件分类对象是焊缝而不是焊接接头 5 1评定对接焊缝焊接工艺时 采用对接焊缝试件 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于角焊缝 评定非受压角焊缝焊接工艺时 可仅采用角焊缝试件 如卧式容器支座垫板与壳体的角焊缝属非受压角焊缝 5 1 1板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊缝 反之亦可 对接焊缝试件有板材和管材两种 这两种试件在测定焊接接头力学性能上同一原理 没有什么区别 标准规定板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊缝 反之亦可 5 1 2管与板角焊缝试件评定合格的焊接工艺适
15、用于板材的角焊缝 反之亦可 5 2焊接工艺因素分为重要因素 补加因素和次要因素 5 2 1重要因素是指影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素 任何一个重要因素变更 抗拉强度和弯曲性能也会受影响 需要重新评定 5 2 2补加因素是指影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺因素 当规定进行冲击试验时 增加或变更任何一个补加因素 则可按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验 5 2 3次要因素是指对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素 次要因素改变不需要重新评定焊接工艺 但需重新编写焊接工艺指导书 5 3评定规则5 3 1焊接方法5 3 1 1改变焊接方法 需要重新评定JB4708 2000
16、中焊接方法有气焊 焊条电弧焊 埋弧焊 熔化极气体保护焊 钨极气体保护焊 电渣焊 耐蚀堆焊 不同焊接方法的焊接热源不同 热源的能量密度不同 焊接热循环不同 用不同的焊接方法焊接同一材料时 因其焊接热过程不同 对焊接接头的力学性能有明显的影响 因此改变焊接方法需要重新评定 5 3 1 2各种焊接方法的焊接工艺评定重要因素 补加因素和次要因素见表1 表1总结了气焊 焊条电弧焊 埋弧焊 熔化极气体保护焊 钨极气体保护焊 电渣焊等六种焊接方法的焊接工艺评定在不同的焊接条件下各自的重要因素 补加因素和次要因素 a 当变更任何一个重要因素时都需要重新评定焊接工艺 b 当增加或变更任何一个补加因素时 则可按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验 c 当变更次要因素时不需要重新评定焊接工艺 但需重新编制焊接工艺指导书 5 3 1 3当同一焊缝使用两种或两种以上焊接方法或重要因素 补加因素不同的焊接工艺时 可按每种焊接方法或焊接工艺分别进行评定 亦可使用两种或两种以上焊接方法 焊接工艺焊接试件 进行组合评定 组合评定合格后用于焊件时 可以采用其中一种或几种焊接方法 焊接工艺 但应保证其重要因素 补加
