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1、材料成型工程综合试验,第三章 焊接工艺评定试验,第一节 焊接工艺评定的概念及其目的,一、焊接工艺评定的概念 根据JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定： 定义：为验证所拟订的焊件的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及对试验结果的评价，称为焊接工艺评定。 二、焊接工艺评定的目的 1、验证施焊单位拟订的焊接工艺是否正确。 2、评价施工单位能否焊出符合有关要求的焊接接头。 待评的焊接工艺由施工单位拟订。 试件要由施工本单位技能熟练的焊接人员施焊。 试件要利用施工本单位的焊接设备施焊。,三、焊接工艺评定的依据 主要依据是有关的技术标准 国外标准举例： 美国ASME锅炉压力容器规范中的第卷“焊接及
2、钎焊评定”； 日本JISB8285-1993压力容器焊接工艺评定试验； 英国BS4870焊接工艺评定试验； 德国劳埃德船建法规中关于船体结构焊接工艺评定的规定等。 我国国内标准举例： JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定； JB4420-1989锅炉焊接工艺评定； JB/T6963-1993钢制件熔化焊工艺评定； JB/T6315-1992汽轮机焊接工艺评定等。,第二节 焊接工艺评定的规则,制定焊接工艺评定规则的目的： 防止漏评； 尽量减少不必要的评定。 以钢制压力容器为例，在标准中作了以下规定： 一、对须评焊缝的规定 钢制压力容器中有五种焊缝必须评定： 1、受压元件焊缝； 受压元件
3、包括：封头（或端盖）、筒体、人孔盖、 人孔法兰、人孔接管、开孔补强圈、球罐的球壳板等。 2、与受压元件相焊的焊缝； 3、熔入永久焊缝内的定位焊缝 4、受压元件母材表面的堆焊、 补焊； 5、上述焊缝的返修焊缝。,1、组别评定规则 在同类同组的母材中，只要其中一种评定合格，该工艺适用于同组别号的其它母材。 在同类别号中、高组别号母材的评定适用于该组别号母材与低组别号母材所组成的焊接接头。 组别号为 VI-2母材的评定适用于组别号为II-1的母材。 2、类别评定规则 类别号为II（或组别号为VI-1、VI-2）的同钢号母材的评定适用于该类别号（或该组别号）母材与类别号为I的母材所组成的焊接接头。,三
4、、对试件厚度有效适用范围的规定,1.试件母材为IV-2组 和b下限植大于540MPa级的低合金钢，按表3-2和表3-3中的规定。 表3-2 试件厚度适用于焊件厚度有效范围,表33试件焊缝厚度适用于焊件焊缝厚度的有效范围,2.其它母材，按表3-4、3-5的规定,表3-4 试件厚度适用于焊件厚度的有效范围（横弯） 表3-5 试件厚度试用于焊件厚度的有效范围(纵弯）,四、对焊接工艺因素的分类及分析,1、焊接工艺因素的分类 （1）重要因素：影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素，例如，焊接方法、焊接材料等。 （2）补加因素：影响焊接接头冲击韧度的焊接工艺因素，如热输入，电流种类等。 （3）次要因
5、素：对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素，如坡口形式 、坡口根部间隙等。 2、对各种工艺因素的分析 （1）焊接方法 改变焊接方法需重新评定； 当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法（或焊接工艺）时，可采用组合评定和分别评定两种方法。,例如，有一焊件、材质为16MnR，焊接接头有冲击韧度要求，用三种焊接方法焊成，如何评定？,第一种方法：组合评定法 表3-6 适用于焊件厚度的有效范围,第二种方法：分别评定法,见下图： 表3-7 适用于焊件厚度的有效范围,（2）焊缝形式,焊接接头形式包括：对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、锁底接头、端接接头等。 焊缝形式有：对接焊缝、角焊缝、
6、端接焊缝等。 对接接头 T形接头 角接接头 锁底接头 角接接头 T形接头 搭接接头 对接接头 对接焊缝 对接焊缝 对接焊缝 对接焊缝 角焊缝 角焊缝 角焊缝 角焊缝 由于任何接头都是由焊缝连接而成，同一种焊缝可以连接不同的接头,因此，焊接工艺评定时考察的对象是“焊缝”，而不是焊接接头。,规定：,对接焊缝的试件评定合格的工艺亦适用于焊件角焊缝； 板材对接焊缝试件评定合格的工艺亦适用于管材的对接焊缝，反之亦可。 管与板角焊缝评定合格的工艺亦适用于板材的角焊缝，反之亦可。 坡口形式、坡口根部间隙等一般为次要因素。 板材对接焊缝试件 管材对接焊缝试件 板材角焊缝试件 管与 板角焊缝试件 上图为对接焊缝
7、试件 上图为角焊缝试件,（3）填充材料 包括：焊条、焊丝、焊剂和附加的填充金属等。均是重要因素。 （4）焊接位置 包括：平焊、横焊、立焊、仰焊等，通常情况下都是次要因素。只有将位置改变为向上立焊时，为补加因素。 （5）预热 包括：预热和不预热.由预热改变为不预热，或预热温度降低50摄氏度以上时，需要重新评定。 （6）气体 包括：可燃气体（例如乙炔、丙烷等）和保护气体（例如CO2，氩气等）均为重要因素。,（7）焊后热处理 包括：不进行热处理和焊后进行热处理（例如正火、高温回火、固溶处理等），改变热处理方式或改为不进行热处理，均需要重新评定。 （8）电特性 包括：热输入、电源种类、极性、钨极种类或
8、直径等。热输入E=36UgIg/V（J/CM） 热输入、电源种类和极性能影响焊接接头的韧性， 因此是补加因素； 钨极种类或直径为次要 因素。 （9）技术措施 包括：焊丝摆动幅度，多道焊与单道焊，焊接方向，层间清理方法等，一般多为补加因素或次要因素。,第三节 焊接工艺评定的一般程序,一、编制焊接工艺指导书 焊接工艺指导书是焊接工艺评定的原始依据和评定对象，应将待评定的焊接工艺内容全部反映出来。 包括：焊接接头自然情况，母材种类、焊接方法、焊接材料、焊接电流、焊接电压、焊接速度、预热温度等。 焊接工艺指导书通常采用标准中推荐的格式，也可以自己设计格式。,表3-8 焊接工艺指导书,二、施焊条件 按照
9、标准规定准备试件； 由本单位技能熟练的焊接人员使用本单位的焊接设备焊接试件； 采用的焊接工艺条件应严格遵守焊接工艺指导书； 三、理化实验 按照有关标准确定试验项目； 按照有关标准制备各种性能试样； 按照有关标准进行各种性能试验； 填写各个试验项目的试验报告。 四、编制焊接工艺评定报告 焊接工艺评定报告是对焊接工艺评定试验的全面总结，因此应对各项试验的试验结果进行汇总，同时给出最后的结论。 焊接工艺评定报告的作用：作为制定焊接工艺规程的依据，具有指导作用。 焊接工艺评定报告通常采用标准中推荐的格式。,表3-9 焊接工艺评定报告,锅炉压力容器压力管道焊工考试规则,第一十三条：焊接操作技能考试应从焊
10、接方法、试件材料、焊接材料及试件形式等方面进行考核。 焊接方法及代号见表1， 焊条类别代号及适用范围见表2， 试件钢号分类及代号见表3， 各种试件形式、位置及代号见表4， 焊接要素及代号见表5。,表1焊接方法及代号,（一）、“2002年考规”对八种焊接方法的焊工考试作出规定，除此以外的焊接方法都按四十三条规定进行考试。 药芯焊丝电弧焊考试规定与熔化极气体保护焊相同，常用半自动与自动焊方式( 实质上是手工焊与机械焊）。 堆焊不能称为焊接方法，只是焊接方法的运用，各种焊接方法焊接操作技能考试规定也适用于堆焊的运用。 对于焊接方法按“2002年考规”分为手工焊接和机械化焊接两种方法；,对焊工操作技能
11、“2002年考规”分为手工和焊机操作技能两种。 对试件对接形式分为板材对接焊缝、管材对接焊缝和管板角接头试件三种。 焊接不锈钢复合钢之间焊缝及过渡焊缝的焊工，应取得耐蚀堆焊资格,表2焊条类别、代号及范围,.二、锅炉、压力容器和压力管道使用国产焊条所执行的国家标准有三个：GB/T9831995， GB/T51171995， GB/T51181995， 行业标准一个： JB/T47472002。 表2焊条代号、类别及适用范围 F1钛钙型EXX03F1（J422、J502) GB/ T5117 这类焊条为钛钙型，药皮中含30%以上的氧化钛和20%以下的钙或镁的碳酸盐,矿，熔渣流动性良好，脱渣容易，电
12、弧稳定熔池适中，飞溅少，焊波整齐。这类焊条适用于全位置焊接，焊接电流为交流或直流正、反接，主要焊接较重要的碳钢结构。 F2纤维素型EXX10，EXX11，（GB/T5117） EXX10X，EXX11X， （GB/T5118） EXX10、 EXX10X型焊条为高纤维素钠型药皮中纤维素含量较高，电弧稳定，焊接时有机物在电弧区分解产生大量的气体，保护熔敷金属，电弧吹力大，熔深较深。,熔化速度快，熔渣少，脱渣容易，熔渣覆盖较差，通常限制采用大电流焊接。这类焊条适用于全位置焊接，特别适用于立焊、仰焊的多道焊和有较高射线检测要求的焊缝，也可用于向下立焊，焊接电流为直流反接。 如J505GX （GB/T
13、5118） 适用焊件的焊条范围：F1、F2,F3钛型、钛钙型型号：（GB/T983) EXXX（X）16型焊条（G202),药皮可以是碱性的，也可以是钛型或钛钙型。适用于交流或直流焊接，为了在交流施焊时获得良好的电弧稳定性，这类焊条药皮中一般都含有易电离元素如钾，直径不大于4.0mm的焊条可用于全位置焊接 。适用焊件的焊条范围：F1、F3。,F3J低氢型、碱性 GB/T5117 J426 、J506、J507 GB/T5118J427、J507、J507RH GB/T983G207,EXX15、EXX15X型焊条，这类焊条为低氢钠型。药皮主要组成物是碳酸盐矿和萤石，碱度较高，熔渣流动性好，焊接
14、工艺性能一般，焊波较粗，角焊缝略凸，熔深适中，脱渣性能好，焊接时要求焊条干燥，并采用短弧焊。这类焊条可全位置焊接，焊接电流为直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能。,EXX16、EXX18X型焊条，这类焊条为低氢钾型药皮。在与EXX15、 EXX15X型焊条药皮基本相似的基础上添加了稳弧剂，如钾水玻璃等，电弧稳定，工艺性能、焊接位置与EXX15型焊条相似，焊接电流为交流或直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能。 适用焊件的焊条范围： F1、F3、F3J,F4钛型、钛钙型GB/T983 EXXX（X）15EXXX（X）17 （A132、A302） GB/T98
15、3 F4J GB/T983 EXXX（X）15EXXX（X）17 （A137）（A307）,上述三个焊条国家标准都是等效采用美国国家标准，所谓等效采用则是将国外标准的技术内容全部照搬，只是计量单位从英制改为中国习惯采用的公制。当焊工考试时若采用了美国焊条，便可直接按（2002考规）表2的规定将美国焊条划入相应的类别中。 GB/T9831995等效ANSI/AWSA5.41992 不锈钢手工电弧焊焊条 GB/T51171995等效ANSI/AWSA5.11991,碳钢药皮电焊条规程 GB/T51181995等效ANSI/AWSA5.51981 低合金钢药皮电焊条规程 三、试件母材钢号及代号见表3 焊工焊接操作技能考试是要求焊工按照评定合格的焊接工艺施焊出没有超标缺陷的焊缝。从焊接缺陷角度出发，焊工焊接操作技能与母材钢号没有关系，对于焊条电弧焊，焊工焊接操作技能与药皮类别密切相关。 但因钢材合金成分不同造成焊接性能不同，施焊时所采取的焊接工艺措施,不一样，从焊接工艺复杂程度出发而将试件母材钢号进行分类，并制定出替代规则，手工焊焊工焊接操作技能也相应分成四个等级。,表3试件钢号分类及代号表,表3中钢号都是锅炉、压力容器、压力管道和气瓶现行标准中
