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1、焊接工艺的评定第一章 概述在焊接产品制造过程中，产品的焊接工艺是否合理、先进，将会直接关系到产品的质量。如前所述，通过金属焊接性试验或根据有关焊接性能的技术资料，可以制定产品的焊接工艺，然而，这样制定的焊接工艺能否直接用于焊接施工呢？回答是否定的。为了确保产品的质量，在正式焊接施工之前，还必须进行焊接工艺评定。不仅如此，对于己经评定合格并在生产中应用的很成熟的工艺，若因某种原因需要改变一个或一个以上的焊接工艺参数，也需要重新进行焊接工艺评定。这个环节是焊接产品制造过程中不可缺少的组成部分。世界上各工业发达的国家，如美国、日本、德国、英国等，对于重要的焊接结构都制定了焊接工艺评定标准或法规。尤其
2、是美国 ASME 锅炉及压力容器规范中的第篇“焊接及钎焊评定”的工艺标准，在世界上有很大影响，己被许多国家所接受。我国近些年来参照美国 ASME 标准，也制定了一些焊接产品的焊接工艺评定标准，如 JB4708-92钢制压力容器焊接工艺评定 、JB4420-89 锅炉焊接工艺评定 、劳动人事部蒸汽锅炉安全技术监察规程 中的附录“焊接工艺评定” 、JGJ81-91建筑钢结构焊接工艺规程中第五章 “焊接工艺试验”等。这些标准由于是针对不同的产品或者制定的部门不同，在一些细节上有一些差异，但其基本原理都是相同的。第一节 焊接工艺和焊接工艺评定的概念什么是焊接工艺？在 GB3375-94焊接名词术语 标
3、准中下的定义是：焊接工艺是指制造焊件所有关的加工方法和实施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法、焊接参数、操作要求等。一、焊接准备包括焊前清理工件表面、检查装配间隙和坡口角度，以及审查焊工资格等。二、选择焊接方法即根据被焊金属的焊接性能和产品结构的特点选择适宜的焊接方法。焊接方法有手弧焊、埋弧焊、CO 2 气体保护焊、钨极氢弧焊等。三、选择焊接材料即根据所确定的焊接方法和产品的性能要求，选择适合的焊接材料，如焊条、焊剂、焊丝和保护气体等。四、选择焊接设备即根据所确定的焊接方法选择电焊机（如手工电弧焊焊机、埋弧焊焊机、CO 2 气体保护焊焊机等） ，并根据工件结构特点选择工艺装备（如焊接操作机
4、、滚轮架、胎具和夹具等） 。五、确定焊接顺序既包括确定工件上各条焊缝的先后焊接顺序，又包括确定当焊缝是多层焊或多道焊时，各道焊缝的焊接顺序。六、确定焊接工艺参数包括确定焊接电流、电弧电压、焊接速度和气体流量等。七、确定焊前预热或焊后热处理确定是否采用焊前预热、焊后缓冷或后热、焊后热处理、焊后除氢处理等工艺措施，井确定各种工艺措施的工艺参数。八、确定其它的技术措施例如，是否采用焊条摆动、层间清理方法等。很显然，制定焊接工艺是焊接产品制造过程中的一项非常重要的技术工作。所谓“焊接工艺评定” ，是在产品焊接前，按照所拟定的焊接工艺，根据有关标准的规定，焊接试件、检验试样、测定焊接接头是否具有所要求的
5、使用性能，从而验证所拟定的焊接工艺是否为止确的技术工作。焊接工艺正确与否的标志，是焊接接头的使用性能是否符合有关法规、标准、技术条件的要求。如果检验结果均符合要求，说明所制定的焊接工艺在生产中是可以采用的。经评定合格的焊接工艺指导书可直接用于生产，也可以根据焊接工艺指导书、焊接工艺评定报告结合实际生产条件，编制焊接工艺规程用于产品施焊。如果检验项目中有任何一项不合格，说明该焊接工艺不能用于生产，需要进行修改，重新做焊接工艺评定试验，直至合格为止。第二节 焊接工艺评定的目的一、验证所拟定的焊接工艺是否正确这里所说的焊接工艺，既包括通过金属焊接性试验或根据有关焊接性能的技术资料新拟定的工艺，包括己
6、经评定合格，但由于某种原因需要改变一个或一个以上焊接工艺参数的工艺。这些工艺都是没有经过实践检验的工艺，因而都不是十分可靠的工艺。虽然经过金属焊接性试验制定的工艺也经历了一系列试验，但毕竟试验条件与实际的焊接条件尚存在一定差距，因此也需要进行检验。由于焊接工艺评定所进行的试验，是结合产品结构特点和技术条件，是在制造单位具体条件下进行的焊接工艺验证性试验，因此，只要试验正确，通过焊接工艺评定试验的焊接工艺，在生产中能够保证焊接接头具有所要求的使用性能，而不会产生质量问题。二、评价施工单位否焊出符合有关要求的焊接接头在焊接工艺评定标准中都有明确规定：对于焊接工艺评定的试件，要由本单位操作技能熟练的
7、焊接人员施焊，且焊接工艺评定要在本单位进行；同时，要求焊接工艺评定的试验条件必须与产品的实际生产条件相对应，或者符合替代规则；且所使用的焊接设备、仪器处于止常的工作状态。因此，焊接工艺评定在很大程度上能反映出施工单位所具有的施工条件和施工能力。正因为这样，焊接工艺评定不可以转让，这被称为焊接工艺评定的“不可输入性” 。第三节 焊接工艺评定试验的特点焊接工艺评定试验是与金属焊接性试验、产品焊接试板试验、焊工操作技能评定试验不相同的试验。与上述试验相比，有以下特点： 与金属焊接性试验相比，焊接工艺评定试验具有验证性，其目的是检验所拟定的焊接工艺是否正确。而金属焊接性试验具有探索性，它或者是用以揭示
8、金属在焊接时容易产生的问题，或者是用以制定焊接工艺。 与产品焊接试板试验相比，焊接工艺评定试验不是在焊接施工过程中进行的，而是在施工之前在做施工准备过程中进行的。而产品焊接试板试验则是在施工过程中进行，而且这种试板的焊接是与产品的焊接同步进行的。例如，在焊接卧式罐的筒节纵缝时，产品的焊接试板是与筒节的一端定位焊在一起，一次性完成的，因此，通过产品焊接试板试验可以检验实际产品的焊接质量。 与焊工操作技能评定试验相比，焊接工艺评定试板的焊接要求由操作技能熟练的焊工施焊，以排除操作因素对评定结果的影响。而焊工操作技能评定试板的焊接，则是由申请参加考试而尚未合格的焊工施焊。两者评定的对象和目的也不同，
9、焊接工艺评定试验评定的对象是焊接工艺，目的是检验焊接工艺的正确性，而焊工操作技能评定试验评定的对象是焊工，用以考核焊工的操作技能水平。 压力容器的焊接工艺评定属于 A 类监检项目，进行评定时需要“见证”( Witness ) , 即只有在官方、第三方检验人员或用户的检验人员在场的情况下方可进行，否则无效。 第二章 焊接工艺评定的一般程序生产中，焊接工艺评定工作通常按图 2-1 所示的程序进行。图 2-1 焊接工艺评定程序图一、编制焊接工艺指导书由施工单位的焊接工程技术人员根据产品结构、图样和技术条件，通过金属焊接性试验或查阅有关焊接性能的技术资料，以及根据经验拟定焊接工艺，并编制出焊接工艺指导
10、书（WPS） 。原则上讲，对于任何一个产品在采用新材料、新工艺或新结构之前，均需做焊接性试验，但具体到某个制造单位，是否一定要做焊接性试验，应根据具体情况而定。对强度较低、刚性不大的材料，可借鉴外单位的试验；即使强度不太低的材料，如果掌握了详尽的有关焊接性能试验报告，对其又确信无疑，或者有关标准和规范己经对该材料作了详尽的阐述或规定时，可不必重新进行试验（即焊接性能具有“可输入性” ） 。但是，当用首次应用的材料或新材料，而又没有详尽的试验报告，或对己有的报告有怀疑或不尽清楚时，就应进行焊接性试验。为了避免重复或者漏评，应统计产品中所有焊接接头的类型及各项有关数据，如材质、板厚、焊接位置、焊接
11、方法、管子直径与壁厚等，进行分类归纳，确定出应进行焊接工艺评定的焊接接头类型。每一种类型的焊接接头均需编制一份焊接工艺指导书。焊接工艺指导书应包括以下内容： 焊接工艺指导书的编号和日期。 相应的焊接工艺评定报告的编号。 焊接方法及自动化程度。 焊接接头形式，有无焊接衬垫及其材料牌号。 用简图表明被焊工件的坡口、间隙、焊道分布和顺序。 母材的钢号、分类号。 母材、焊缝金属的厚度范围，以及管子的直径范围。 焊接材料的类型、规格和熔敷金属的化学成分。 焊接位置，立焊的焊接方向。 焊接预热温度、最高层间温度和焊后热处理规范等。每层焊缝的焊接方法、焊接材料的牌号和规格、焊接电流种类、极性和焊接电流范围、
12、电弧电压范围、焊接速度范围、导电嘴至工件的距离、喷嘴尺寸及喷嘴与工件的角度、保护气体种类、气体垫和尾部气体保护的成分和流量、施焊技术（焊条有无摆动、摆动方法、清根方法和有无锤击等） 。焊接设备及所用仪表。编制人和审批人的签名、日期等。为方便起见，可根据焊接工艺评定所涉及的内容自行设计表格，也可采用 JB4708-92 标准中推荐的表格。本卷第六章表 6-2 就是采用 JB4708-92 标准推荐的表格，所编制的焊接工艺指导书。二、施焊试件焊接工艺指导书经有关人员审核、批准以后下达到焊接试验室，由焊接试验室进行焊接工艺评定的准备工作，这主要包括准备试件、焊接材料和焊接设备等。要求试件的材质、焊接
13、材料必须符合相应的标准；施焊的人员必须是本单位焊工，其操作技能必须熟练（不一定非持证不可） ；要求焊接设备和仪表应处于正常工作状态。具备了以上条件以后，由焊工按照焊接工艺指导书规定的焊接工艺条件焊接试件。如果有焊后热处理要求时，焊后随即进行热处理。在焊接过程中应有专人做好实焊记录。三、理化试验试件焊完以后，交理化试验室进行有关项目的检测试验。首先，进行焊缝外观检验和试验和无损检测，其次，按照焊接工艺评定标准的规定制备力学性能试验、金相试验的试样。力学性试样一般包括拉伸试样、弯曲（面弯、背弯、侧弯）试样和冲击试样。力学性试验和金相试验都要按照标准的有关规定进行。对试验结果要填写相应的试验报告。此
14、外，对于耐蚀层堆焊试件，还要进行渗透检测、化学分析等试验。四、编制焊接工艺评定报告焊接工艺评定报告（PQR ）是按技术标准的规定，通过焊接试件和检验试样评定焊接工艺后，将焊接工艺因素和试验记录整理成的综合性报告。它是制定焊接工艺规程的依据。焊接工艺评定报告一般包括以下内容： 焊接工艺评定报告编号和日期。 相应的焊接工艺指导书的编号。 焊接方法。 焊接接头形式。 工艺试件母材的钢号、分类号、厚度、直径、质量证明书号和复验报告编号。 焊接材料的牌号、类型、直径、质量证明书号。 焊接位置。 实际环境温度、相对湿度。 预热温度、层间温度。 焊后热处理温度和保温时间。每条焊道实际的焊接工艺参数和施焊技术
15、。焊接接头外观和无损检测的结果。焊接接头的拉伸、弯曲、冲击韧度的试验报告编号、金相试验报告编号，试验方法的标准和试验结果，角焊缝断面宏观检验结果。焊接工艺评定的结论。焊工姓名和钢印号。试验人员和报告审批人的签字和日期。为方便起见，焊接工艺评定报告一般也设计成表格形式。表 33-17 是按 JB4708-92 标准推荐的表格，编制的焊接工艺评定报告。五、编制焊接工艺规程焊接工艺评定合格后，焊接工艺评定报告经施焊单位负责人审批后，即可作为制定焊接工艺规程的依据和证明材料，由焊接工艺人员根据焊接工艺评定报告，井结合实际的生产条件编制出焊接工艺规程。经审批后，焊接工艺规程以焊接工艺卡的形式，下达到焊接
16、车间用以指导产品焊接。但是，对于某些重要产品，例如要求质量等级较高的加氢裂化反应器等，还要通过产品模拟件的复核验证后，才能最终确定焊接工艺规程。焊接工艺评定报告中的工艺参数是试验记录值，焊接工艺规程中的工艺参数不一定要与其相一致，只要线能量不小于工艺评定的即可，不过当对工件有冲击韧度的要求时，其线能量要与试件的线能量相当。对于评定试验中不合格的项目，应分析原因，提出改进措施，修改焊接工艺指导书，重新进行评定。最后，应将评定合格的焊接工艺指导书、焊接工艺评定报告、施焊记录、各项检测试验报告和母材、焊接材料的质量证明书等资料，装订成册、存档保存、以备使用。试件、试样，从理论上讲没有必要保留，但在压力容器的取证（制造许可证） 、监检和换证的工作中，为了防止制造单位弄虚作假，各地区或各部门，可根据本地区或本部门的实际情况规定是否保留和保留多久。一项评定合格的焊接工艺可以使用多久呢？对压力容器制造单位来讲，如果长期从事压力容器的制造，并按规定的期限换
