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1、08-01-05 焊接热处理的质量控制与质量考核 河南省平顶山市 常建卫 邮编 467031 摘要 本文阐述并讨论了现场焊接热处理进行质量控制的必要性，并对焊接热处理质量控制与考核的内容，评定方法，控制标准进行了论述，以便对提高热处理的质量起到积极的推动作用。关键词 焊接 热处理 质量控制 质量考核 0. 前言 目前，焊接热处理已广泛应用于电力、石油、化工、船舶和核工业等领域的焊接过程，为保证焊接质量起到了积极的作用。特别是推行ISO9000标准的单位，由于热处理对焊件结构影响的特殊性，一般均将热处理作为特殊过程而加以控制。此外，由于热处理一般是影响焊接结构质量的最后工序，所以，对焊接热处理进
2、行质量控制与考核对保证焊接质量有重要的实际意义。 为使焊接接头经济可靠地达到所要求的技术条件和质量标准，在进行焊接质量控制的同时，而对影响热处理质量的因素所采取的全面质量管理，称为焊接热处理质量控制。 焊接热处理质量控制是焊接质量控制的一个重要组成部分，热处理作为一个独立的工序，有其自身的工序特点。因而搞好热处理的质量控制是保证焊接质量控制的关健之一。下面针对现场焊接热处理的质量控制与考核进行讨论。1. 热处理质量控制的必要性 (1)母材、焊接材料质量的不均匀性 主要反映在化学成分上的不均匀，从而导致焊接接头的组织偏析和机械性能上的不均匀性。焊接热处理质量监督多采用硬度检验的方法，硬度评定标准
3、均以母材硬度为依据1，2。所以，这种不均匀性会导致检验标准的不确定性。 此外，这种不均匀性还影响对焊接接头抗裂性的评定。一般用热影响区最高硬度作为评定焊接接头抗裂性的一项指标3。如对b=5060kgf/mm2的钢材: Hmax=(666Ceq+40)40 HV式中 Hmax为热影响区的最高硬度。 Ceq为碳当量(Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40 +Cr/5+Mo/4+V/5) (2)工艺评定的局限性和不完善性，主要是试验室评定与现场施工条件的差异，短焊接试样与实际焊接结构的不一致（如，电站焊接现场热处理采用的远红外电加热，属外伸构件的加热，与整体加热不同），少量试验与大量施工的不一
4、致等，使得在试验室评定合格的工艺在实际施工中引起新的问题。 (3)焊接过程的不稳定性与接头淬硬的可能性。特别是手工焊接，使得接头质量的不稳定性更为突出。从质量控制考虑，不希望得到淬硬组织。不同的组织状态对质量控制有不同程度的影响，按其严重性程度排列为:M-B-T-S-P-F。避免淬硬组织，削弱这种不稳定性对组织和性能的影响，正是热处理工作的主要任务，也是热处理质量控制的主要目的。 (4)焊接过程中不可避免的缺陷，主要是组织和性能上的缺陷，如成分， 组织的不均匀性，应力集中，过热组织等，均需通过热处理的手段来改善。 (5)管理上的问题，事实上这一问题更为突出。如英国管理学会在1970年对质量事故
5、的统计分析指出，因管理因素(包括质量管理，技术管理，生产管理，计划管理)造成的事故占88%4。因而，要确保产品质量，不单要靠先 进的技术，更重要的是抓好管理。 为此，国际焊接学会第委员会的质量保证工作组对焊接质量控制作出了具体的规定，并把热处理的控制规定了四个检验要点。国内的各有关标准，如SD340-89，DL5007-92等对焊接热处理的工艺，检验，评定等方面都作出了相应的规定。2.热处理质量控制的内容 热处理作为一个特殊过程，要求有具备资格的人员来完成，并对热处理的过程进行连续的监视和控制。其质量控制内容主要包括人员，材料，设备，工艺，检验和生产操作等方面，是全过程的质量控制。 2.1人员
6、的质量控制 主要是保证进行热处理工作人员经过培训，具备热处理的资格，了解热处理过程对焊接接头组织和性能的影响。 2.2材料的质量控制 焊接热处理材料分为主用材料和辅助材料。主用材料是保证加热过程顺利进行而必须使用和消耗的材料，包括保温材料，加热装置所用的材料，如感应加热的铜线，铜管；远红外加热的加热器，以及热电偶，电缆，补偿导线等。辅助材料是指协助主用材料共同完成热处理过程而必须消耗的材料，包括铁丝，绝缘胶带(布)，接插件，及设备维修所需要的各种消耗材料等。对这些材料必须认真进行入厂检验，检查质量证明文件。入库必须堆放合理，并符合要求。 2.3设备的质量控制 图1 质量控制标准 焊接热处理设备
7、主要包括加热设备，测控温设备，检验设备，及各种操作与维修器具等。其质量控制的要点是炉温控制的准确度及炉内温度分布的均匀性。热处理的质量控制正是通过对加热设备的控制来实现的，因而是热处理生产中的控制要点之一。(1)炉温均匀性的测定 它是指测出温度在规定区域内各处的分布，和温度在工艺过程中波动的大小，从而确定有效加热区的大小和位置。GB9452-88详细规定了热处理炉有效加热区测定方法和要求。由于现场焊接热处理的特殊性，一般将多支热电偶同时放入炉内某一空间进行测量。该法可以适用不同形状的炉子，并可同时读数，很适合生产上应用。DL5007-92明确规定了热处理的均温宽度，并要求热电偶应不少于两支，水
8、平放置 的管件测点应上下对称布置，也是为了保证炉温均匀性。 (2)测温仪表、热电偶应满足技术条件的要求，并按规定的周期进行计量检定，必要时，还要进行成套性检定。 2.4工艺及其操作的质量控制 焊后热处理的工艺主要有焊前预热，后热处理和焊后热处理。由于冷裂纹在焊后温度达到100时仍可能发生，因此，应考虑从焊后到100的临界冷却时间，以焊接热影响区不产生根部裂纹依据，进而确定预热温度。为充分避免冷裂纹，应配以适当的焊后热处理或立即进行后热处理的措施。对有再热裂纹倾向的钢，热处理的温度和时间必须避开敏感温区；有延迟裂纹倾向的钢，焊后应进行必要的去氢措施。热处理操作不可随意简化，动圈式仪表机械零点必须
9、认真正确地调节，接线应正确，保温方法要适当，加热器的布置也应合理，必要时还应进行筛选。 2.5质量控制标准 质量控制标准既反映了对焊接热处理质量要求的程度，也标志着热处理成本的高低。它包括控制操作标准，符合验收标准，合于使用标准及可修复标准四级。不同的质量标准，对热处理过程的控制程度不同。（如图13）。 在实际生产中，应根据工件的服役状况，环境条件，安全性能及经济性，选择合适的质量标准水平，以满足使用要求。如电力安装中，必须首先达到“符合验收”的标准。在DL5007-92中规定热处理的验收标准是自动记录曲线符合工艺评定或作业指导书的规定，否则应进行硬度检验，并将焊缝硬度“不超过母材的布氏硬度H
10、B加100，且不超过下列规定:合金总含量10%，HB350”作为验收标准。 2.6质量控制的评定 为对热处理质量控制的程度进行评定，可以用硬度检验的方法，采用工序能力指数进行考核。用硬度反映热处理过程满足规范要求的程度。当工序（热处理过程）处于稳定状态(可用控制图进行判断)时，工序能力指数（Cp)按下式计算: (1)质量特性值的平均值与公差中值相同时: Cp=T/6 (2)质量特性值的平均值与公差中值有偏移时: Cpk=(1-K)T/6式中，T为公差范围(T=Tu-Tl，Tu为规定上限值，Tl为规定下限值)，为标准偏差，K为偏移系数。但由于实际工作中不能事先求出，当样本数据n50时，可用样本标
11、准差S代替标准偏差。根据以下公式:(1) 平均值: (2)标准差: (3)公差中值: (4)偏移系数: 可以求得: 当K0.25时，必须予以调整。然后，根据表14的工序能力判断准则判定质 量控制水平。 工序能力判断准则 表13.热处理质量考核 为防止在热处理中出现新的缺陷，在进行热处理质量控制的同时，还必须对热处理的工艺水平，热处理设备，热处理材料和管理水平进行考核，以达到要求的质量标准。现场焊接热处理考核内容见表2。热处理考核内容 表2项 目考 核 内 容工艺焊件质量1)力学性能2)组织缺陷3)表面氧化和脱碳 工艺合理性1)生产成本2)工艺稳定性，可靠性3)能耗4)劳动条件5)环境污染 加热
12、设备1)安装水平：炉温均匀性，运行可靠性，使用安全性，方便灵活性，能耗2)使用水平：选择合理性，再修复能力，是否按规定操作设备测控温设备1)制造水平：控温精度，运行可靠性，安全性，维修方便性，自动化程度2)使用水平：是否按规定操作，是否定期维修，是否按规定计量检定 检验设备1)选用是否正确2)记录是否完整3)仪表校验是否合乎规定 加热器运行可靠性，安全性，成本及可修复性主用材料保温材料导热性，热容量，耐用性，污染程度(人和环境)气体纯度，压力，保管与使用的安全性 材料电缆安全性，容量是否满足要求 辅助热电偶型号规格是否合适并配套，固定是否可靠，冷端温度是否补偿，接线是否正确 材料补偿导线型号是
13、否正确，配套，接线是否正确 接插件配套性，可靠性，安全性 其它材料再用性，方便性，安全性等人员管理1)人员素质：经验，积极性，知识和技能2)教育及培训 设备管理1)加热区的炉温均匀性2)升降温速度3)测温准确性4)设备匹配性管理材料管理1)入厂检验(规格，尺寸，外观及技术要求)是否严格2)堆放是否正确 工艺管理1)工艺设计是否合理(工艺类型，设备，方法等)2)工序及工艺措施是否正确3)工艺的技术经济性4)自检是否严格认真 质量管理1)检验结果是否准确2)记录是否完善，齐备 参考资料1 DL5007-92 电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）2 劳部发1996276号 蒸汽锅炉安全技术监察规程3 锅炉压力容器的焊接裂纹与质量控制 张金昌主编 天津科学技术出版社 1990年4 实用质量检验 盛宝忠 倪国良主编 上海交通大学出版社 1991年版242
