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1、NB/T 47014-2011承压设备焊接工艺评定标准中的逻辑问题靳茂明（江苏省特种设备安全监督检验研究院，210003，南京）摘要：对NB/T 47014-2011承压设备焊接工艺评定标准的厚度评定规则中有关逻辑问题进行分析，指出增加小冲击试样的必要性或者修改相应评定规则的必要性。对不等厚焊接提出仅对较薄板提出评定要求的观点，并从逻辑理论上给予分析和证明。分析管子-管板评定中换热管壁厚、直径、孔桥宽度三个参数在评定规则中的逻辑关系，指出孔桥宽度的评定规则中存在的逻辑上的缺陷。关键词：承压设备；焊接工艺评定；逻辑；小冲击试样；孔桥宽度Logical questions in sdandard
2、of NB/T 47014-2011Welding procedure qualifications for pressure equipmentsJin Maoming (Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute, Nanjing 210000, China)Abstract: Analyzed logical of thickness qualification rules in NB/T 47014-2011Welding procedure qualifications for
3、pressure equipments. Pointed out it is necessary to providing subsize specimen for impact test or revising rules related.For dissimilar thicknesses, view in this paper would be diferent from ASME IX. Analyzed qualification rules about width of ligament between tube holes,one question of logical was
4、discovered.Key words: Pressure vessels;Qualification;Logical;subsize specimen for impact test;width of ligament between tube holes1. 母材厚度评定中的逻辑问题1.1 冲击试验要求的概念什么叫“有冲击试验要求”，在NB/T 47014-2011标准中没有解释，但这个问题不解决就会给实际应用带来一些困惑，比如：不锈钢材料设计厚度低于5mm，但制造规范要求有低温冲击实验的情况，在评定标准里算“有要求”还是“无要求”；再如：如果用一个厚度4mm的试件来评定8mm的产品，无
5、论产品是“有要求”还是“无要求”，进行评定时都可以不进行冲击试验，所谓的“有冲击要求”也是名存实亡的要求（虽然实际应用中，工厂都尽力回避这种评定方法，但这种评定方法在标准中并没有被禁止使用）；对无冲击试验的4mm试件算无冲击要求的评定还是算“有冲击要求”的评定。所有这些问题在NB/T 47014-2011标准中是无法回答的。在ASME第IX卷中，对5mm以下厚度继续执行有冲击要求的评定规则，是有3.3mm10mm 和2.5mm10mm小试样冲击试验来保障的（ASME II卷 A篇 SA370-22.2.24），而我们的标准中没有这个小冲击试样。有冲击要求下的评定规则和冲击试验方法两者之间存在着
6、不可分割的逻辑关系，当冲击试验条件不能满足评定规则要求时，照搬ASME 的标准必然造成逻辑上的无法解释。在厚度小于5mm时，无论是对试件还是对产品，“冲击要求”这一概念已经不适用了。但不存在“冲击要求”的试件，却还在验证5mm-10mm之间的真正有冲击要求的产品，同时5mm以下设计上有冲击要求的产品，其实并不存在“冲击要求”这一概念了，但可能仍然被要求使用经过冲击试验的试件进行验证。增加小试样冲击试验是解决问题的根本办法，否则对10mm以下厚度产品的评定就不能按ASME标准中的规定，这是逻辑上的必然结果。1.2 有冲击要求时厚度评定规则的分析标准6.1.5.2规定可理解为：当规定进行冲击试验时
7、，评定厚度的最大值为2T，若T6mm,评定厚度的最小值为T/2；当6mmT16mm时，评定厚度的最小值为T；当T16mm时，评定厚度的最小值为16mm。假设1：有一个4mm的试件评定合格（未进行冲击试验），现有一个8mm的产品，设计有冲击要求，按评定规则，4mm试件的焊接工艺可以用于8mm的产品。假设2：有一个8mm的试件评定合格（未进行冲击试验），现有一个8mm的产品，设计有冲击要求，按评定规则，8mm试件的焊接工艺不可以用于8mm的产品。假设3：有一个10mm试件评定合格（有冲击试验），现有一个8mm的产品，设计有冲击要求，按评定规则，10mm试件的焊接工艺不可以用于8mm的产品。假设4：
8、有一个10mm试件评定合格（有冲击试验），现有一个:20mm的产品，设计有冲击要求，按评定规则，10mm试件的焊接工艺可以用于20mm的产品。假设5：在试件和产品之间存在一个模拟度N，模拟度越高表明产品采用试件的焊接工艺时可靠性越高。试件与产品的厚度差减小，N为增高趋势；试件增加冲击试验，N为增高趋势。分析：根据假设5，对于8mm产品，8mm试件未进行冲击试验的模拟度以及10mm试件进行过冲击试验的模拟度都要高于4mm未进行冲击试验的模拟度，即使10mm的试件未进行过冲击试验，在厚度差上也比4mm的试件更具有模拟优势，限制模拟度更高的试件而允许模拟度较低的试件，显然这不符合基本的逻辑推理。对于
9、假设3和假设4也存在同样的逻辑上的不合理，但作为标准这种不合理还可以接受，因为对8mm的产品还有比10mm模拟度更高的7mm、8mm的试件可以选择，至少在逻辑上不算错误。而对于假设1和假设2假设3之间的矛盾，则是逻辑上的错误，它选择的是模拟度最低的试件，而否定的是模拟度较高的试件，这是不能接受的。有必要改变规则，使之符合基本逻辑推理，建议可以采用下面两种方式进行逻辑优化：方法1：禁止无冲击试验的试件对有冲击要求的产品进行评定（5mm以下除外）：1) 进行过冲击试验的试件，可以评定无冲击要求的产品；较低温度的冲击试验可以评定较高温度的冲击试验。2) 当产品有冲击要求，产品厚度Tn5mm时，试件必
10、须进行冲击试验。3) 当产品有冲击要求，试件厚度T1.5mm时，按无冲击要求时规定；当试件厚度1.5mmT5mm时，试件可以免做冲击，评定厚度的最小值为T/2，但不得低于1.5mm，评定厚度的最大值为2T，但不得超过5mm（如果试件进行过冲击试验，评定厚度的最大值可为2T）。4) 当产品有冲击要求，如果试件进行过冲击试验，当试件厚度5mmT6mm时,评定厚度的最小值为T/2；当6mmT16mm时，评定厚度的最小值为T；当T16mm时，评定厚度的最小值为16mm。评定厚度的最大值按无冲击要求时规定。解释：基本保持6.1.5.2规定不变，但禁止试件厚度T5mm的试件（未进行冲击试验）评定产品厚度T
11、n5mm的有冲击要求的产品。对于产品厚度Tn5mm时，既可以选择厚度T5mm的无冲击试验的试件，也可以选择厚度在5mm至6mm之间的有冲击试验的试件，但对于产品厚度Tn2.5mm的产品，则只能选择厚度T5mm的无冲击试验的试件。对于产品厚度Tn5mm时，只能按要求选择有冲击试验的试件。方法2：允许试件厚度T10mm无冲击试验的试件评定1.5mm-10mm之间有冲击要求的产品1)进行过冲击试验的试件，可以评定无冲击要求的产品；较低温度的冲击试验可以评定较高温度的冲击试验。2)当产品有冲击要求, 试件厚度T1.5mm时，按无冲击要求时规定；当试件厚度1.5mm T10mm时，试件可以不进行冲击试验
12、，无论试件是否进行过冲击试验，评定厚度的最小值为T/2，但不得低于1.5mm，评定厚度的最大值为2T，但如果试件未进行冲击试验，对于厚度5mmT10mm的试件，评定厚度的最大值为10mm。3)当产品有冲击要求，对于试件厚度T10mm时，试件必须进行冲击试验。当10mmT16时，评定厚度的最小值为T，当T16mm时，评定厚度的最小值为16mm。评定厚度的最大值按无冲击要求时规定。解释：因为5mm的板厚可能因为钢板负偏差而在理论上不符合冲击试验的试样要求，所以无冲击试验的的试件可能评定有冲击要求产品的最大厚度是10mm，因此也应该允许所有厚度10mm的无冲击试件评定厚度10mm的产品。ISO 15
13、614-1-2004金属材料焊接工艺规范和鉴定 第1部分 钢的电弧焊和气焊与镍及镍合金的电弧焊8.3.2.2条厚度评定规则的规定，有冲击要求时采用的规定跟上述“方法2”相似，见表1。表1按有冲击要求时的评定规则（当T6mm时，评定厚度的最小值为T/2），当T3mm时，评定的最小值将低于1.5mm,这将与无冲击要求的评定规则发生逻辑冲突，因此这个规定应补加限制条件，应规定评定的最小值不得低于1.5mm。其实当试件或产品小于5mm时，无论对试件还是产品，是否有冲击要求在NB/T 47014-2011中已经没有实质上的意义了，所以对试件厚度10mm时，当最小评定值T/2小于5mm时，这个规则将完全失
14、去意义，强制规定必然和无冲击要求的评定规则产生逻辑冲突。从逻辑分析上看似乎应该存在某个厚度点，该点之上遵守有冲击要求的规则，该点之下时无条件遵守无冲击要求的规则，只有这样才可能避免两种规则在厚度变小的趋势中发生矛盾。任何一个规律都有它的适用性，随着厚度的减小，厚度对冲击的影响逐渐减弱，评定规则的科学性也在发生着变化，从“合理”到“相对合理”，再到“不合理”，这是一个从量变到质变的过程，假设厚度值存在一个质变点，那么这个质变点应该是两个规律存在矛盾的那些点，如5mm和10mm这两个厚度值，5mm以下即使有冲击要求也无法进行冲击验证，厚度在10mm以下时将出现用无冲试件验证有冲击要求产品的情况。所
15、以有冲击要求时的厚度评定规则应依据这两个质变点进行考虑，特别是试件或产品厚度10mm时，应和无冲击规则进行协调。按ASME对5mm以下的材料规定冲击要求，最小冲击试样厚度为2.5mm，最小覆盖厚度1.25mm,它的质变点是2.5mm和5mm,因此在ASME标准中当试件和产品厚度5mm时，存在着同样的逻辑问题，如2.5mm以下即使有冲击要求也无法进行冲击验证，厚度在5mm以下时将出现用无冲击试件验证有冲击要求的情况，同样当试件厚度3mm时，评定的最小值将低于1.5mm,这与无冲击要求的评定规则发生逻辑冲突。相比较NB/T 47014-2011和ASME第IX卷，NB/T 47014-2011中严
16、重的逻辑问题发生在5mm以下，向上影响到10mm，而ASME第IX卷是发生在2.5mm以下，向上影响到5mm，尽管ASME对5mm以下的有冲击要求的评定规则存在同样的逻辑问题，但或许在ASME中这种情况实际发生的可能性已经很小，但对于NB/T 47014-2011来说这个逻辑问题却是无法回避的现实问题。ISO 15614-1-2004标准中有冲击要求和无冲击要求规则基本上一致，且对12mm以下的产品，试件的冲击试验为非强制性要求，因此在ISO 15614-1-2004中厚度评定规则无逻辑上的缺陷。1.3 厚度的变化趋势和评定规则在逻辑上的一致性问题1.3.1 厚度对冲击性能的影响趋势在相同材料、相同焊接工艺下是否存在着焊件厚度的变化趋势和冲击性能变化趋势上的一致性，这个问题无法做出绝对的回答，也缺少这方面的研究文献。对冲
