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1、 承压设备焊接工艺评定 承压设备焊接工艺评定 2009 年 3 月 2009 年 3 月 1.承压设备焊接工艺评定依据: 1.承压设备焊接工艺评定依据: 一、 压力容器焊接工艺评定: JB4708-2000 “钢制压力容器焊接工艺评定” (国 家机械工业局、国家石油和化学工业局批准) 。 二、锅炉焊接工艺评定: “蒸汽锅炉安全技术监察规程”附录(劳动部 96 年 颁发) 。 三、压力管道焊接工艺评定:GB50236-98“现场设备、工业管道焊接工程施 工及验收规范”第 4 章。 四、承压设备焊接工艺评定” :JB/T4708-2007“承压设备焊接工艺评定” (送 审稿) 2.焊接工艺评定(以
2、下简称“焊评” )概念: 2.焊接工艺评定(以下简称“焊评” )概念: 一、 “焊评” (JB/T4708 标准)定义:为使焊接接头性能符合基本技术规定, 对所拟定的焊接工艺指导书进行验证性试验及结果评价的过程。 二、 “焊评” (JB/T4708 标准)目的:使焊接接头力学性能或堆焊层化学成分 符合基本技术规定。 三、 “焊评”程序: 根据金属材料焊接性能;按照图样设计规定和制造工艺;拟定焊接工艺 指导书;施焊试件制取试样(检验试件和试样) ;测定焊接接头是否具有 规定的基本性能;并提出焊接工艺评定报告;对所拟定的焊接工艺指导 书进行评价;审批、确认(A 类监检) 。 四、 “焊评”术语:
3、1、焊接工艺指导书(WPS) :为验证性试验所拟定的,经评定合格的,用于 指导产品施焊的焊接工艺评定文件。 2、焊接工艺评定报告(PQR) :记载验证性试验及其检验结果;对拟定焊接 工艺指导书进行评价的报告。 3、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。 为了掌握钢材的焊接性能,需要进行焊接性能试验,它不同于“焊评” 试验,它是要解决从未施焊过的钢种,原则上能不能焊和如何焊问题,以 1 便于作为拟定焊接工艺指导书的依据。它不是针对产品具体接头形式、板 厚尺寸和施焊单位设备、工艺条件,不能回答产品焊接接头使用性能是否 满足要求的实际问题。 4、焊接接头
4、:由两个或两个以上零件或一个零件的两端要用焊接组合或已 经焊合的接点。它包括焊缝,熔合区,热影响区。 (1)焊接接头组成: 焊 缝:焊件经焊接后所形成的结合部分。 熔 合 区:焊缝与母材交接的过渡区。 热影响区:焊接或切割过程中,材料因受热的影响(但未熔化)而发生金 相组织和机械性能变化的区域。 (2)焊接接头型式:承压设备常见有对接、T 型、角接和搭接。 (3)焊缝形式:承压设备常见有对接焊缝和角焊缝。(包括组合焊缝) 对接焊缝:在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间焊接 的焊缝。 角 焊 缝:沿两直交或近直交焊件的交线所焊接的焊缝。 五、 “焊评” (JB4708/T 标准)对象
5、:是焊缝。 因为,承压设备构件都是由各种不同焊接接头和母材构成的,而不管 何种焊接接头都是焊缝连接的,焊缝是组成不同形式接头的基础,焊接接 头使用性能是由焊缝的焊接工艺来决定的,所以焊评对象是焊缝,而不是 焊接接头。 因此,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。同时也适用于焊件各种接头的角焊缝和组合焊缝。 六、 “焊评” (JB4708/T 标准)判断准则: 1、焊接接头的使用性能包括力学性能、耐蚀性、低温韧性、高温蠕变性等, 而焊接接头的力学性能是承压设备设计的基础,是承压设备最基本使用性 能(即安全性)。因此,我们将力学性能试验结果是否符合规定,作为评价 “焊评”
6、是否合格的判断准则。 (但对于角焊缝评定只能作宏观金相试验, 以未发现裂纹、未焊透、未熔合为合格) 2、同时,我们将焊接工艺因素变更对焊接接头力学性能的影响,分为重要因 素、补加因素和次要因素,并作为是否需要重新评定的判断准则: 2 焊接方法 焊条电弧焊、埋弧焊 力学性能变更 抗拉、弯曲性能变更 冲击韧性变更 力学性能不变 重要因素 补加因素 次要因素 焊 接 工 艺 因 素 焊接方法 母材钢号 (类、 组别) 试件厚度和焊件厚 度(有效范围) 填充材料(焊条按 牌号前二位数;焊 丝按牌号) 焊前预热 焊后热处理 焊接位置改为向上立焊 电流种类或极性 热输入量(范围) 焊条改用低氩型药皮 焊条
7、直径改用6mm 层间温度超出范围 埋弧焊由多道焊改单道 焊或单丝焊改多丝焊 (或反之) 坡口形式和尺寸 增加或取消钢垫板 焊条、焊丝直径 焊接位置改变(除向 上立焊) 电流值或电压值 技术措施(除多道改 单道焊、单丝改多丝 焊) (4)重要因素变更需重新评定;补加因素变更只作冲击试验;次要因素变更 不需重新评定。 3.“钢制压力容器焊接工艺评定” (JB4708-2000)主要内容:3.“钢制压力容器焊接工艺评定” (JB4708-2000)主要内容: 一、评定规则: 1、焊接方法:每种焊接方法各为一类,改变焊接方法需重新评定;组合焊 接方法或焊接工艺可以组合评定也可分别评定;组合评定合格还可
8、以分 别单独使用。 2、母材钢号:分为八类十五组 (1)改变类别号或改变组别号,除以下情况外,均应重新评定; (2)组别号为2 母材的评定适用于组别号为1 的母材; (3)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; (4)类别号为(或组别号1、2)的同钢号母材的评定适用于该 类别号(或组别号)母材与类别号为的母材所组成的焊接接头。 3、试件厚度和焊件厚度: 某试件厚度评定合格适用焊件厚度有效范围超出,需重新评定,其有效 3 范围见下表: 适用于焊件母材厚度有效范围 适用于焊件焊缝金属厚度有效范围序 号 试件母材厚度 T 试件焊缝金属厚度 t 最小值 最大
9、值 最小值 最大值 1.5T(t) 8 1.5 2T 且不大于 12不限 2t 且不大于 12 T(t)8 0.75T 1.5T 不限 1.5t 注:t 指同一种焊接方法(或焊接工艺)在试件上所熔敷的焊缝金属厚度 1.5T 10 1.5 2T 不限 2t 10T 38 5 2T 不限 2t 38 5 200* 不限 2t(t20) 38 5 200* 不限 200*(t20) 注:*限于焊条电弧焊、埋弧焊、钨极、熔化极气体保护焊的多道焊 (1)试件母材为2 组和 Rm 标准下限值540MPa 的强度型低合金钢按 表规定; (2)除此之外按表规定; (3)对于焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊,当焊
10、件规定进行冲击试验 时,当 T8 时,适用范围最小值一律为 0.75T。 4、填充材料:包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体(辅助材料) (1) “焊评”是以牌号作为焊评因素。 (2)焊条牌号分类是以牌号前 2 位数字(表示抗拉强度或化学成分)它决 定力学性能为重要因素,而第 3 位数字为药皮类型,为补加因素。 (3)焊丝、焊剂、保护气体均按牌号分类,牌号变更为重要因素变更。 5、焊接位置: (1)焊接位置改变为向上立焊时,即补加因素变更(有冲击要求时) ,需 作冲击试验,其他焊接位置改变不需重新评定。 (2)本单位需要多种焊接位置时,宜首选向上立焊评定。 6、预热:为重要因素。分实行或不实行,实行
11、温度范围降低不超过 50 。 7、层间温度:为补加因素。不超出评定温度 50。 8、焊后热处理:为重要因素。分不作;高于上转变温度;上下转变温度 4 间;低于下转变温度。 9、电特性: (1)单独变更电流、电压只是次要因素,如果将焊接速度考虑进去即为热 输入量,则成了补加因素,有冲击要求时,超过评定的热输入量就要重 新补充评定。 (2)热输入量是指每条焊道的热输入量,当有冲击要求时,每条焊道热输 入量应严格控制。 “焊评”时,热输入量要尽量往大的作,焊接试验时要 记录最大焊条直径的一根焊条焊接的最短长度。 二、试件检验项目与数量: 1、外观和无损检测:为了避免缺陷影响评定结果,目的是了解施焊情
12、况心 中有数,可避开缺陷取样。但不得有裂纹缺陷,因出现裂纹原因比较复 杂,怀疑钢材焊接性能是否掌握?焊接工艺是否正确? 2、拉力试验: (见 GB/T228) (1)采用紧凑带肩形试样; (2)厚板拉力试样的取样部位:t30 时,厚度方向分层取样。 3、弯曲试验: (GB/T232) (1)弯轴直径与弯曲角度为 D=4a;=180。 (2)异种钢接头可用纵向弯曲试样代替面、背弯试样,板厚20mm 用横 向侧弯代。 4、冲击试验: (GB/T 229) (1)取样位置应在后焊面取样; (2)异种钢在热影响区两侧各取 3 件; (3)冲击缺口形式,应为 V 形(夏比) 。 4、锅炉、压力管道及其他
13、焊评与钢制压力容器焊评差异: 4、锅炉、压力管道及其他焊评与钢制压力容器焊评差异: 一、 “锅规”附录“焊接工艺评定” : 1、对于要求全焊透的角接接头和 T 形接头的评定,除了要进行对接焊缝 试件评定外还要进行角焊缝试件评定; 2、母材钢号分为四类,改变钢号类别应重新评定; 3、母材厚度和熔敷金属厚度覆盖范围同原 92 版压力容器焊评标准; 4、试件厚度:板一板角焊缝试件为腹板厚度,管板角焊缝试件为管壁厚 度; 5 5、弯曲试验要求同 92 版压力容器焊评标准,所以对接单面焊试件评定不 能覆盖对接双面焊的焊件; 6、衬垫分使用或不使用(评定不能互代) ,角焊缝试件双面焊评定不能覆 盖角焊缝单
14、面焊的焊件。 二、压力管道焊评(GB5023698 标准) : 1、钢材分十类十组:包括有色金属铝、铜、镍、钛及其合金; 2、试件厚度覆盖范围同原 92 版压力容器焊评标准; 3、管材弯曲试样的宽度为管子壁厚加上管子外径的 1/20,且 10 38 。 三、换热管与管板接头的焊评规则: 1、标准:GB1511999“管壳式换热器”附录 B; 2、焊评目的:保证焊接接头的密封与强度; 3、基本要求: (1)试样所有受检剖面宏观检查应无裂纹、未熔合等缺陷; (2)焊缝尺寸 H 值不得小于被焊试件换热管壁厚的 1.4 倍。 5、承压设备焊接工艺评定(JB/T4708-2007 送审稿)与钢制压力容器
15、焊接工 艺评定(JB4708-2000)主要差 5、承压设备焊接工艺评定(JB/T4708-2007 送审稿)与钢制压力容器焊接工 艺评定(JB4708-2000)主要差异: 一、范围 1、新标准包括锅炉、压力容器、压力管道焊评。 2、增加复合金属材料、换热管与管板、螺柱电弧焊以及管与板(管)焊评。 二、类别划分 1、焊接方法及分类:增加等离子焊、摩擦焊、气电立焊和螺柱电弧焊。 2、金属材料及分类:细化碳钢种类,增加有色金属(铝、铜、钛、镍) 。 3、填充金属及分类:包括焊条、焊丝、填充丝、焊带、焊剂、预置填充金 属、金属粉、板极、熔嘴等,并列出抗拉强度最小值。 三、母材评定规则(等离子焊、摩
16、擦焊除外) : 1、类别号为 Fe-1 组别号为 2 的母材评定合格的焊接工艺指导书,可以用 于同类别号、组别号为 1 的母材。 2、在 Fe-1Fe-5-1 类别范围内(Fe-3-3 和 Fe-1-4 除外) ,高类别号 6 母材相焊评定合格的焊接工艺指导书,适用于高类别号母材与低类别 号母材相焊。 四、填充金属评定规则 当用强度级别高的类别填充金属代替强度级别低的类别填充金属焊 接 Fe-1、Fe-3 类母材时,可不需要重新评定焊接工艺指导书。 五、试件厚度与焊接厚度适用规则 对于焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、 等离子弧焊和气电立焊,规定进行冲击试验时,焊接工艺指导
17、书评定 合格后, 1、当 T6mm 时,适用于焊接母材厚度的有效范围最小值为试件厚度 T 与 16mm 两者中的较小值; 2、当 T6mm 时,适用于焊件母材厚度的最小值为 T/2。 六、共用的焊接工艺指导书 1、采用原则: (1)母材限于 Fe-1-1、Fe-1-2 和 Fe-8-1 三组:焊接方法限于焊条电弧 焊、钨极气体保护焊;焊件母材厚度限于 3-38mm(奥氏体不锈钢最 小厚度为 1.5mm) 。 (2)当焊件有冲击试验要求时,不能采用共用的焊接工艺指导书。 (3)共用的焊接工艺指导书经使用单位验证试验合格后方能用于焊件。 2、验证试验: (1)按共用的焊接工艺指导书规定,焊接对接焊
18、缝试件,并在“共用的 焊接工艺指导书验证试验记录表”上记录焊接条件和试验结果。 (2)试件应进行外观检查,无损检测和弯曲试验, 七、焊接工艺附加评定 1、总则:当管与板(管)接头截面要求全焊透,施焊单位无法检测焊 透,而又不能证明能够焊透时,需要进行焊接工艺附加评定。 2、评定规则:当下列情况之一时,需要重新进行评定。 7 (1)改变焊材熔敷金属类别; (2)改变打底焊的焊接方法; (3)正交式接头的坡口角度减少时; (4)斜交式接头的斜交角度减少时; 3、检验项目:外观检验和金相检验。 8 1 承压设备的焊接施工管理和焊接工艺编制 承压设备的焊接施工管理和焊接工艺编制 2009 年 3 月2
19、009 年 3 月 1.概述 1.概述 承压设备的焊接施工管理是叙述承压设备的设计、材料、制造、检验、 人员及工厂能力等进行协调和控制的要求;焊接工艺编制是叙述焊接施工 的要求,是焊接施工的中心环节。 这两者关系到承压设备的焊接质量和设备的安全可靠。 一、承压设备施工的六要素: 1、人力资源:包括焊接技术人员、焊工、焊接检验人员。 2、焊接设备:包括焊机、焊接辅助装置和工艺装备。 3、焊接工艺:为了保证焊接质量和提高生产率。 4、焊接成本:进行成本核算,提高经济效益。 5、焊接环境:考虑施工场地的温度、光线、风速、噪声等外界干扰。 6、焊接计划:统一协调人、机、料、法、环,实现工业化生产要求。
20、 二、焊接工艺文件:焊接工艺文件是承压设备焊接的规定性文件,是承压设 备焊接施工的依据,是施焊中必须遵守的工艺纪律,带有一定的强制性。 1、编制依据 (1)招标文件(或定货合同) 、产品图样技术条件; (2)相关法规、标准; (3)焊接工艺评定报告; (4)相关基础理论知识和焊接实践经验; (5)本企业生产装备条件 2、一般要求 (1)正确性:工艺本身各项要求均应符合相关法规、标准和焊接基本规则及 企业生产实际。 (2)完整性: a)每台产品受压元件之间焊缝,与受压元件相焊的焊缝均应制定焊接工 艺。 b)应列出每个焊接接头所需的焊接工艺规范参数、施焊要点、工艺装备 等。 (3)有效性:能指导焊
21、接施工。焊接工艺应简明、可靠,让焊工能得到,且 2 看得懂,必要时应通过工艺交底让焊工掌握,使焊工真正按工艺施焊。 .焊接施工管理:.焊接施工管理:包括产品管理和工厂能力管理两部分。 一、产品管理:是指直接与实物产品相关的管理,它包括设计、材料、制造、 检验、成本等五部分。总的要求是设计可靠、材料优良、制造精心、检验 科学、成本经济。 二、工厂能力管理:是指工厂的人员、设备、设施、机构等不与实物产品直 接相关的事项,即人力资源、生产设施、财务资源等。 3.焊接工艺文件编制 3.焊接工艺文件编制 承压设备焊接工艺文件一般分三大类: 焊接工艺方案、 通用焊接工艺规程、 专用焊接工艺规程。 一、焊接
22、工艺方案:对产品关键件或关键工艺提出解决问题的工艺路线、工 艺原则、是宏观指导的工艺文件,一般用于技术投标或工艺分析。可根据 招标文件要求;产品复杂程度;制造及检验难度等,确定是否要编制。 二、通用焊接工艺规程(即通用焊接工艺守则) :是反映特定范围的共同特 点和通用操作要求的指导性工艺文件。 、对于定型批量生产的承压设备,可以按产品特点和部件形式编制,通 用焊接工艺规程,指导焊接工作,一般不逐台产品编制焊接工艺规程。 、按各种焊接方法不同特点,分别制定通用焊接工艺规程,如焊条电弧 焊、埋弧焊、手工钨极氩弧焊等,将各种焊接方法注意事项归纳其中, 可以避免具体工艺卡中反复罗列。 、依据不同母材制
23、定通用焊接工艺规程,如奥氏体不锈钢、珠光体铬钼 耐热钢、低温钢、铝及铝合金等有色金属。 三、专用焊接工艺规程(即焊接工艺卡) :是针对具体承压设备焊接施工和 实际操作要求而制定的工艺细则文件。多数是逐台产品制定,每台产品 成册。 、必须根据评定合格焊接工艺指导书和通用焊接工艺规程,并结合实践 经验而制定焊接工艺规范。 、必须明确焊接接头编号、焊接工艺评定报告号和该焊接接头相应的焊 工合格项目代号。 、焊接接头形式一般用图表形式来表达,并可应用“焊缝符号表示法” 。 、焊接工艺规范:包括焊接方法、焊接材料(焊条、焊丝、保护气体)、 焊接位置、电特性(电流种类和极性、焊接电流、电弧电压) 、技术措
24、施 3 (焊接速度、摆动参数、坡口清理、背面清根、锤击以及焊接顺序) 、预 热、层间温度及焊后热处理等。 4相关标准简介4相关标准简介: 一、 JB/T4709-2000 钢制压力容器焊接规程 1、范围:适用于气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、气保焊、电渣焊等方法焊接 的钢制压力容器。 2、内容:对焊接材料、焊接工艺评定和焊工、焊前准备、坡口制备、焊接、 后热、焊后热处理、焊缝返修、焊前检验等焊接工艺环节提出基本要求。 它是编制压力容器通用焊接工艺规程的重要依据。 3、焊接材料 (1) 我国焊条标准:GB/T5117-5118 是我国通用标准,是等效美国标准, 其技术要求不能满足承压设备有关标准、规程
25、要求,主要有如下问题: a)熔敷金属化学成份中 S、P 含量高于母材。 b)熔敷金属力学性能有些指标不符合承压设备用材要求:抗拉强度无上 限值、不做弯曲试验、铬钼钢焊条 Akv 指标低于母材。 (2) 本标准补充规定: a)对强度型低合金钢和不锈复合钢的焊缝金属抗拉强度规定不应超过母 材规定的上限值加30Mpa; EXXXXG焊条应规定Akv; 铬钼钢焊条Akv31J; 低温钢焊条 Akv34J。 b)焊接材料熔敷金属 S、P 含量规定应与母材一致; (3)JB4747-2002“钢制压力容器用焊条订货技术条件”规定: a)焊条熔敷金属化学成份中 S、P 含量应不高于母材规定值; b)熔敷金属
26、抗拉强度与 GB/T5117-5118 标准下限值之差不超过 100Mpa; C)规定纵向弯曲试验的合格标准。 二、JB/T1631-93“锅炉受压元件焊接技术条件” 1、范围:适用于固定式热水锅炉和P额蒸压13.7Mpa,P额蒸温540固定式蒸 汽锅炉。 2、内容:对焊接材料、焊工、焊前准备、焊接要求、焊后热处理、检查试 件、检查和验收、焊缝返修等作了规定。是编制锅炉通用焊接工艺规程 重要依据。 (1)焊接材料:焊材必须经检查部门按 JB3375“锅炉原材料入厂检验” 进行外观、化学分析和力学性能试验,但对焊材选用无明确规定。 4 (2)检查和验收:对焊接接头射线探伤按 GB3323;超声波
27、探伤按 JB1125; 集中下降管角缝超声波探伤按 JB3144;角缝磁粉探伤按 JB4730。 三、GB50236-98“现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范” 1、范围:适用于碳素钢、合金钢、有色金属的电弧焊和气焊的焊接工程施 工及验收。 2、内容:包括通用规定、材料、焊材、焊工考试、碳钢及合金钢焊接、铝 及铝合金焊接、铜及铜合金焊接、工业纯钛焊接、镍及镍合金焊接、焊 接检验等作出规定。是编制压力管道通用焊接工艺规程重要依据。 四、GB150-98“钢制压力容器” 1、范围:适用于设计压力35Mpa 的压力容器设计、制造、检验和验收。 也是编制压力容器通用焊接工艺规程的依据。 2、内容: “制造、检验和验收” 章节 (1)在“焊接” 条款:对焊前准备、施焊环境、焊接工艺、焊缝表面形状 尺寸及外观要求、焊缝返修、热处理、试板与试样等提出要求。 (2)将容器受压部件焊接接头分为 A、B、C、D 四类。 (3)对 A、B 类对接焊缝余高作出规定。 (对于压力容器制造,按 HG20583-1998“钢制化工容器结构设计规定”焊 接结构表 11-1 较为适用,该标准附录还制定了焊接结构型式及表示符 号) 。
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