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压力容器组合焊缝的焊接工艺评定 杜建新 3 (兰州新西部维尼纶有限公司) 摘 要 通过实例分析了组合焊缝的焊接工艺评定方法。 关键词 焊接 焊缝 试件 评定 中图分类号 TQ05016 文献标识码 B 文章编号 025426094 (2005) 0220117203 焊接是压力容器制造中最关键的加工工序, 焊接质量在很大程度上决定着锅炉的制造质量, 为了保证焊接工艺的正确性和产品质量,压力 容器安全技术监察规程 明确规定,产品焊接前, 焊接单位必须按规定进行焊接工艺评定,以验证 所拟定的焊接工艺的正确性,并评定施焊单位的 能力。近期压力容器取证、 换证的单位,对如何进 行焊接工艺评定,特别是组合焊缝、 组合焊接方法 焊缝的评定,理解不透,把握不准,以致出现错误。 下面笔者就组合焊缝、 组合焊接方法评定等问题 加以分析。 1 组合焊缝的焊接工艺评定 组合焊缝是由对接焊缝与角焊缝组合而成 的焊缝,压力容器结构中要求开坡口的T形接 头或角接接头的焊缝,如接管与壳体的焊缝等 是由对接焊缝与角焊缝组合而成的组合焊缝, 组合焊缝的焊接工艺评定目的是验证焊接工 艺是否能保证接头焊透,对接头力学性能是否 能满足要求。对于要求全焊透的T形接头或 角接接头的组合焊缝的焊接工艺评定有两种 方法,即组合焊缝试件加对接焊缝试件评定法 和对接焊缝试件评定法。 111 组合焊缝试件加对接焊缝试件评定法 采用组合焊缝试件加对接焊缝试件进行焊接 工艺评定时,对组合焊缝试件进行外观检查及断 面检查以验证焊接接头的根部是否焊透,对接焊 缝试件进行外观检查、 无损探伤、 力学性能试验等 以测定焊接接头的力学性能,验证组合焊缝的力 学性能是否满足要求。但在该评定过程中,易出 现两方面的错误: a.把组合焊缝当角焊缝评定,只焊接组合 焊缝试件,只做组合试件的外观及断面检查,而漏 掉了对接焊缝试验; b.虽然做对接焊缝试件,但试件厚度范围 仅考虑组合焊缝接头中的一个母材,未能履盖全 部母材。 112 对接焊缝试件评定法 对接焊缝试件评定法就是采用与组合焊缝接 头相同的坡口形式和尺寸的对接焊缝试件进行评 定。采用这种方法进行组合焊缝的工艺评定时, 须注意两点: a.评定试件厚度有效范围,必须同时覆盖 接头的母材; b.保证坡口形状尺寸不变。 113 组合焊缝焊接工艺评定实例 图1为接管与壳体的焊接接头简图。对于这 个组合焊缝,若采用第1种方法进行评定,需做组 合焊缝试件和对接焊缝试件。对于管板组合焊缝 试件,评定试件厚度为管子管壁,而焊件实际管壁 厚为315mm,所以根据 安规 工艺评定范围要求 (表1) ,取一管壁厚小于8mm的管子,如 51mm 3mm,焊接一管板组合焊缝试件即可。而对接 焊缝试件,由于管壁和壳体厚度相差较大,只做一 个对接焊缝试件,其有效范围是不能同时覆盖管 711第32卷 第2期 化 工 机 械 3 杜建新,男, 1967年6月生,工程师,机动部部长。甘肃省兰州市, 730060。 壁和壳体厚度的,必须做两个对接焊缝试件。组 合焊缝试件、 对接焊缝试件适用焊接厚度有效范 围见表2。 图1 接管与壳体焊接接头 表1 适用于焊件母材(焊缝)厚度有效范围 mm 试件母材厚度 (焊缝金属厚度) 适用于焊件母材(焊缝)厚度有效范围 下限值上限值 11581152,且不大于12 80175115 表2 组合焊缝试件加对接焊缝试件 评定法厚度有效范围mm 试件形式 试件 厚度 坡口 尺寸 母材焊接金属 下限上限下限上限 对接试件6不限11512不限12 对接试件10不限71515不限15 组合试件 板12、 管 513 3( 管壁) 与实际焊 件接头的 尺寸相同 1156不限6 若采用第2种方法进行评定,即采用与焊件 的坡口形式和尺寸相同的对接焊缝试件评定时, 由于接管的壁厚为315mm,壳体板厚为14mm,根 据试件适用焊件厚度有效范围要求(表1) ,为了 同时覆盖管壁与壳体厚度,必须做两个对接焊缝 试件才能满足要求,对接焊缝试件适用焊件厚度 有效范围见表3,板厚为6mm的对接焊缝试件覆 盖管壁,板厚为10mm的对接焊缝试件覆盖壳体 厚度。 表3 对接焊缝试件评定法厚度有效范围 mm 试件形式 试件厚度 坡口形 状尺寸 母材焊缝金属 下限上限下限上限 对接试件6 对接试件10 与焊件实际尺 寸相同,坡口 角度45,钝边 1mm,间 隙 1mm 11512不限12 71515不限15 2 组合焊接方法焊缝的焊接工艺评定方法 对于组合焊接方法焊缝的焊接工艺评定方法 有两种: a.按焊缝金属厚度或母材厚度的范围对 每一种焊接方法或工艺分别焊接试件,并分别进 行评定(简称“ 分别评定 ” ) ; b. 将各种焊接方法或 工艺组合起来焊接一个试件进行焊接工艺评定 (简称“ 组合评定 ”)。须注意的问题是,当采用组 合评定方法评定合格后,采用其中一种或几种焊 接方法用于产品焊缝时,应按其所采用的这种焊 接方法的焊缝金属厚度来确定其适用的有效范 围,看能否覆盖产品采用相应焊接方法的焊缝金 属厚度。切不可按组合评定焊缝金属厚度来确定 其适用范围。 现以手工电弧焊先焊接坡口面,背面清根后, 再以埋弧自动焊的焊缝为例加以说明,如图2所 示。这是容器制造中常用的一种典型的组合焊接 方法。当采用分别评定时,由于埋弧自动焊焊缝 金属厚度为5mm,手工电弧焊焊缝金属厚度为 9mm,根据表1要求,手工电弧焊取板厚为10mm 的对接焊缝进行评定(坡口形状尺寸不限 ) , 埋弧 自动焊取板厚为10mm的对接焊缝进行评定(可 采用不开坡口双面自动焊)。它们分别适用的焊 缝金属厚度的有效范围见表4。可见,完全能覆 盖图2所示的相应焊接方法焊缝金属厚度及母材 厚度。当采用组合评定时,其评定试件可取板厚 10mm的对接焊缝试件(图3) ,一面手工电弧焊 图2 典型组合焊接方法 (开坡口面 ) , 背面清根后再埋弧自动焊,其适用 811 化 工 机 械 2005年 w w w . b z f x w . c o m 的焊缝金属厚度有效范围见表5。 表4 分别评定厚度有效范围mm 焊接 方法 试件 厚度 焊缝金 属厚度 母材焊接金属 下限上限下限上限 手工电弧焊101071515不限15 埋弧自动焊101071515不限15 图3 组合评定试件 表5 组合评定厚度有效范围mm 焊接方法试件厚度 焊缝金 属厚度 母材焊缝金属 下限上限下限上限 手工电弧焊 埋弧自动焊 10( 组合 试件) 671515不限15 471515不限15 由表5可知,图3所示的手工电弧焊、 埋弧自 动焊组合焊接方法组合评定合格后,在产品焊缝 中可省略其中的任一种方法、 保留另一种方法。 当省略埋弧自动焊,保留手工电弧焊时,其适用焊 缝金属厚度有效范围为012mm;若省略手工电 弧焊,保留埋弧自动焊时,其适用焊缝金属厚度有 效范围为08mm。也就是说,手工电弧焊焊缝 金属厚度在012mm之间的对接焊缝、 埋弧自动 焊焊缝金属厚度在08mm之间的对接焊缝,若 重要因素与组合评定试件相同,则组合工艺评定 就可分别作为手工电弧焊、 埋弧自动焊的工艺评 定,而无需再对该两种焊接方法单独进行工艺评 定。若产品焊缝中有10mm板对接埋弧自动焊 时,就必须重新进行工艺评定,因为上述组合评定 单独用作埋弧焊时,焊缝金属有效范围不超过 8mm。 3 结束语 组合焊缝的焊接工艺评定,既可采用组合焊 缝试件加对接焊缝试件的评定法,又可单独采用 对接焊缝试件进行评定。组合焊缝若单独采用对 接焊缝试件评定,必须保证评定试件坡口形状、 尺 寸与所评定的接头焊缝相同。由于坡口尺寸有一 定公差,应取坡口角度的最小值、 间隙的最小值、 钝边的最大值来评定。组合焊接方法的焊缝工艺 评定,既可采用将各种工艺或方法组合起来焊接 一个试件进行评定,也可对各种焊接工艺或方法 分别焊接试件进行评定,无论采用哪种方法进行 评定,均须正确确定其适用的有效范围。 (收稿日期: 2004211226,修回日期: 20052012 07) W eld Technology Evaluation of the Assem blyW eld Seam s of Pressure Vessels DU J ianxin ( Lanzhou New W estern V inylon Co Ltd, Lanzhou,730060, Gansu, China ) Abstract The weld technology evaluation of the assembly weld seamswas analyzed with exa