压力容器检验师考试焊接评定课件.pdf

LOGOLOGO Company name 上海市特种设备监督检验技术研究院 顾福明 工学博士 教授级高工,国家高级安全评价师,AWS焊接检验师,国际焊接工程师 电话EMAIL:gufuming1000 焊接评定焊接评定 主要内容主要内容 一焊接工艺评定 二焊工资格评定 一、焊接工艺评定 焊接工艺评定的目的焊接工艺评定的目的 焊接工艺评定程序焊接工艺评定程序 焊接工艺评定的判定准则（替代准则）焊接工艺评定的判定准则（替代准则） 焊接工艺评定的试验焊接工艺评定的试验 焊接工艺评定报告焊接工艺评定报告(PQR)和焊接工艺指导书和焊接工艺指导书 (WPS) NB47014-2011 承压设备焊接工艺评定承压设备焊接工艺评定 在在JB 4708JB 4708钢制压力容器焊接工艺评定钢制压力容器焊接工艺评定的基础上修订完成的基础上修订完成 适用范围从压力容器扩大到锅炉、压力容器和压力管道适用范围从压力容器扩大到锅炉、压力容器和压力管道 原来锅炉、压力容器和压力管道的工艺评定很多，现在只有一个原来锅炉、压力容器和压力管道的工艺评定很多，现在只有一个 蒸汽锅炉安全技术监察规程蒸汽锅炉安全技术监察规程附录附录焊接工艺评定焊接工艺评定 JB 4708JB 4708钢制压力容器焊接工艺评定钢制压力容器焊接工艺评定 GB 151GB 151附录附录B B换热管与管板接头的焊接工艺评定换热管与管板接头的焊接工艺评定 JB/T 4734JB/T 4734附录附录B B铝容器焊接工艺评定铝容器焊接工艺评定 JB/T 4745JB/T 4745附录附录B B钛容器焊接工艺评定钛容器焊接工艺评定 GB 50236GB 50236现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范 SY/T 0452SY/T 0452石油天然气金属管道焊接工艺评定石油天然气金属管道焊接工艺评定 DL/T 868DL/T 868焊接工艺评定规程焊接工艺评定规程 石化行业石化行业石油化工工程焊接工艺评定石油化工工程焊接工艺评定 焊接工艺评定焊接工艺评定 评定过程中第一个步骤是焊接工艺的完善，这必须在 焊工资格评定及产品焊接以前完成，一般情况下，进 行焊接工艺评定是显示以下各项的匹配性： 1. 母材 2焊接或钎焊填充金属 3焊接工艺 4技术措施 还必须注意到工艺评定中没有对评定试验焊工的技能 水平提出要求。许多规范认为进行工艺评定对施焊的 焊工自动进行评定，但是有的规范工艺评定并不用于 判定焊工的能力。 国际上焊接工艺评定的三个途径： 方法 I：标准模型评定试验 方法II：工艺评定试验 方法III：免除评定的接头工艺 美国焊接学会AWS D1.1“钢结构焊接规范”中。 许多工艺都可以免除评定，在焊接领域是独一 无二的。 免除评定焊接接头为单面V型坡口对接焊缝，单面焊接，根部加金属衬 垫材料。表中数据显示，根据不同的焊接方法、厚度及焊接位置，对于 规定的焊接方法，根部的间隙可随坡口角度变化。如SMAW工艺，根部 间隙及坡口角度的组合有三种选择：根部间隙1/4英寸45坡口角度， 根部间隙38英寸-30坡口角度，根部间隙12英寸-20坡口角度。 在表格右上角插入注明根部间隙及坡口角度的公差的表,为“零件图用”、 “装配图用”。 1 焊接工艺评定目的 （1）材料焊接性）材料焊接性 工艺焊接性工艺焊接性 使用焊接性使用焊接性 （2）焊接性能与焊接工艺评定的关系）焊接性能与焊接工艺评定的关系 其解决的问题不同其解决的问题不同 焊接性能是基础和前提焊接性能是基础和前提 进行焊接工艺评定前不一定做焊接性能试验进行焊接工艺评定前不一定做焊接性能试验 焊接工艺评定不允许从外单位“输入”（包括焊工）焊接工艺评定不允许从外单位“输入”（包括焊工） 4.3 （3）焊接工艺评定的目的（功能）焊接工艺评定的目的（功能） 验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性，验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性，3.1 评定施焊单位焊制焊接接头的使用性能符合设计要求的能力。评定施焊单位焊制焊接接头的使用性能符合设计要求的能力。 需要工艺评定的焊缝需要工艺评定的焊缝 （1）受压元件焊缝。）受压元件焊缝。 （2）与受压元件相焊的焊缝。）与受压元件相焊的焊缝。 （3）上述焊缝的定位焊缝。）上述焊缝的定位焊缝。 （4）受压元件母材表面堆焊、补焊。）受压元件母材表面堆焊、补焊。 2 焊接工艺评定程序 焊接 工艺 评定 立项 编制 焊接 工艺 评定 指导 书 焊接 试件 试件 理化 检验 编制 焊接 工艺 评定 报告 编制焊接工艺规 程 3 焊接工艺评定的判定规则（替代准则） （1）国内外工艺评定的替代特点）国内外工艺评定的替代特点 ASME和和NB47014-2011的焊接工艺因素概念的焊接工艺因素概念 重要因素重要因素：影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能。当变更任何一个：影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能。当变更任何一个 重要因素是都需要重新评定焊接工艺。重要因素是都需要重新评定焊接工艺。6.2.1 补加因素补加因素：影响焊接接头冲击韧性。当变更时，可按增加或变更：影响焊接接头冲击韧性。当变更时，可按增加或变更 的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验。的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验。6.2.2 次要因素次要因素：对要求测定的力学性能无明显影响。当变更时，不需：对要求测定的力学性能无明显影响。当变更时，不需 要重新评定焊接工艺，但需重新编制焊接工艺指导书。要重新评定焊接工艺，但需重新编制焊接工艺指导书。6.2.3 AWS一个主要的区别就是：产品焊缝的每一焊 接位置都必须进行工艺评定。 ASME和API都使用了焊接工艺评定试验。 ASME第九卷“焊接及钎焊评定”涉及到压力 容器和管路制造中的焊接和钎焊评定。 API 1104“管路及相关设施的焊接标准”主要 被美国管道工业在焊接工艺评定和焊工资格评 定时使用。 在ASME和API 1104的体系中都确定了一些基本变素。 一旦超出了这些规定的极限，就必须开展另一种工艺 评定。这些基本变素包括焊接方法、焊接参数、母材 类型、母材厚度、填充金属类型及尺寸、焊接工艺措 施等。 在ASME体系中，这些基本变素必须写入焊接工艺规 程（WPS）中，必须注明每一变量的范围。因为如果 超出了各个基本变素的极限范围，可能需要进行大量 的评定试验以确保完全覆盖。试验条件记录于另一份 文件工艺评定报告（PQR）。因此，一份PQR可 能对应着一系列的WPS文件，或反之。 ASME工艺评定中有板材和管子两种形状的试 件。在API中试件总是管子。 焊接后按照规范要求截取试样和进行破坏性试 验以判定是否合格 在ASME体系中，平焊位置的工艺评定可以覆 盖所有位置的评定， API则规定按工作的不同要求，工艺评定的位 置为固定或旋转，或是两者均做。但是，这二 个位置的任何一个的评定不能覆盖另个位置。 （2）焊缝试件分类）焊缝试件分类 板材对接焊缝适用于管材对接焊缝，反之亦然；板材对接焊缝适用于管材对接焊缝，反之亦然；6.3.2 管板角接焊缝适用于板材角接焊缝，反之亦然；管板角接焊缝适用于板材角接焊缝，反之亦然；6.3.2 对接焊缝适用于角接焊缝。对接焊缝适用于角接焊缝。6.3.1.2 任一角焊缝试件评定合格的焊接工艺，任一角焊缝试件评定合格的焊接工艺， 适用于所有形式的焊件角焊缝。适用于所有形式的焊件角焊缝。6.3.2 （3）焊接方法）焊接方法 改变焊接方法，需重新评定。改变焊接方法，需重新评定。 焊接方法的类别为焊接方法的类别为:气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、 熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊(含药芯焊丝电弧焊含药芯焊丝电弧焊)、电渣焊、等离子弧焊、摩擦、电渣焊、等离子弧焊、摩擦 焊、气电立焊和螺柱电弧焊。焊、气电立焊和螺柱电弧焊。 （4）焊接因素：接头（坡口），）焊接因素：接头（坡口）， 焊接材料（填充材料），焊接材料（填充材料）， 预热和后热，预热和后热， 气体，气体， 电特性，电特性， 技术措施，技术措施， 焊接位置焊接位置 LOGOLOGO Company name 试件焊接位置及代号 位置 参考图 焊缝倾角，（） 焊缝面转角， （） 平焊缝 A 015 150120 横焊缝 B 015 80150 210280 仰焊缝 C 080 080 280360 立焊缝 D E 1580 8090 80280 0360 （5）焊接位置）焊接位置 焊接位置改变：焊接位置改变： 由立向下改为立向上属补加因素（冲击）由立向下改为立向上属补加因素（冲击） 其他位置改变，为次要因素其他位置改变，为次要因素 增加或取消单面焊的钢垫板或焊接衬垫，为次要因素增加或取消单面焊的钢垫板或焊接衬垫，为次要因素 焊接工艺评定的目的在于评定出合格的工艺，焊接接头的使用性焊接工艺评定的目的在于评定出合格的工艺，焊接接头的使用性 能要符合要求；能要符合要求； 焊工考核的目的在于考出合格的焊工，按照已评定合格的焊接工焊工考核的目的在于考出合格的焊工，按照已评定合格的焊接工 艺能够焊出没有超标缺陷的焊缝。艺能够焊出没有超标缺陷的焊缝。 （6）母材）母材 类别的评定规则类别的评定规则 1:母材类别号改变，需要重新进行焊接工艺评定母材类别号改变，需要重新进行焊接工艺评定; 2:等离子弧焊使用填丝工艺，对等离子弧焊使用填丝工艺，对Fe-1Fe-5A类别母材进行类别母材进行 焊接工艺评定时，高类别号母材相焊评定合格的焊接工艺，焊接工艺评定时，高类别号母材相焊评定合格的焊接工艺， 适用于该高类别号母材与低类别号母材相焊适用于该高类别号母材与低类别号母材相焊; 3:采用焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊或钨极气采用焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊或钨极气 体保护焊，对体保护焊，对Fe-1Fe-5A类别母材进行焊接工艺评定时，类别母材进行焊接工艺评定时， 高类别号母材相焊评定合格的焊接工艺，适用于该高类别高类别号母材相焊评定合格的焊接工艺，适用于该高类别 号母材与低类别号母材相焊号母材与低类别号母材相焊; 4:除上述除上述2,3外，当不同类别号的母材相焊时，即使母材各外，当不同类别号的母材相焊时，即使母材各 自的焊接工艺都已评定合格，其焊接接头仍需重新进行焊自的焊接工艺都已评定合格，其焊接接头仍需重新进行焊 接工艺评定接工艺评定; 5:当规定对热影响区进行冲击试验时，两类当规定对热影响区进行冲击试验时，两类(组组)别号母材别号母材 之间相焊，所拟定的预焊接工艺规程，与他们各自相焊评之间相焊，所拟定的预焊接工艺规程，与他们各自相焊评 定合格的焊接工艺相同，则这两类定合格的焊接工艺相同，则这两类(组组)别号母材之间相焊，别号母材之间相焊， 不需要重新进行焊接下艺评定不需要重新进行焊接下艺评定 两类两类(组组)别号母材之问相焊，经评定合格的焊接工艺，别号母材之问相焊，经评定合格的焊接工艺， 也适合于这两类也适合于这两类(组组)别号母材各自相焊别号母材各自相焊 组别评定规则组别评定规则: 除下述规定外，母材组别号改变时，需重除下述规定外，母材组别号改变时，需重 新进行焊接工艺评定新进行焊接工艺评定: 某一母材评定合格的焊接工艺，适用于同某一母材评定合格的焊接工艺，适用于同 类别号同组别号的其他母材类别号同组别号的其他母材; 在同类别号中，高组别号母材评定合格的在同类别号中，高组别号母材评定合格的 焊接工艺，适用于该高组别号母材与低组焊接工艺，适用于该高组别号母材与低组 别号母材相焊别号母材相焊; 组别号为组别号为Fe-1 -2的母材评定合格的焊接工的母材评定合格的焊接工 艺，适用于组别号为艺，适用于组别号为Fe-1-1的母材。的母材。 （7）焊接材料）焊接材料 填充金属的评定规则 1.变更填充金属类别号，需重新进行焊接丁艺评定。 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，可不需重新 进行焊接工艺评定: 2. 在同一类别填充金属中，当规定进行冲击试验时， 下列情况为补加因素: a)用非低氢型药皮焊条代替低氢型(含Exxl0, Exx11) 药皮焊条; b)当用冲击试验合格指标较低的填充金属替代较高 的填充金属(若冲击试验合格指标较低时 仍可符合本 标准或设计文件规定的除外) （8）热处理 改变热处理类别，重新评定改变热处理类别，重新评定. 类别号为类别号为Fe-1、Fe-3、Fe-4、Fe-5A、Fe-5 B、Fe-5 C、Fe- 6、Fe-9B、Fe-101、Fe一一10H材料的热处理类别材料的热处理类别: 不进行不进行 低于下转变温度低于下转变温度 高于上转变温度高于上转变温度 先在高于上转变，再在低于下转变温度先在高于上转变，再在低于下转变温度 在上下转变温度之间在上下转变温度之间 其他材料的热处理类别：其他材料的热处理类别： 不进行焊后热处理不进行焊后热处理 在规定的温度范围内热处理在规定的温度范围内热处理 （9）试件的厚度 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于焊件厚度的有效范围 试件的焊接条件的厚度范围 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺用 于焊件角焊缝时，焊件厚度的有效范 围不限; 角焊缝试件评定合格的焊接工艺用于 非受压焊件角焊缝时，焊件厚度的有 效范围不限 4 焊接工艺评定试验 试验项目：外观检查，无损检测，力学性能和弯曲性能试验，金相试验项目：外观检查，无损检测，力学性能和弯曲性能试验，金相 检验（宏观）检验（宏观） 注：注：*可以用可以用4个侧弯试样代替个侧弯试样代替2个面弯和个面弯和2个背弯试样个背弯试样 制取试样允许避开试件上的缺陷制取试样允许避开试件上的缺陷 试样去除焊缝余高前允许进行冷校平试样去除焊缝余高前允许进行冷校平 试件厚度试件厚度 试验项目和取样数量试验项目和取样数量 拉伸试拉伸试 验验 弯曲试验弯曲试验 冲击试验冲击试验 拉伸拉伸 面弯面弯 背弯背弯 侧弯侧弯 焊缝焊缝 热影响区热影响区 T1.5 2 2 2 1.5T1.5T10 2 2 2 3 3 10T10T20 2 2 2 * 3 3 T20T20 2 4 3 3 弯曲试验：弯曲试验： 合格指标：合格指标：其拉伸面上沿任何方向不得有单条长度大于其拉伸面上沿任何方向不得有单条长度大于 3mm的裂的裂 纹或缺陷，试样的棱角开裂不计，但由夹渣或其他缺陷引起的棱纹或缺陷，试样的棱角开裂不计，但由夹渣或其他缺陷引起的棱 角开裂应计入。角开裂应计入。 冲击试验：冲击试验： 冲击试验只有在规定时才需进行. 冲击试样取样部位 进行附加的试验来评估焊缝的其它性能,这些试验为： 冲击试验、硬度试验、化学试验及特殊的应用条件试 验(例：耐腐蚀和耐磨损试验)。作为检验师，可能涉及 试验结果的评定及实际试验操作。也许检验师在评定 过程中进行的最重要的工作就是仔细地监控焊接过程， 以确保依照工艺进行焊接。 焊接工艺评定的最后一种方式就是使用模拟试验。这 种方法有时使用于复杂的焊件外形，例如高度拘束和 焊接接头难以靠近有可能引起焊接问题，所以只能通 过在模拟接头上使用试验焊缝来回答这些问题。 模拟试验可以单独试验或与其它常用评定试验结合使 用。这些试验对制造商很有益。这些有价值的经验能 够通过试验得到，远胜于在实际生产中调整工艺 WPS PQR 二、焊工资格考试二、焊工资格考试 焊工考试内容和方法焊工考试内容和方法 焊工考试试验及评定焊工考试试验及评定 焊工资格管理焊工资格管理 焊工考试记录表焊工考试记录表 焊接工艺评定后，如果焊工不按该工艺进行资格 认可，还是无法在生产中使用。进行焊工资格评 定试验以确定是否每位焊工都有熟练的技能并使 用这些工艺生产出满意的焊缝。 焊接工艺评定关心的是材料与工艺的匹配性。 焊工资格评定也有一些基本变素，包括焊接位置、 接头型式、焊条类型及尺寸、焊接方法、母材类 型、母材厚度及某些工艺措施。这些变量直接与 焊工的能力有关。 规范一般都规定了这些变量的限值。 TSG Z6002-2010特种设备焊接作业人员考特种设备焊接作业人员考 核细则核细则, ,范围范围 承压类设备的受压元件焊缝、与受压元件相承压类设备的受压元件焊缝、与受压元件相 焊的焊缝、受压元件母材表面堆焊；焊的焊缝、受压元件母材表面堆焊； 机电类设备的主要受力构件焊缝、与主要受机电类设备的主要受力构件焊缝、与主要受 力构件相焊的焊缝力构件相焊的焊缝; 熔入前两项焊缝内的定位焊缝熔入前两项焊缝内的定位焊缝 1 焊工考核内容和方法焊工考核内容和方法 （1）考核内容：基本知识考试，）考核内容：基本知识考试， 焊接操作技能考试焊接操作技能考试 （2）焊接操作技能考试）焊接操作技能考试 手工焊焊工，焊机操作工手工焊焊工，焊机操作工 焊接方法，母材，焊接材料，焊接方法，母材，焊接材料， 试件形式和位置，焊接要素试件形式和位置，焊接要素 （3）焊接方法）焊接方法 焊接方法焊接方法 代号代号 焊条电弧焊焊条电弧焊 SMAWSMAW 气焊气焊 OFWOFW 钨极气体保护焊钨极气体保护焊 GTAWGTAW 熔化极气体保护熔化极气体保护 电弧焊电弧焊 GMAWGMAW（含药芯焊（含药芯焊 丝电弧焊丝电弧焊FCAWFCAW） 埋弧焊埋弧焊 SAWSAW 电渣焊电渣焊 ESWESW 等离子弧焊等离子弧焊 PAWPAW 气电立焊气电立焊 EGWEGW 摩擦焊摩擦焊 FRWFRW 螺柱电弧焊螺柱电弧焊 SWSW （4）母材）母材 钢钢,手工焊：手工焊：、类，高可代低；类，高可代低； 铜和铜合金铜和铜合金:同类别可代同类别可代 镍和镍合金镍和镍合金:同类别可代同类别可代,试件母材可以用奥氏体不锈钢代替试件母材可以用奥氏体不锈钢代替 铝和铝合金铝和铝合金:同类别可代同类别可代 钛和钛合金钛和钛合金:同类别可代同类别可代 （5）焊接材料：焊条分类，钢焊丝不分类）焊接材料：焊条分类，钢焊丝不分类,其他材料焊丝分类其他材料焊丝分类,钢焊条的替代复钢焊条的替代复 杂杂,铜及铜合金的焊条焊丝覆盖范围窄铜及铜合金的焊条焊丝覆盖范围窄 （6）试件形式和）试件形式和 位置位置 试件焊接位置及代号 试件位置适用范围试件位置适用范围 试件厚度适用范围试件厚度适用范围 试件管径适用范围试件管径适用范围 管板角接头试件管板角接头试件 管材角焊缝试件管材角焊缝试件 （7）焊接要素）焊接要素 2 焊工考核试验及评定焊工考核试验及评定 试验项目：试验项目： 外观，射线，弯曲试验，断口检验，金相检验外观，射线，弯曲试验，断口检验，金相检验 弯曲试验：不允许避开缺陷取样；弯曲试验：不允许避开缺陷取样； 单个试样试验不合格，允许再取一个样复验单个试样试验不合格，允许再取一个样复验 3 焊工资格管理焊工资格管理 （1）项目代号）项目代号 手工焊焊工：方法钢号试件厚度