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焊接工艺评定,胜利油建职工培训中心乔虎,中国石化焊接质量检查员培训,一、焊接工艺评定概述在焊接产品制造过程中，产品的焊接工艺是否合理、先进，关系到产品的质量。通过金属焊接性试验或根据有关焊接性能的技术资料，可以制定产品的焊接工艺，然而，这样制定的焊接工艺不能直接用于焊接施工。为了确保产品的质量，在正式焊接施工之前，还必须进行焊接工艺评定。不仅如此，对于已经评定合格并在生产中应用的很成熟的工艺，若因某种原因需要改变一个或一个以上的焊接工艺参数，也需要重新进行焊接工艺评定。世界上许多国家，对于重要的焊接结构都制定了焊接工艺评定标准或法规，我国也制定了一些焊接产品的焊接工艺评定标准，例如特种设备制造安装方面就有NB/T47014-2011承压设备焊接工艺评定、SY/T0452-2012石油天然气金属管道焊接工艺评定、SY/T4103-2006钢质管道焊接及验收（APIStd1104:1999）、GB/T31032-2014钢质管道焊接及验收（APIStd1104:2010）等，这些标准由于是针对不同的工程（产品）或者制定的部门不同，在一些细节上存在一些差异，适用范围也各自不同。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,1基本概念焊接工艺评定是指为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。在NB/T47014-2011标准中，焊接工艺评定是指为使焊接接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊接工艺规程（pWPS）进行验证性试验和结果评价的过程。通过焊接工艺评定应该得到指导生产的焊接工艺，它是制定焊接工艺规程的重要依据。所以凡是重要的焊接结构如锅炉、压力容器、压力管道、桥梁、重要的建筑结构等，在制定焊接工艺规程之前都要进行焊接工艺评定。预焊接工艺规程（pWPS）：为进行焊接工艺评定所拟定焊接的工艺文件。焊接工艺评定报告（PQR）：记载验证性试验及其检验结果，对拟定的预焊接工艺规程进行评价的报告。焊接工艺规程（WPS）：根据合格的焊接工艺评定报告编制的，用于产品施焊的焊接工艺文件。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,2焊接工艺评定的目的1）评价施工单位能否焊出符合有关要求的焊接接头在焊接工艺评定标准中一般都规定：对于焊接工艺评定的试件，要由本单位操作技能熟练的焊接人员施焊，且焊接工艺评定要在本单位进行；同时，要求焊接工艺评定的试验条件必须与产品的实际生产条件相对应，或者符合替代规则，且所使用的焊接设备、仪器处于正常的工作状态。因此，焊接工艺评定在很大程度上能反映出施工单位所具有的施工条件和施工能力。2）验证施焊单位所拟订的焊接工艺是否正确也就是说按照事先所拟订的预焊接工艺规程所焊接的接头是否具有所要求的使用性能。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,3焊接工艺评定试验的特点焊接工艺评定试验是与金属焊接性试验、产品焊接试板试验、焊工操作技能评定试验不相同的试验。1）与金属焊接性试验相比，焊接工艺评定试验具有验证性，而金属焊接性试验具有探索性。2）与产品焊接试板试验相比，焊接工艺评定试验不是在焊接施工过程中进行的，而是在施工之前在做施工准备过程中进行的。而产品焊接试板试验则是在施工过程中进行。3）与焊工操作技能评定试验相比，焊接工艺评定是确定焊件的使用性能，用整套的试验数据说明采用什么焊接工艺才能满足要求。而焊工操作技能评定是考核焊工的操作水平和能否焊出没有超标焊接缺陷焊缝的能力，4）焊接工艺评定只是回答焊接接头的使用性能是否符合设计要求这个问题，不能解决消除应力、减少变形、防止焊接缺陷等许多的焊接质量问题。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,二、焊接工艺评定的一般过程1拟订焊接工艺评定任务书2拟定预焊接工艺规程金属材料的焊接性能是承压设备焊接工艺评定的基础、前提。没有充分掌握材料的焊接性能就很难拟定出正确的焊接工艺，并进行评定。因此焊接工艺评定应以可靠的材料焊接性能为依据，并在产品焊接前完成。预焊接工艺规程应包括以下内容：,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,1）预焊接工艺规程的编号和日期；2）相应的焊接工艺评定报告的编号；3）焊接方法及自动化程度；4）焊接接头形式、有无焊接衬垫及其材料牌号；5）用简图表明被焊工件的坡口、间隙、焊道分布和顺序；6）母材的钢号、分类号；7）母材、焊缝金属的厚度范围，以及管子的直径范围；8）焊接材料的类型、规格和熔敷金属的化学成分；9）焊接位置，立焊的焊接方向；10）焊接预热温度、最高道间温度和焊后热处理规范等；11）每层焊缝的焊接方法、焊接材料的牌号和规格、焊接电流种类、极性和焊接电流范围、电弧电压范围、焊接速度范围、导电嘴至工件的距离、送丝速度范围、喷嘴尺寸及喷嘴与工件角度、保护气体、气体种类、保护气体的成分和流量；12）施焊技术：有无摆动、摆动方法、清根方法、有无锤击等；13）编制人和审批人的签字和日期。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,3焊接试件的准备试件的材质必须与所生产的结构材质相同。（？）试件的下料尺寸应满足试样的要求。4焊接设备及工艺装备的准备5试件的焊接焊接过程中，应有专人做好施焊记录。记录内容主要是：试件名称编号、接头型式、焊接位置、焊道层次、焊接电流、电弧电压、焊接速度或一根焊条焊缝长度与焊接时间等等。施焊记录是现场焊接的原始资料，也是编制焊接工艺评定报告的重要依据，故应妥善保存。6试件的检验包括外观检查和无损检测。7试样的机加工试样的数量、尺寸按相应焊接工艺评定标准的要求执行。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,8试样的性能试验试样的常规力学性能试验包括拉伸、弯曲、冲击。当设计图纸或所执行的施工标准有特殊要求时，还可能进行硬度、高温拉伸、断口、金相、化学分析等试验。各项试验都应有试验报告。9编制焊接工艺评定报告（PQR）焊接工艺评定报告的内容主要有：1）焊接工艺评定报告编号；2）相应的预焊接工艺规程编号；3）焊接方法；4）焊缝形式、坡口形式及尺寸，焊接规范和操作方法；5）工艺试件母材的钢号、分类号、厚度、直径；6）焊接材料的类型、牌号、规格；7）焊接位置；8）预热温度、道间温度；,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,9）焊后热处理温度和保温时间；10）各条焊道实际的焊接参数和施焊技术；11）焊接接头外观和无损探伤的检查结果；12）焊接接头拉伸、弯曲、冲击韧性的试验报告编号和试验结果；13）焊接工艺评定的结论；14）焊工姓名和钢印号；15）编制人和审批人的签字和日期。根据上述内容，各施焊单位可以自行设计一个符合本单位情况的报告表。焊接工艺评定结论为“合格”者，即可将全部评定用资料汇总做为一份完整的评定材料存档保存，供编制焊接工艺规程时应用。如评定结论为“不合格”者，应分析原因，提出改进措施，修改预焊接工艺规程，重新进行评定直到合格。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,三、焊接工艺评定规则1焊接工艺因素为减少焊接工艺评定的数量，制定了焊接工艺评定规则，NB/T47014标准将各种焊接方法中影响焊接接头性能的焊接工艺评定因素划分为通用焊接工艺评定因素和专用焊接工艺评定因素。各种焊接方法通用的焊接工艺评定因素包括：焊接方法及分类，金属材料及分类分组，填充金属及分类，焊后热处理及分类。“各种焊接方法的专用焊接工艺评定因素”，包括：接头、填充金属（除类别以外因素）、焊接位置、预热、后热、气体、电特性、技术措施等。按照这些因素对接头力学性能、弯曲性能及冲击韧性的影响又划分为重要因素、补加因素和次要因素。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,重要因素是指影响焊接接头力学性能和弯曲性能（冲击韧性除外）的焊接工艺评定因素；补加因素是指影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺评定因素；次要因素是指对要求测定的力学性能和弯曲性能无明显影响的焊接工艺评定因素。2评定规则分为通用评定规则和专用评定规则。通用评定规则分为：焊接方法、母材类别、试件厚度与焊件厚度、填充金属类别、焊后热处理类别、焊件厚度有效范围等；专用评定规则分为重要因素、补加因素和次要因素的评定规则。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,（1）各种焊接方法的通用评定规则1）焊接方法的评定规则当改变焊接方法时，需要重新评定。（例如从电弧焊改为氩弧焊，从手工焊改为机械自动焊等都需要重新进行工艺评定）此外，当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法时，可按每种焊接方法分别进行评定或使用两种或两种以上焊接方法焊接试件进行组合评定。2）母材类别和组别的评定规则类别的评定规则（樏柱焊、摩擦焊除外）a)母材类别号改变，需要重新进行焊接工艺评定；b)等离子弧焊使用填充焊丝工艺，对Fe-1Fe-5A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，适用于该类别与低类别号母材相焊；,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,c)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Fe-1Fe-5A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，适用于该高类别号母材与低类别母材相焊；（释义：例如我们有Fe-4类钢12Cr1MoV的工艺评定，焊丝：TIG-R31焊条：R317，当现场出现12Cr1MoV与低碳钢的焊接时，我们就可能用这个工艺评定来支持它的焊接）d)除b)、c)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接工艺评定；e)当规定对热影响区进行冲击试验时，两类（组）别号母材之间相焊，所拟定的预焊接工艺规程，与他们各自相焊评定合格的焊接工艺相同，则这两类（组）别号母材之间相焊，不需要重新进行焊接工艺评定。两类（组）别号母材之间相焊，经评定合格的焊接工艺，也适用于这两类（组）别母材各自相焊。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,组别的评定规则（螺柱焊、摩擦焊除外）a)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；b)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；c)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别号母材相焊；d)组别号为Fe-1-2的母材评定合格的焊接工艺，适用于组别号为Fe-1-1的母材。（例如：16Mn用J507焊的工艺评定可以用来焊20#，完全是可以的，但从经济方面来考虑就不会这样焊，单独从焊接性能方面是完全可以的。）,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,2019/12/13,16,可编辑,3）填充金属的评定规则下列情况，需重新进行焊接工艺评定a)变更填充金属类别号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类别母材时，可不需要重新进行焊接工艺评定。b)埋弧焊、熔化极气体保护焊和等离子弧焊的焊缝金属合金含量，若主要取决于附加填充金属时，当焊接工艺改变引起焊缝金属中重要合金元素成分超出评定范围；c)埋弧焊、熔化极气体保护焊时，增加、取消附加填充金属或改变其体积超过10%。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,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EXX10，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）。Fe-1类钢材埋弧多层焊时，改变焊剂类型（中性焊剂、活性焊剂）需要重新进行焊接工艺评定。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,4）焊后热处理的评定规则焊后热处理的目的是为了降低焊接残余应力，或者改善接头的组织和性能。当焊后热处理类别改变了，焊接接头的组织和性能随之发生变化，因此需要重新评定焊接工艺。改变焊后热处理类别，需要重新进行焊接工艺评定；除气焊、螺柱电弧焊、摩擦焊外，当规定进行冲击试验时，焊后热处理的保温温度或保温时间范围（释义：指的是原有工艺评定，25mm厚的母材，热处理时间是1.5小时，用于指导下次同种类母材的焊接，想把热处理时间改为1小时，这时就得重新做工艺评定，否则就按原有1.5小时进行热处理）改变后要重新进行焊接工艺评定。试件的焊后热处理应与焊件制造过程中的焊后热处理基本相同，低于下转变温度进行焊后热处理时试件保温时间不得少于焊件在制造过程中累计保温时间的80%。（释义：指最好不要低于母材热处理时间的80%）,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,5）试件厚度与焊件厚度的评定规则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，按表7和表8的规定；用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、气电立焊等焊接方法完成的试件，当规定进行冲击试验时，焊接工艺评定合格后，若T6mm时，适用于焊件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；T6mm时，适用于焊件母材厚度的最小值为T/2；如果试件经高于上转变温度的焊后热处理或奥氏体材料经焊后固溶处理时，仍按表7或表8规定执行。当厚度大的母材焊件属于表9所列的情况时，评定合格的焊接工艺适用于焊件母材厚度的有效范围最大值按表9规定。当试件符合表10所列的焊接条件时，评定合格的焊接工艺适用于焊件母材厚度的有效范围最大值按表10规定。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。,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,表7对接焊缝试件厚度与焊件厚度规定（试件进行拉伸试验和横向弯曲试验）单位为（mm),焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,表8对接焊缝试件厚度与焊件厚度规定（试件进行拉伸试验和纵向弯曲试验）单位为（mm),焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,表9焊件在所列条件时试件母材厚度与焊件母材厚度规定单位为（mm),焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,表10试件在所列焊接条件时试件厚度与焊件厚度规定单位为（mm),焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,（2）各种焊接方法的专用评定规则当变更任何重要因素时，都需要重新进行焊接工艺评定。当增加或变更任何一个补加因素时，则可按增加或变更的补加因素，增焊冲击韧性用试件进行试验。当增加或变更次要因素时，不需要重新评定，重新编制预焊接工艺规程。（3）评定方法试件形式：试件分的板状与管状两种，管状指管道和环。a)试件形式示意如图1。摩擦焊试件接头形状应与产品规定一致；b)评定对接焊缝预焊接工艺规程时，采用对接焊缝试件，对接焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于焊件中的对接焊缝和角焊缝。评定非受压角焊缝预焊接工艺规程时，可仅采用角焊缝试件（有局限性，一般不采用）,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,焊接工艺评定,中石化胜利油建职工培训中心,板状对接焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于管状焊件的对接焊缝，反之亦可。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。当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法或重要因素、补加因素不同的焊接工艺时，可按两种焊接方法（或焊接工艺）分别进行评定；亦可使用两种或两种以上焊接方法（或焊接工艺）焊接试件，进行组合评定。组合评定合格的焊接工艺用于焊件时，可以采用其中一种或几种焊接方法（或焊接工艺），但应保证其重要因素、补加因素不变。只需要其中任一种焊接方法（或焊接工艺）所评定的试件母材厚度，来确定组合评定试件适用于焊件母材的厚度有效范围。例如我们的PQR作的是GTAW+SMAW焊接方法，当指导现场焊接时，我们可以作一份GTAW的WPS，也可以作一份指导钢结构或者储罐（塔）等的SMAW的WPS。相反情况，