企业培训_焊接检验及评定概述

AmericanWeldingSociety AWS第五单元焊接检验及评定介绍图纸规范标准技术要求材料控制合金钢的识别焊接工艺评定及焊工评定总结关键术语及定义 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 介绍焊接检验工作要求检验员了解信息或者通过各种途径获取各种信息 尽管不同行业的焊接检验工作可能在许多方面都是相似的 但是每项工作都有自己独特的要求 所有的焊缝都必须是完好无缺 这句简单的文字不能够足以评判焊缝的质量 检验员还经常评估除了焊接质量以外的其他方面的制造 不同的材料用在不同焊接结构上会影响整体的质量 如果没有设计人员或焊接工程师提供的有关焊缝质量的信息 焊接检验员就不能准确评判焊接产品 另外 焊接检验员还必须知道何时以及怎样来评判焊接质量 为了满足这些要求 必须提供给设计人员 焊接工程师及焊接检验师许多文件资料以说明何物 何时 何地以及如何检验 这些资料也包括验收准则 这些验收准则根据应用以不同的形式存在 焊接检验师使用的文件中可能包括图纸 规范 标准及技术要求 合同文件或采购单可能反映工作中将使用以上哪些文件 如果不止一项技术要求或规范被指定使用 则必须联合使用这些规范和技术要求 技术要求可能对规范或标准有所增补或修改 焊接检验师如果有机会在工作开始前去了解所有的相关文件是必要的 这些焊前准备工作给即将进行的检验工作提供了重要信息 通过这些文件 焊接检验师可以得到一些信息 其中包括以下几个方面 部件尺寸及几何形状使用的母材及填充金属停止点要求加工细节工艺无损检验规程检验范围接收 拒收准则人员评定要求工艺评定及焊工评定材料控制要求 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 5 1图纸图纸 即用图的形式详细地描述产品的部件及结构 焊接检验师必须审核图纸尺寸 公差 标注 焊缝 焊接细则以及相关文件 从中知晓部件尺寸及形状 图纸能够帮助检验师理解构件的装配 另外 图纸还能有助于确定产品制造中的问题 蓝图尺寸有两个基本功能 提供部件制造所需的尺寸 辨别每个构件上各零件的安装位置尺寸以不同的方式在图纸上标注 不同方式的选用根据每个物体的形状和尺寸而定 方位的指定则使用一根引出线和一根箭头 尺寸本身的位置根据可用空间的大小 在工作中 你会经常遇到英寸和英寸的小数表示 世界已发展成一个各个国家的商品和服务的大市场 因此要求检验师使用公制尺寸 目前 许多公司国际商务交流中在图纸上使用两种尺寸体系 这样制造的部件不仅可以使用U S 单位体系 常规 而且可以使用SI单位体系 国际单位体系 使用两种单位时 优先使用U S 常规单位体系 然后在后面或下面并在括号里使用SI体系标注 1 1 2in 38 1mm 或1 50in 38 1mm 有些公司还会在图纸的左上角放置一个图表表示SI相等数值 这样可以帮助工人开始 考虑公制 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 图纸上显示的另外一条重要信息就是公差 公差即部件设计尺寸变量允许的总范围 公差表示的三种方法如下 见图5 1 极限值之间的一个变量 2 设计尺寸后的公差 3 只标注一个值的时候 另一值假定为0公差也适用于其他图形 如孔 槽 缺口表面及焊缝等的定位尺寸 一般说来公差的大小要切合实际 考虑其它因素以减少生产费用 公差可能是非常具体的并且已经给定了相应的值 公差标注也可能是一注解或包括在图纸标题中 除了特殊标注外 图纸上的普通公差适用于所有尺寸 焊缝尺寸检验时 公差给予焊接检验师一定的接收 拒收范围 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 图纸注释提供一些说明及其它信息 这些注解不仅给图纸提供了一些补充说明 还给标题栏 材料清单提供补充信息 见图5 2 这些释注可以减少图纸面上的信息重复 如需钻孔的尺寸 使用的紧固件 机加工的操作 检验要求等 当标注太多 如大型结构件及建筑图纸 这些注释要打印成单独的几页并包括在整套图纸或在合同文件中 这就是焊接检验师为什么要审核合同文件的原因之一 有时也指 技术文件包 根据蓝图运用 注释可分类为通用的 局部的以及规程 技术条件 通用注释适用于整套图纸 一般位于标题栏的上方或左方 如果图纸区域的通用标注有特例 标注后面会注上 特殊注明除外 这些特例用局部标注标于图纸上 局部或特殊类型的注释只用于一定的图形或区域的尺寸标注 标注在附近位置 使用一箭头 光箭头和引出线 指向所注释的图形或区域 局部注释也可以注于图纸或材料清单上 在等边三角形里面注上注释号 一般看成一面 小旗 作为局部注释的技术要求表示需要的材料 使用的焊接工艺 焊条的类型及尺寸 当一技术要求只针对单一图形 那么必须靠近图形 当技术要求是通用的并适用所有或几个不同图形时 那么技术要求要置于图纸规定的区域 并包括在技术规范或合同文件中 术语 技术要求 常常置于资料包首页以阐明本图纸是一套特殊图纸 或者表示该工程的详细说明文件 但是对于材料 没必要使用技术要求明这一术语 但必须逐一列出有关明细项目 后文将会进一步阐述 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 图纸或其他文件中的焊接细节包括位置 长度 焊缝尺寸 接头形式 材料清单 无损检验的技术要求以及特殊工艺要求 一些材料要求特殊的工艺 如 预热 任何焊接开始前 焊接检验师要能够认识到这一点 有些文件规定制造过程中的 停止点 制造过程中的 停止点 是特定的 预先安排的步骤 以进行阶段检验 焊接检验师必须进行检验或控制 只有在检验合格后 制造工作才能继续进行 焊接检验师可以选择安排一些停止点 这些停止点也可以在工作技术要求上标注 加工细节必须在信息包中加以注明 梁的拱度 所用油漆对焊缝有无特殊要求 这些都是焊接检验师必须格外注意的 焊接检验师必须意识到这些细节 这样就可以进行监控及最终审核结果 焊接检验师必须要清楚地了解焊接工艺规程 如果焊接检验师了解使用的焊接工艺及材料 则可以对可能发生的问题以及防止这些问题的发生提出建议 焊接前 检验员必须对焊接工艺进行审核 确保是否覆盖了材料 厚度和工艺 这些规程将指出焊接过程中必须控制的一些重要环节以便得到合格的焊缝 另外一种加工细节包括在规程中说明成形焊缝的无损检验 无损检验技术要求必须附加一些信息 包括使用的方式 试验规程 位置 试验范围及适用的接收 拒收技术要求 这些文件还要给焊接检验师提供目视检验的要求 并提供目视检验的范围 这些文件还规定了是连续检验还是抽样检验 另外还必须随附一些和质量要求有关的说明文件 包括详细的接收及拒收标准 这些信息的最后一方面和进行工作人员的资质有关 对于从事焊接 目视检验及无损检验的人员有一些特殊的要求 焊接检验师进行必须积极地参与焊工资格审查及焊工资格评定试验 焊接检验师必须掌握资格审查及焊工资格评定测试的要求 有些合同规定了从事焊缝目视检验及无损检验人员的评定等级 此时 必须有资料来证实检验人员的评定等级 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 以上可见 各种资料文件里面有各种信息 焊接检验师应及时得到这些信息以便进行有效的检验 有经验的焊接检验师可以识别哪些地方可能产生装配问题 若能及早地发现 可以避免一些潜在的问题 如果在制造过程中问题发现得早 就可避免很多潜在的问题 如果由有经验的检验师审核这些关键步骤 一些费用昂贵的错误可能可以避免 在这里我们仅限于讨论如何处理焊接质量文件中某些信息 我们将详细的阐述这些文件 工作中 焊接检验员很可能要参考这些文件 审核三种基本文件 规范 标准和技术要求 这并不是说明与焊接检验师有关的文件就此三种 每位检验师要负责审核和检验项目有关的所有文件 另外 必须熟悉本文描述的所有检验要求和检验方式 回顾本教材的第一单元 焊接检验师必须拥有丰富的图纸 规范及标准知识 这并不是说焊接检验师必须记住这些图纸的内容 但是 检验师必须非常熟悉这些文件以及时安排适当的检验 所有文件必须可得 以便问题产生时查询使用 焊接检验师必须熟悉指定工作的有关文件 对其它文件基本了解也是非常有益的 这对解释某些情况非常有帮助 以上提到的标准 技术要求及规范可以解答不同行业的问题 下文将逐个讨论规范 标准及技术要求 以下许多组织是负责文件资料的编写及其版本的修改 包括但不仅限于以下组织 美国焊接协会 AWS 美国机械工程师协会 ASME 美国国家标准协会 ANSI 美国石油协会 API 美国船检局 ABS 运输部 DOT 军事部门 陆军 海军等 其他政府机构 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 5 2规范首先讨论的是规范 可以定义为 供国家 城市等参照的法规 城市或州裁决建一建筑时 常常要符合 建筑规范 因为规范具有法律地位 所以一般被视为是强制性的 因此 规范中 必须 要 这类词常常见到 每个规范都有其自身的条件和要求 通常还包括有关的评判方法 焊接检验师经常根据规范进行检验 AWS和ASME等组织将这些规范的有关领域加以发展 AWS已经出版了九个规范 最新 每个规范涉及到焊接应用的不同行业 AWS规范AWSD1 1钢结构焊接规范 钢AWSD1 2钢结构焊接规范 铝AWSD1 3钢结构焊接规范 薄板AWSD1 4钢结构焊接规范 钢的加强AWSD1 5桥梁焊接规范AWSD1 6薄板焊接规范等等 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 因此 根据焊接型式的不同 在以上的规范中选择一个或多个作为焊缝的质量要求 ASME也已经出版了一些压力管道及容器规范 其中两项 ASMEB31 1 动力管道及B31 3 工艺管道 详细阐述了两种类型的压力管道的要求 当这两项规范前带上ANSI命名时 实际上它们已经被ASME完善 ASME同样也编写并完善了压力容器设计及制造的一系列规范 根据容器的不同运用 ASME包括一整套11个独立的卷 这11个部分为 ASME规范章节第一卷动力锅炉第二卷材料第三卷NCA 第一册和第二册总要求第四卷采暖锅炉第五卷无损检验第六卷采暖锅炉维护及运行推荐规范第七卷动力锅炉维护推荐规范第八卷压力容器 第一册 第二册和第三册第九卷焊接及钎焊评定第十卷玻璃纤维增强塑料压力容器第十一卷核动力厂检验规则 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 除了ASME规范第十一卷所列章节 许多卷还有分册 焊接检验师要参考ASME规范的分卷分册 例如 在碳钢的制造篇 压力容器需参照以下几卷 第二卷A篇 铁基材料技术条件第二卷B篇 非铁基材料技术条件第二卷C篇 焊条及填充金属技术条件第二卷D篇 特性第五卷无损检验第八卷压力容器建造规范 第一册 第二册和第三册第九卷焊接及钎焊评定因为有如此多的章节可供查阅 焊接检验师要知道每条具体信息的出处 如 ASME第二卷 C篇等同于AWS填充金属技术条件 ASME几乎整体采用AWS技术条件 如果焊接检验师某一部分很精通 则只需查阅标题 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 5 3标准本文涉及的下一种文件类型即标准 词典上如此描述 标准是一种准则或基准 用于测量比较或决定事物的容量 数量 内容 范围 价值 质量等 一项标准被视为一套独立的资料 但是 标准一词也适用于许多形式的资料 包括 规范和技术要求 其它形式的资料也可认为是标准 如术语 各种图示符号 分类及一些条款的定义 有些标准是强制性的 就是说这些资料是绝对要求遵循的 这类标准精准 清晰 象法律 法规一样 因此 焊接检验师必须根据标准的内容作出裁决 这类强制性标准中使用 必须 等词句 因为这类标准的要求是强制性的 所以规范也属于强制性标准的一种 因为规范是具有法律效应的 许多提供重要信息的标准是非强制型的 术语就是非强制性标准的一例 推荐篇也属于非强制性标准 在文字上 非强制型标准使用 应当 代替 必须 言下之意是对某些工作作指导说明 但这并不是说拒收就是因为不符合这项指导说明 即使一项标准是非强制性的 它仍提供了许多焊接检验师不能忽视的信息 非强制性标准为强制性标准的完善提供了基础 如 ASNT推荐篇NO SNT TC 1A ASNT编制这份文件是 无损探伤检验人员的评定及指南 见图5 3 国家标准就是通过投票表决而产生的 国家标准由美国国家标准协会 ANSI 编制完善 标准由不同的技术组织编写如 AWS和美国机械工程师协会 ASME 并由ANSI审核完成 当适用时 它们可能会同时带有两个组织的标志 如 ANSI ASME锅炉及压力容器规范 第九卷 和AWSD1 1 钢结构焊接规范 见图5 4和5 5 焊接检验师使用的其它常用标准有美国石油协会的API1104 管道及相关设施的焊接标准 意如其名 此标准适用于全国石油运输及储存的所有管路及其它设施的焊接 此标准包含焊接工艺评定 焊工及焊接操作工技能评定 适用于原油 石油产品气体燃料中压缩机 泵 运输管路中对接接头焊及T型接头的气体保护焊和电弧焊 API1104也包括焊缝目视检验和RT检验要求 见图5 6 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 ASTM协会还编写了许多有关材料和试验方式的技术要求 这些标准包括各种行业的金属和非金属产品 这些技术要求由买方和供货商而定 双方就材料和试验方式的要求达成共识 当使用某种材料进行某种试验时 这些现存的技术要求就非常方便双方的交流 见图5 7 5 4技术要求本文讨论的最后一类文件资料即技术要求 这类文件被描述为 产品部件的详细说明 对某一部件实际尺寸或要求尺寸 质量 性能 条款等的解释 技术要求就是对某些条款或操作步骤的详细说明 技术要求中不仅列出要求 而且还列出了具体的测量方法 技术要求根据不同的需要以不同的形式存在 许多公司常常编写一些内部技术要求 这些技术要求反映生产制造中的材料发放及工艺 这种技术要求可以在公司内部使用 也可以提供给供货商说明公司需要购买的产品的类型 当要求已经书面化 则更加可以确保所提供的产品或服务能满足客户的需求 工程部和采购部用技术要求来反映它们的要求 除了公司内部技术要求 许多组织还颁布了其他技术要求或标准供工业界使用 表5 1列出了这些组织的详细资料 这些组织有很多共同感兴趣的领域 如 焊接 所以他们已达成协议减少技术要求的重复 用于某些产品的技术要求由某一组织编写 此组织承担所有的责任 每个编写标准或技术要求的组织都由自愿者或任务小组组成并完成这项任务 这些组织的成员都是该领域的专家 他们初步编写技术要求或标准 然后由更大的组织进行审核 每个组织的主委会是由生产商 用户和政府部门的一些成员组成 为了避免某一集团的控制或减少他们的影响 必须规定所有成员的比例 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 联邦政府完善或采用技术要求和标准用于公众产品 技术要求或标准编写委员会常常有联合政府部门或机构的人员组成 这些机构对某些产品或服务负责 其他为各自的行业编写技术要求的组织有API和AWS API技术要求涉及石油工业中的材料和设备的要求 AWS编写了许多制造中焊接填充金属及焊接型式的要求 规范的A5 XX AWSA5 1 AWSA5 33涉及不同类型的焊接材料要求 例 A5 1关于手工电弧焊中有关碳钢药皮焊条的详细资料 包括焊材的类别号 熔敷金属的化学成分及机械性能 要求的试验 试验细节 尺寸要求及包装 AWSA5 01 填充金属采购指南则概括了填充金属的采购程序 AWS编写的其它规程 技术条件 则反映了各种类型设备的不同制造要求 详见D14 1到D14 6 其中包括这些文件 其中每个规程都和AWSD1 1的总要求有关 D14 1工业及工厂吊车的焊接规程D14 2金属切割机床刀具焊接规程D14 3推土机及施工设备的焊接规程D14 4机械设备焊接接头规程D14 5印刷机及印刷设备的焊接规程D14 6旋转设备规程 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 美国国家标准协会 ANSI 是一个民间组织 负责美国国家标准的协调 ANSI事实上并不编写标准 只组织国内的相关的审核小组以决定哪项标准符合公众的利益 每个小组的成员来自和各种文件资料有关的不同组织 如果一项标准被一致认同 就会被采用作为国家标准 但是 ANSI标准的采用并不是强制性的 其它工业国家也编写并发行了焊接标准 国际标准化组织 ISO 其目的就是建立国际统一的标准以便进行国际贸易和服务 ISO由80个国家的标准编写组织组成 采用或编写了4000多项标准 ISO标准的出版权属ANSI 美国焊接协会 AWS 出版了许多有关焊接使用及质量控制的资料 这些资料包括 规范 技术要求 推荐篇 分类 焊接方式及指导说明 AWS刊物涉及到以下内容 定义及符号 填充金属 评定及试验 焊接工艺 焊接应用及安全 见图5 8 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 5 5材料控制在许多国家 制造的一个重要方面就是材料的识别及跟踪 这在压力容器和核设备制造工厂尤为重要 有些焊接检验师常规工作的一部分就是协助材料的控制 这种情况下 焊接检验师就必须能够正确的进行材料识别 并能就相关资料进行比较 焊接材料的订购需符合某个标准及技术要求 为了确保合同与标准规范的一致性 供货商必须附上标有材料重要特征的文件资料 这些文件有时为材料试验报告 其英文缩写为 MTR 还有些时候是文件 MTC 为材料试验证明书 这些文件常常来自制造商阐述材料化学及物理特性的证明文件 文件通常既典型又实际 典型特性就是笼统地表示材料符合某个技术要求 实际就是材料特性已经实际的测量并在MTR中逐条列出 这两条特性都表明材料符合技术要求 实际特性描述了材料所测得的化学及机械特性 有 板材 管子 棒材 型材及焊接填充金属等 见图5 9 当材料到达制造现场 焊接检验师要负责MTR的审核 这项审核有助于识别材料是否符合所有技术要求 一般情况下 根据类型 牌号 炉号等进行区分 材料识别后 对其进行油漆标记或在材料表面某些明显位置进行标注 焊接检验师将这些识别标记和MTR中的信息进行对比 确保提供正确的文件资料及材料 为了对材料成功的控制 必须要有材料控制体系 以便对在制造过程的每个阶段的材料进行跟踪 其目的在于对产品中每个材料能追溯至MTR和材料的供应商 许多产品制造中 这不是一项绝对要求 许多工业 如 核工业和航空工业 在制造中对此项有绝对要求 一般工厂都会规定哪些部件需要进行制造跟踪 焊接检验师也在材料控制体系中进行检验 焊接检验师可审核文件的一致性 或只进行简单检查确保此项工作已由其它人员完成 焊接检验师可以深入到整个材料控制体系或仅仅某一方面 如材料识别规程 一个成功的材料控制体系有几个重要特性 第一 尽可能简单 如果一个体系过于复杂 它可能不会被接受领会 最终导致控制失败 能让每一个人都理解的简单材料控制体系更易成功 另外一个重要特征就是 能对其进行适当的检验 确保体系不被破坏 从而不会导致跟踪失效 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 有几种方法可确保对材料的有效跟踪 根据材料控制的程度和所需材料的类型 公司建立符合各自需要的体系 如果仅仅可能使用两三种不同型号的材料 简单 单独的体系就足够了 这种方式要求各种材料要单独存放 此种隔离使用特殊的 注有标记的架子或者在制造工厂的某一单独的区域使用不同型号的材料 进行材料控制的另一种有效的方法就是使用颜色区分 每一种型号或牌号的材料使用某重颜色进行标注 材料验收时 负责材料的人员做正确的颜色标记 在后期制造中 材料标记可以帮助材料的识别 材料的颜色标注暴露在阳光或大自然中 其颜色会改变 所以必须考虑颜色标记的 牢度 或耐久度 由于日晒引起的颜色变化可能会导致材料控制的严重错误 另外 必须考虑标注的颜色不能对材料本身有损害 例 含氯量高的标记材料对奥氏体不锈钢材料有损害 含硫量高的标记材料对高镍合金有损害 材料控制的另一种方法就是使用字母数字编号 可以采用将整个识别符号移至每一小块材料的方法来进行材料跟踪 但是 信息范围可能非常广泛 需要大量的时间和精力 字母数字编号使用时可以减少信息范围 例 类型 牌号 尺寸 炉号 批号等 字母数字编号 也可以很短 可以注于材料上用来简化材料跟踪 收到一批材料 这批材料有规定的型号 牌号 炉号等 则标上A1 A2 A3 D1 D2等 材料信息标于一页小标签上并有适当的字母数字编号 通过这些特殊的符号就可进行制造过程中的材料跟踪 这些缩写的符号比那些复杂的的标记更容易移植 本文要讨论的最后一种材料控制的方法就是 条形码 在材料控制和储存控制中自动使用并且非常有效 条形码使用一簇短的 不同宽度的垂直线段作为材料标记 这些条形码可以在一定的区域手工或自动标上 使用条形码要有阅读器 阅读器能够扫描条形码并将线段信息翻译成实际型号 牌号 化学成分等 这套体系非常有效 许多工厂在材料控制方面都选择这一体系 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 这些标注体系的识别符号都必须非常明显 如果部件较大 习惯将标记标在好几处 如果部件较小 标记标在板材两对角处或管子 型材 棒材两端 如果材料被分成两半 每一半则保留标记 如果材料被进一步切割 必须将标记移植到每一块材料 包括被储存的材料 许多管材制造商在管子的长度方向上每3 6英尺印上管子尺寸 管子技术要求号及炉号等简易标注 焊接检验师由于工作原因会涉及以上几种材料控制体系 涉及的工作可能为审查 标注或简单检查焊件上的标记即可 5 6合金识别合金识别符号一般由一些工业协会完善 如 汽车工程协会 SAE 美国钢铁协会 AISI 铜研制协会 CDA 有些合金识别符号产生于某些工业 与其它工业没有太大关系 所以 这些工业协会所创的合金识别符号相互覆盖 甚至完全不同的合金使用相同的识别符号 导致混淆甚至错误 1974年创建的统一数字体系 UNS 有助于许多国际通用的数字系统的内部联系 这几个数字系统由许多协会 贸易组织 个体 金属及合金生产商支持 见图5 10 UNS体系可以防止同一材料使用不同识别符号引起混淆 还可以防止两种或两种以上不同材料使用相同的识别符号 统一数字体系使用标准有利于有效索引 记录保存 数据储存 金属及合金的修正及相互参考 这一体系不是有关材料的形式 条件 质量的规程 它的创立只为基本识别 UNS可以为每一种有 商业意义 或 生产价值 的金属或合金标注字母数字标记 意思是说这些金属及合金有实际工业价值或已固定生产 UNS建立了18个系列金属及合金基本符号 每一个系列包含一单个的字母前缀 其后是5个数字 多数情况下 字母对金属系列具有提示作用 如A代表铝 S代表不锈钢 图表5 11列出了基本符号及金属 合金分类 此资料出自SAEHS 1086 ASTMDS 56E 统一数字体系中的金属及合金 SAE和ASTM联合出版 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 为了说明金属和合金编号可以相互参考 请参考下文 AISI 1020 碳钢UNS G10200 碳钢CDA C36000 高速切削黄铜UNS C36000 高速切削黄铜 UNS 主要编号系列A00001 A99999铝及铝合金C00001 C99999铜及铜合金E00001 E99999稀土金属及类似金属及合金F00001 F99999铸铁G00001 G99999AISI及SAE碳钢及合金钢H00001 H99999AISI及SAEH钢J00001 J99999铸钢 除刀具钢材外 K00001 K99999硬质合金钢及铁基合金L00001 L99999低熔点金属及合金M00001 M99999硬质非铁基金属及合金N00001 N99999镍及镍合金P00001 P99999贵金属及合金R00001 R99999活性耐火金属及合金S00001 S99999耐热耐腐蚀钢 包括不锈钢 阀门钢及铁基高温合金T00001 T99999工具钢 锻件及铸件W00001 W99999焊接填充金属Z00001 Z99999锌及锌合金图5 11 UNS基本编号 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 在每组 UNS基本编号 系列内 建立一 次要分编号 对金属及合金进行分类 如图表5 12所示 焊接填充金属在主要UNS分类后 已被细分为一系列的分编号 读者必须知道此清单为填充金属 由化学成分来决定 此清单不能与AWS符号混淆 在AWS中 E代表焊条 而UNS对焊条分类是基于焊缝熔敷金属 本单元这一章节提供的资料只作说明 帮助你去理解编号系统中的材料符号 若要得到一些详细的解释或得到金属及合金在统一数字体系中的附加列表 读者可以联系表5 13中所列的资料 这些组织的地址及电话号码在前文已有所列 UNS 次要编号系列W00000 W09999焊缝填充金属 碳钢W10000 W19999焊缝填充金属 锰钼合金W20000 W29999焊缝填充金属 镍钢W30000 W39999焊缝填充金属 奥氏体不锈钢W40000 W49999焊缝填充金属 铁素体不锈钢W50000 W59999焊缝填充金属 铬基低合金钢W60000 W69999焊缝填充金属 铜合金W70000 W79999焊缝填充金属 表面堆焊合金W80000 W89999焊缝填充金属 镍合金图5 12 UNS的次要编号 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 常用钢的技术要求焊接检验师有时要将材料的实际性能和材料技术要求中的特性相对比 ASTM组织已经编写了许多材料技术要求 参考这些要求 可以得到许多信息 为了更进一步了解这些信息 这里将讨论一种常用钢的技术要求 例如 ASTM技术要求A514 高屈服强度 适用于焊接的 淬火及回火合金钢板 我们将用这个技术要求来阐述常用钢的技术要求中的一些细节 焊接检验师可以通过其中一些重要章节来了解技术要求的基本格式 范围精确地说明了技术要求所阐述的内容 即技术要求覆盖的范围 引用文件技术要求中所要参考的其他文件的目录 订货须知符合此技术要求的材料 一般依照ASTMA6 而不是按照每个独立的技术要求 制造工艺列出产品生产的方式 热处理列出合金的热处理细节 化学成分为您提供一张列有化学成分要求的表格 标出这几个牌号非常重要 而且每个牌号有各自的化学成分 拉伸要求为您提供一张列有所需合金拉伸强度的表格 对于不同的厚度范围 拉伸强度一般是不同的 布里涅耳硬度要求说明布里涅耳硬度试验的范围及要求 试样列出任何与试样位置 准备 处理有关的信息 试验数量列出试样的数量 重新试验此章节阐述试验不合格的试样需要遵循的程序 标记有关材料识别说明 增补要求列出所有买方提出的增补要求 如果买方在采购单上不作说明 则不考虑增补要求 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 常用的填充金属技术要求焊接检验师还要审核焊接填充金属特性 检查是否与技术要求一致 技术要求之一 AWSA5 1 碳钢药皮焊条技术要求将作为一例详细阐述 技术要求的一些重要特征将在此阐述 范围说明技术要求所涉及的内容 A部分 基本要求分类列出分类的基础 列表说明参考资料 这些分类基于电流的类型 熔敷金属的类型 焊接位置 化学成分及机械性能 验收如果焊条符合AWSA5 01要求 就可以验收 证明阐述生产商必须确认产品符合所有技术要求 重新试验如果某项试验失败 该试验重复两次 每次试验必须通过 生产方式任何生产方式都必须符合技术要求 标记每个包装外的必需标记都应清晰可见 包装说明合适的包装 包括标准尺寸及设置 圆整方法说明怎样圆整拉伸数据接近于1000psi B部分 试验及试验方法用来判断填充金属是否符合技术要求所需的一系列化学成分及机械性能试验 试验包括化学成分 全焊缝 冲击 致密 横向拉伸 纵向弯曲及角焊缝试验 C部分 生产 包装及商标 详细阐述技术要求中对此部分的要求 D部分 试验细节说明各种试验的操作过程 检验填充金属是否符合技术要求 另外也说明试验属于哪类范畴 附录 包含技术要求正文以外的附加资料 包括注意如何使用焊条的有关资料 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 5 7工艺评定及焊工评定每项以焊接工作为主的工程 不管是在车间完工 还是在现场完工 焊接工艺评定及焊工评定都是工作的一个重要部分 工艺及焊工的评定工作是制造工序中最重要的准备步骤之一 经常有许多项目焊接工艺未经批准就开始 由于技术 材料或操作工技能等不可预知因素的缺乏 可能会导致过高的产品拒收率 焊接检验师有可能参与评定试验 个别公司会控制焊接检验师参与试验的程度 有些工艺要求焊接检验员见证焊接及评定试验 因此 焊接检验师必须熟知焊接工艺评定和焊工评定的步骤 许多规范为制造商或承包商规定了评定的职责 因此 公司必须详细规定焊接评定细则以确保焊接工艺及焊工符合适宜的规范和技术要求 显然 精明的焊接制造商及承包商意识到焊接工艺及焊工的评定会节省一笔成本 当焊接人员及焊接方法经试验认可后 很少会由于焊缝拒收及工程延期引起过多的费用开销 在试验中发现这些缺陷比在制造加工中发现要经济的多 焊接检验师也可以通过资料审核参与这些评定 其责任之一就是审核焊接工艺及焊工评定来决定它们是否符合规范及技术要求 有经验的焊接检验师经过仔细检验 会发现许多问题并且在焊接之前给予纠正 另外 许多规范授权焊接检验师可以在焊工的焊接质量持续低于标准要求时对他们进行再次评定 在本讨论中 并不是说只有焊接要作评定 例如钎焊 也要求工艺评定及焊工评定 钎焊评定见ASME第九卷 此卷描述了焊接工艺评定及焊工评定的步骤 几个主要规范 例 AWSD1 1 ASME第九卷 API1104 中有关焊接工艺的规定稍有不同 有些区别在规范中也作了注明 检验师必须经常参考这些规范 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 工艺评定评定的第一个步骤就是焊接工艺的准备及完善 这在焊工评定及产品焊接以前完成 因为工艺评定来衡量实际焊接工艺与材料是否匹配 一般情况下 进行焊接工艺评定是显示以下各项的匹配性 母材焊接 钎焊填充金属方法及技巧焊接检验师还必须注意到工艺评定中对试验焊工的技能没有提出要求 尽管许多规范认为工艺评定对焊工进行自动评定 但是实际上工艺评定并不专门用于判定焊工的能力 每个规范对于焊接工艺的评定都有细微的差别 但其基本目的是一样的 工艺评定有三种基本方法 包括免除评定工艺试验 实际的工艺评定试验及特殊应用的模拟试验 模拟试验作为工艺评定的补充 我们首先讨论美国焊接协会AWSD1 1 钢结构焊接规范 因为许多工艺都可免除评定 这一体系在焊接领域是独一无二的 所以只要焊接参数在规定的范围内 则不需要进行评定试验 D1 1规范列出了不同的焊接方法 母材 厚度 接头型式及焊接技巧 当这些焊接参数在规定范围内组合使用时 则认为是免除评定的 AWSD1 1规定四种焊接方法是免除评定的 包括 SMAW SAW FCAW GMAW 除了短路过渡焊接 但这并不是说只能使用这几种焊接方法 简单地说来 如果产品焊接中使用其他焊接方法 则要求焊接工艺评定试验 有许多母材也是免除评定的 母材的厚度也会对焊接工艺的性能产生影响 因此 各种免除评定接头在厚度上有限制 AWSD1 1规定钢材焊接厚度大于等于1 8英寸 不同方法 不同位置 不同接头型式的免除评定焊接接头的母材的特殊厚度范围已列表 另外 因为有些条件使得工艺超出限制的范围 这并不是说这项工艺不能使用 而必须进行评定试验以确认这一工艺 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 图5 14即AWSD1 1列出了对免除评定焊接接头的各种限制 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 观察这张图及表中的值 你会看到此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 表中数据依照方法 厚度及焊接位置的不同列出不同焊接接头型式的要求 另外 对于规定的方法 根部的间隙和坡口角度有关 对于SMAW工艺 根部间隙及坡口角度的连接有三种选择 根部间隙1 4英寸 45度坡口角度 根部间隙3 8英寸 30度坡口角度 根部间隙1 2英寸 20度坡口角度 在表格右上角插入注明根部间隙及坡口角度的公差的表也很重要 有些尺寸上注明公差为 零件图用 装配图用 装配图用 公差与部件实际装配时的允许偏差有关 因此 焊接检验师在产品接头实际装配检验时要运用这些 装配图用 公差 下一列列出了免除评定接头的位置 紧随其后的一列阐述使用FCAW时是否使用气体保护 参照这些免除评定焊接接头时 注意表格最后一栏中的标注非常重要 这些标注往往是对免除评定焊接接头进行更多的限制 最后审阅了AWSD1 1规范的第三第四章内容后 才能分别判断一个焊接工艺是否免除评定或需要评定 另外 第5章规定了许多焊缝准备及完工的验收质量要求 第5章也包含达到这些质量等级的验收方法 这一章还详细规定了对不同焊接方法的具体要求 包括 重要变量 重要变量是焊接方法的主要参数 如果其变化超过一定的限值 就必须建立一项新的焊接工艺 这就是说 这些变量非常重要 如果其发生变化 会导致不合格的焊缝 已列出了每种不同焊接工艺的重要变量 如上所述 如果任何变量导致焊接工艺不能免除评定 可以通过对焊接试板进行破坏性试验来评定 与ASME第4章基本类同 这在下一章即将讨论 但是 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 AWSD1 1第4章中可以见到试验要求 详细描述了试验条件 试验结果及不同工艺评定的限值要求 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 工艺评定另一种常用方法就是工艺评定试验 ASME和API的一些修订版都使用了这种方法来进行焊接工艺评定 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 API1104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评定时使用 在ASME和AWS中都存在一些重要的变量 如在AWS体系中 这些重要变量决定工艺评定的范围 即一旦超出了这些规定的极限 就必须重做工艺评定 这些重要的变量包括焊接方法 焊接参数 母材类型 母材厚度 填充金属类型及尺寸 焊接技巧等 在ASME体系中 焊接工艺规程 WPS 中必须注明这些重要的变量 必须注明这些变量的范围 因为超出了变量的极限范围 则要求进行全面的评定试验 试验情况记录于另一份工艺评定报告 PQR 因此 一份WPS可能对应着系列的PQR文件 当产品焊接中所有变量确定后就可以焊工艺评定试样 ASME工艺评定中板材和管子可通用 在API中通常是管状的 焊接后要求截取试样 依照要求进行破坏性试验以判定是否合格 图5 15及5 16为一些典型的工艺评定试样 分别根据ASME第九卷和API1104的评定要求 在ASME体系中 平焊位置的工艺评定可以评定所有位置的评定 API则规定按工件的不同要求 工艺评定的位置为固定或旋转 或是两者都有 但是 这二个位置的任何一个的评定不能覆盖另一个位置 试验是用来评估焊接技巧 母材及填充金属的影响 工艺评定中使用一些普通的试验 拉伸试验 弯曲试验 断口试验 宏观粗相侵蚀试验 角焊缝断裂试验及其它无损检验 取样图见第6单元 图5 17为依照ASME第九卷要求评定的要求 规定试样及各种坡口焊接工艺评定的厚度范围 图5 18列出了按照API1104要求的对接焊缝评定所要求的试样 某些条件可能要求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 例 抗腐蚀和抗磨损试验 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 所适用的规范指定了适宜的试验验收准则 焊接检验师可能会涉及工艺评定及试验操作 也许焊接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以确保依照工艺进行焊接 如果评定过程中遇到一些由于工艺不佳引起的问题 那么这些就能在工艺评定中得以识别 纠正 而不是在产品焊接中纠正 焊接工艺评定的最后一种方式就是使用试验模拟体 这种方法使用于复杂的焊缝结构 这种焊接型式操作时可能会影响整体形状及元件的使用情况 比如很高的拘束度 焊接处难以到达而引起一些焊接问题 这些情况下使用标准的评估试验非常困难 所以只能通过在模拟体上使用试验焊缝来回答这些问题 这些模拟试验是单独的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 制造商可以掌握这些特殊的焊缝能否进行焊接及焊接方式能否成功运用等情况 这些经验能够通过试验得到 而不是在生产中改正 为了对上述焊接工艺评定作一小结 让我们以实际试验为例来看看工艺评定试验的总顺序 焊接工艺评定程序选择焊接变量 核查适当的设备及材料 对焊接接头的装配和焊接过程进行监控 记录所有重要的变量及观察结果 选取 识别并移植试样 试验并对试样进行评判 根据适用的规范要求对试验结果进行审核 发放经批准的工艺进行生产 按照规范要求对焊工进行评定 对生产中工艺的使用情况进行持续监控确保生产结果令人满意 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 不同的公司工艺评定可能稍有出入 但这几项很重要而必须考虑 根据每个公司的结构状况 焊接检验师可能会涉及到这几项中的一项或几项 必须理解工艺评定中最重要的部分就是产品焊接中工艺规程的使用 许多公司进行评定试验常常只为满足客户的要求 工艺评定一旦完成 这些规程就会被置于整洁的文件夹中 或埋藏于某人的书橱中 或放在文件箱中 这对在现场工作的 需要了解工艺评定的焊工没有帮助 工艺即焊接指导书 所以 在产品制造中焊工应能够查阅这些工艺 由于焊接环境中纸张使用受到实际的限制 一些公司使用塑料卡或在纸张外包上塑料纸 这样可以比较耐用以免焊接过程中损坏这些焊接工艺规程 这里包含认可的焊接工艺规程中的所有必要信息 这样焊工容易查阅这些问题 这还有助于焊接检验师 因为焊接检验师可以检查规程要求并且将这些要求与焊工使用的实际参数进行对比 焊接过程监控的另外一个目的就是可以发现工艺规程的缺陷 这些缺陷可能只有在焊接过程中才会显示 一旦发现这些缺陷 焊接检验师就可以向监督人员或焊接工程师汇报以进行更正 每个规范都有工艺评定的标准格式供参考 这些标准格式一般比较简单清晰 每个规范都附有标准格式 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 焊工评定焊接工艺评定后将对焊工进行评定 评定合格的焊工按工艺进行焊接 这里有两个不同的环节 这将在下文解释 让我们假定已经建立了适当的焊接工艺 并且已经通过了工艺评定 现在必须进行焊工评定试验以决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 前面我们关心的是材料与技术的匹配性 一旦这些被证明 就要计划每个焊工的资格评定来判断焊工熟练等级 因此 焊工资格评定略有不同 尽管有些方面存在差异 但是焊工评定与工艺评定还有某些相似之处 焊工评定也有一些重要的变量 包括焊接位置 接头型式 焊条类型及尺寸 焊接方法 母材 母材厚度及某些焊接技巧 这些变量主要是与焊工的能力有关 规范一般都规定了这些变量的限值 图表5 19根据AWSD1 1列出了焊工评定中每种接头型式焊接位置的评定范围 你们可以参阅各种焊接接头的不同评定范围 板材坡口 板材角焊缝及管子坡口 显然板材坡口只能评定一部分管子 但是 如果经过焊工在管子上评定合格 则其板材焊接评定自动合格 另外3G和4G位置板材坡口评定的焊工可以覆盖所有位置的板材评定 焊工经过6G或2G加5G位置管子焊接评定可以覆盖除了T K 及Y 以外的所有管子接头型式 还有 6GR试验位置可以覆盖所有位置管子接头形式 这些试验位置数字符号为简单缩写 焊接检验师必须记住 图5 20到5 23为板材坡口 板材角焊缝 管子坡口 管子角焊缝在不同焊接位置的图解 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 另一重要的变量为试板或管子厚度 这一变量决定评定试验完成后可以得到的适用范围 图5 24列出了符合AWSD1 1要求的各种试验板材及管子的厚度范围 此表告诉我们 3 8英寸厚的板材评定说明此焊工可以焊接小于等于3 4英寸产品厚度 这可以作为厚度评定范围参考 1英寸厚板材评定说明焊工可以焊接的产品厚度为大于1 8英寸的任何厚度 评定的最大厚度无限制 另一个重要的变量即接头型式本身 为了确定这一变量的影响 接头型式使用标准的板材及管子 接头型式的一个重要方面就是是否使用焊接衬垫 D1 1规定当使用焊接衬垫时需注意板材的轧制方向 金属的延伸率与轧制方向有关 如果试样弯曲试验的方向与板材轧制的方向垂直 母材可能试验不合格 因此在评定试验以前确定板材的轧制方向非常重要 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 AWS给横焊位置焊接提供了可选择的接头型式 试验使用与平焊位置相同的45 坡口 但是只有上部的板材开坡口 这种接头型式提供了一个平台 焊工容易建起层层焊道以对坡口进行填充 图5 25为带衬垫和不带衬垫的管子对接焊接头型式 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 角焊缝评定的试验板材见图5 26和5 27 还有 AWSD1 1为这项评定提供两种方式 角焊缝断口及宏观粗相浸蚀试验 见图5 26 和角焊缝背弯试验 见图5 27 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 AWSD1 1使用的最后一种接头型式为6GR 或管子 方管 矩形管的T K及Y型接头 详见图5 28 开头字母T K及Y表示为接头的形状 这种接头形式的目的在于模拟管路结构中的T K及Y型接头 这种接头形式在坡口边缘1 2英寸以内范围内增加一个限制环 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 在有些焊接方法中 如果使用的焊条类型变化 则要求重新进行焊工评定 例图5 29标出了不同类型的手工电弧焊 SMAW 焊条 这些焊条根据焊工施焊的技能水平进行分组 F4组的焊条为比较难焊的焊条 同样F1组包括的焊条是手工焊的最低要求 一般说来 焊工使用组别较高的焊条进行评定后就可自动评定组别较低的焊条 因此 焊工使用F4组中E7018焊条进行评定试验后可以自动覆盖所有SMAW的碳钢焊条 第五单元焊接检验及评定2011 11 12 使用特定的焊接技巧也是焊工评定的一个重要变量 若如立焊方向的变化 上坡焊或下坡焊 要增加评定试验 其它与技巧有关的重要变量可能包括焊接方法 位置 母材 母材厚度及管子直径的变化 选定了适宜的试板 焊接位置和焊接技巧后 焊工就可按工艺进行焊接 焊接检验师见证实际焊接以确认与工艺的符合性及焊工的能力 仔细关注焊工的焊接技巧及能力 看看有无由于焊工的不良习性而可能造成的不合格焊缝 根据焊工的姓名 试验位置在完成的试板上作好标记 对于管子在5G 6G 或6GR位置上的焊接 要在试板的上部作标记 规范中规定了是否需要进行无损探伤以及所需试样的类型和数量 一般说来 要求进行焊工评定的试样比要求进行工艺评定的试样要少 实际上 有些规范只允许进行无损检验 如焊工评定中RT可以代替破坏性试验 图5 24依照AWSD1 1标出了焊工评定中所需试样的类型和数量 你们可以注意到焊工评定中只要求对板材进行两个弯曲试验 面弯及背弯试验用于薄板的评定试验中 厚度超出3 8英寸的板材要求进行侧弯试验 这是因为非常厚的板难以弯曲 实际上所有焊工评定一般为致密性试验 包括弯曲试验 断口试验及角焊缝断口试验 试验的接头型式以及试验方法与工艺评定相似 焊工评定若使用板材或管材 则按照适当的规范进行取样 对于5G及6G位置的焊工评定 取样位置与实际