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压力容器制造单位质量保证人员培训压力容器的质量管理和质量控制 焊接责任工程师讲义江苏省特种设备协会 2010年4月 江苏 南京 目录 一 焊接质量控制系统概述 二 焊接责任人员的职责和任职条件1 焊接责任工程师的职责 2 焊接责任工程师任职基本条件 三 焊接质量保证体系的建立和运行 1 焊接质量控制系统的构成 2 焊接质量控制系统的建立3 焊接质量控制系统的建立 四 焊接质量控制系统的质量控制1 压力容器焊工管理 2 焊接设备 3 焊接材料质量控制的控制环节和控制点1 采购订货2 到货验收3 焊接保管4 烘干及存放5 发放和使用4 焊接工艺1 焊接工艺评定2 焊接工艺管理 5 产品焊接1 产品焊接2 产品焊接试板3 焊缝返修6 焊接质量控制环节和控制点一栏五 焊接责任工程师应掌握的相关法规和专业知识1 相关法规2 压力容器常用焊接牌号及性能特点 一 焊接质量控制系统概述 1 压力容器制造焊接质量控制系统焊接质量控制系统是指在压力容器制造过程中 加强焊接质量控制和管理 确保产品焊接质量 对焊工 焊接设备 焊接材料管理 焊接工艺 产品焊接等一系列与焊接产品质量有关的环节作出的规定 对压力容器焊接质量实施有效控制的措施和方法 2 地位和作用是质量保证体系的子系统 和重要组成部分 是保证焊制压力容器制造质量的关键 直接关系到其他相关子系统如检验等的正常运转 影响产品的制造周期和成本 3 焊接责任工程师 根据法规标准的要求 由压力容器制造单位任命的 负责组织 领导 建立 健全运行本单位焊接质量保证体系 贯彻实施压力容器法规标准和质量保证手册的有关焊接的各项规定 对压力容器制造与产品焊接焊接质量相关的环节实施有效控制和管理的质量体系人员 集质量 技术 管理于一体的专职工程师 叫压力容器制造焊接责任工程师 持证上岗资格证书有效期为四年 焊接责任人员应熟悉压力容器相关规范 焊接标准 性能 适用范围 熟悉本单位的质量控制系统焊接的质量控制要求和规定 二 焊接责任工程师职责及任职条件1 焊接工程师职责1 贯彻执行国家相关压力容器法规 标准 2 编制 修订和贯彻焊接质量系统有关文件 3 焊接试验 评定管理 4 焊接工艺审核和核查 5 监督检查质量系统 确保焊接质量系统有效运行 6 配合人事部门对焊接质量系统人员的培训 8 焊接技术问题 焊接返修的处理 9 焊接材料代用的批准和材料代会签 10 向质保工程师汇报体系运行情况 2 焊接责任工程师任职条件1 本单位职工 具有劳动合同 2 职称要求A1 A2 A3 B2 B3 C级压力容器制造单位 大专以上焊接专业或相关专业学历 或从事焊接专业工作5年以上 工程师或以上技术职称 D级压力容器制造单位 大专以上焊接专业或相关专业学历 或从事焊接专业工作3年以上 助理工程师或以上职称 3 严格执法 有一定管理和组织协调能力 4 熟悉压力容器法规标准 全面的焊接专业知识 二 焊接质量控制系统的建立和运行在压力容器制造过程中 为确保焊接质量得到有效控制 必须建立一个分工合理 权责明确 由焊接质量责任工程师负责的质量控制系统 实施焊制压力容器制造加工过程中的焊接质量管理 1 焊接质量控制体系构成1 完善的焊接质量控制程序文件和支持性文件保证焊接的质量控制系统正常运转 对焊接的质量进行有效控制 必须建立完善的焊接质量控制系统 通过质保手册中进行原则性规定之外 必须制定控制程序和岗位职责 即对焊接过程的每一个环节 运作程序等焊接控制环节和控制点的管理采用程序文件和支持性文件的形式作出规定 主要程序文件和支持性文件如下 1 焊工管理制度 2 焊工艺管理制度 包括焊接试验 工艺评定管理等 3 焊接材料管理制度 4 焊接设备管理制度 4 产品焊接管理包括焊工指派 焊接材料现场管理 焊接环境 焊接工艺执行 焊后接头标记 焊接过程质量控制等 5 产品焊接试板管理制度 6 焊缝返修管理2 质量体系运行的验证性文件为了证明焊接质量控制系统有效运行及其正确性 在焊接质量体系运行过程中 在各控制点采用表 卡 单等形式进行焊接的质量记录 为焊接质量体系运行的有效性提供客观证据 为证实 可追溯性 预防和纠正措施提供依据 3 质量体系的主体部门 人员的职责和他们之间的协作关系根据质量体系的运行需要 需要明确主管部门 配合部门及相互之间的协作关系 落实各级焊接人员的岗位职责 它们也成为焊接质量控制体系的构成部分 2 焊接质量控制体系的建立1 设置焊接质量控制系统机构 设置相关人员2 质量保证手册对焊接体系原则性要求进行规定 主要包括 1 主管部门 配合部门及他们之间的协作关系 理顺关系 2 制定焊接质量控制的环节和控制点 确定重点 3 对焊接各环节 控制点的控制程序 基本要求作出规定 提出原则要求 2 焊接控制程序 管理制度 的制定焊接的质量控制程序是保证焊接质量系统正常运行和质量控制活动能有效进行的基本措施和手段 1 制定管理制度的基本原则以各控制环节为出发点 对焊接质量控制点的质量控制提出具体要求 控制程序制定应在满足规范要求的同时符合企业实际情况要求 完整的的焊接控制程序文件应能对本企业的焊接质量实施全面 系统和有效的管理 2 主要焊接质量控制管理制度及基本要求A 焊接工管理控制程序规定焊工基本要求 培训 考试 发证的基本程序 合格焊工的管理 焊工质量活动及考核 B 焊接材料控制程序规定到货验收的程序 验收条件 内容 方法和验收标准 焊接验收 复验过程管理规定 不合格焊接的处理 到货合格焊接材料标记 验收资料的填写审批管理规定 焊接代用审批 焊接材料存放 烘干保管条件及要求 如分区存放 标记清晰等 焊接材料发放 使用管理要求 焊接材料控制文件资料编制 审批和存档 C 焊接设备管理控制程序焊接设备采购 管理维修 使用 仪器仪表校验 报废等应作出规定 D 焊接工艺焊接工艺评定 焊接工艺的编制 审批程序 修订及资料保存要求E 产品焊接焊接环境要求 焊接过程质量要求及产品焊接记录 焊缝返修等要求 3 验证性文件资料的制定按压力容器法规要求制定完整的焊接质量控制用表 卡和单 确保证实性文件资料内容齐全完整 确保焊接的可追溯性 3 焊接质量控制系统的运行焊接质量体系的正常运行是压力容器制造质量控制的重要方面 是压力容器制造质量的根本保证 质量体系文件制定完成后 焊接质量控制责任人员应严格按规定进行焊接质量控制系统的监督检查 指导焊接系统相关人员做好焊接质量体系的运行工作 焊接责任人员应注意 1 学习贯彻犯规和焊接体系程序文件规定 2 指导体系相关人员按体系程序文件要求开展质量活动 3 按要求检查 考核体系人员工作及体系运行情况 并向质保工程师汇报工作 4 及时处理焊缝返修和质量信息反馈 5 协调本系统内人员 系统与相关部门及质量系统之间的关系 6 修订 完善焊接质量体系文件 7 检查审核焊接质量资料文件 三 焊接质量控制焊接质量控制按严格执行焊接质量控制体系 通过焊接质量控制体系的控制环节 控制点的控制来实现 主要包括 1 焊工管理焊工作为实施焊接技术方案的主体 焊工应具有一定的工作能力和技术水平 才能进一步确保焊接质量 所以根据相应法规要求 制造焊接压力容器的企业 应具有满足制造需要具备相应资质条件的持证焊工 必须对焊接焊工依据 锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则 JB4745附录A JB4756附录A JB4755附录A等相关标准进行培训考核 具有进行压力容器焊接接头的焊接能力和资质 根据焊工管理要求设置焊工培训 焊工考试 持证焊工上岗管理 焊工业绩和档案管理等四个控制点 具体要求如下 1 焊工培训 1 依据产品要求及公司具体情况编制焊工培训计划 2 培训包括理论和实际 3 培训管理要求 2 焊工考试 1 目的 对焊工的能力进行评价 即焊工在给定条件下制备合格焊缝的能力 2 考试焊工的基本条件具有初中或以上文化程度 身体健康 独立承担焊接工作的能力平定合格的焊接工艺 设备完好 仪器仪表正常 材料合格 3 考试内容包括基础知识和操作技能 基础知识考试合格后方可参加操作技能考试 3 持证焊工上岗管理 1 焊工资质一览表和焊工钢印焊工考试合格后 应给每一焊工发放焊工钢印编号 并编制 焊工合格项目一览表 并表明焊工合格项的有效日期 主要作用 A 焊工钢印号有利对焊工焊接质量进行跟踪管理 检查焊工技能水平 有利于验证焊工是否连续作业 B 焊工资质一览表有利于焊接生产车间指派合格焊工从事相应资质的焊接工作 确保焊工持证上岗率 及时进行到期焊工的取换证工作 2 焊工业绩档案管理焊工档案应包括焊工的基本情况 培训考试情况 工作业绩 连续性作业记录和奖罚情况记录等 作为焊工焊接质量和连续性作业的主要证明资料 为后续的焊工培训 考试 管理提供依据 2 焊接设备焊接设备作为焊制压力容器制造企业的重要资源条件 是焊接工作必不可少的生产要素 企业应根据公司发展需要 配置满足规范要求 实用高效的焊接设备以满足企业焊接生产需要 一般根据需要设置焊接设备资源条件 焊接设备采购 设备完好 焊接设备仪器仪表有效性等四个控制点 具体如下 1 焊接设备资源条件从事焊制压力容器制造的企业必须具有 锅炉压力容器制造许可条件 第二十条规定的各级别压力容器制造资质所必备的焊接设备的数量和种类 2 焊接设备采购制定设备采购管理程序 确保采购设备适应企业生产需要和焊接质量要求 3 设备完好建立设备管理制度 做好焊接设备的维护保养 确保焊接设备性能满足产品焊接质量要求焊接安全要求 4 仪器仪表有效焊接电流 电压表和气体流量计等应按计量器具校验要求进行定期校验 确保仪器仪表的准确性符合产品焊接质量要求 3 焊接材料管理焊接材料作为熔化焊接不可缺少的重要组成部分 焊接焊接材料管理应符合焊接材料管理的相关规定 确保应用于产品的焊接材料正确 接头质量符合产品焊接接头性能要求 一般情况下 焊接材料采购 保管 验收和复验 烘干和发放回收等由供应部门归口管理 生产 设计 工艺和检验部门配合 对该系统各有关环节工作负责 一般设置采购订货 验收入库 焊接保管 烘干和恒温存放 焊接发放和回收五个控制点 1 采购订货 1 合格供方的确认和质量控制内容包括分供方的评价 选择 重新评价和合格供方名录的建立等 具体见证资料有分供方的评价报告和合格供方名录及相关资质资料 如许可资质 质量控制体系 设备能力等 2 与分供方的质量异议的处理方式的规定 3 供货方的单位的资质和质量控制措施的规定 4 采购文件的控制程序采购文件控制程序设立采购文件的审批 合格供方确认 采购订货三个控制点 焊接材料采购应遵循择优订货原则 此程序应对采购合同的基本内容作出规定 A 采购文件审批明确采购文件编制 更改和审批程序及权限 采购文件的编制依据 设计图样和采购说明书 焊接责任人员审核采购文件包括订货技术条件和质量要求 焊接变更说明等 具体内容如下 产品名称和编号焊接材料规格 型号 数量和技术规范及质量要求 焊接材料资料 标志及验收条件 焊接材料变更说明采购文件变更规定等B 合格供方的确认供方是指焊接材料生产厂家和经销商 合格供方的评估应由焊接材料归口管理部门会同焊接责任工程师 质管办 检验部门一起进行 评价的内容包括 质量保证能力的评估 履约能力 信誉的评价 分供方产品使用情况调研 合格供方的选择 具有长期供货关系 信誉好合格供方应建立档案 实施动态管理 采购订货焊接采购应在合格供方中选择 保质保量合理定价 采购合同中应注明质量保证 验收方法和质量异议处理等内容 焊接材料除符合焊接材料通用标准之外 还应符合压力容器用焊接材料JB T4747 压力容器用钢焊条订货技术条件 JB T4745 钛制压力容器 焊接材料要求等相关容器用焊接材料对成分 性能等方面的附加要求 当产品有特殊要求是应予以说明并满足 焊接材料证明文件资料应符合法规要求 内容齐全 焊接材料应满足订货技术要求对于标准规范以外的技术要求应有特殊说明 特殊工艺要求应提交相关检验试验资料及质量控制记录 验收方法及规定的协议 2 验收入库未经验收 复验 或这不合格焊接材料不得投入使用 到货焊接材料的验收入库设质量证明文件的审查 实物检查 复验 标记及标记移植 和入库审查检查点 主要验证性资料为焊接材料入库记录 焊接材料入库台帐 检验记录 复验报告 实物标记等 到货验收的程序 办理交接手续 提交材质证明资料 填写到货物资检验通知单 验收 依据 到货物资检验通知单 采购合同 相关标准和技术文件进行到货焊接材料的质量检查 检查内容包括质量证明文件 标识 外观质量 尺寸 数量和包装状态 核对质量证明文件与实物的一致性 并做好 物资入库验收记录 审核到货检验资料 包括质量证明资料 检验记录等 复验依据 法规 标准及设计文件 技术要求等 具体如下 1 质量证明书真实性或对试验项目有怀疑的焊接材料 2 法规 标准 设计文件和技术要求需要复验的 3 主要验证资料为复验报告焊接复验应按相关焊接材料标准取样和制样和试验 复验结果应符合焊接材料标准和设计图样要求 焊接材料复验的处理 合格焊接焊接材料的处理合格焊接材料应按入库程序要求办理入库手续 做好入库等台帐 并做好标记和资料收集整理存档工作 复验合格的焊接材料应按焊接管理要求存放 不合格焊接材料的处理按不合格品控制程序进行处理 首先填写不合格品报告 做明显的不合格标记 按规定进行不合格焊接材料存放和处理做好验收入库资料的管理工作 3 焊接材料的保存根据焊接材料的性能特点 相关标准要求 制造单位应具有容器用焊接材料的的存放场地 存放条件能确保库存焊接材料性能不会产生变化 并有明显标记 焊接存放要求的内容 严格按合格 不合格和待检区三区管理规定标识管理要求确保标识明显清晰制定相关规定并配备相应设施 保持焊材库室内温度不低于5 相对湿度不超过60 并做好记录 确保存放的焊接材料不霉 不锈 不出现机械损伤等影向焊接质量的影响因素出现 焊材库不得存放腐蚀性物品 焊接材料应按JB T3223 焊接材料质量管理规程 要求进行存放和过期检验 如焊材存放到货架上 离墙离地不少于300mm 分类分批存放 有色金属焊接材料与黑色焊接材料分开存放 确保焊接材料质量符合要求 焊接材料库管理应做到账卡物相符 及时检查标记和包装完好情况 确保库存焊接材料符合要求 如出现缺陷应及时向材料责任工程师反映处理 4 焊接烘干和保温焊接材料在出厂的时候已经进行了烘干处理 并进行密封包装 但由于运输 包装质量等的差异 可能会出现焊接材料的吸潮 建议在焊接前对可能吸潮的焊接材料如焊条 焊剂等进行烘干后使用 焊接材料烘干应注意以下问题 1 焊材库烘干设备和保温设备应完好 仪器仪表在校验期内 2 烘干前应检查焊接材料是否存在质量问题 3 烘干工艺应按照焊接材料供应商的烘干说明或焊接工艺执行 4 焊接材料的烘干数量 牌号 规格应按照生产计划和焊接工艺要求进行 5 烘干焊条是应防止骤热骤冷 堆放的层数应符合相关规程要求 6 有色金属焊接材料与黑色金属焊接材料应分开烘烤 焊接材料烘烤应做好记录 7 烘干的焊接材料应及时放入保温箱进行保温直到发放 5 焊接材料的发放和回收焊接发放应严格按程序要求进行 主要验证资料为焊接材料领料单 发放台帐和退库记录等 发放依据 领料单 工艺文件焊接发放工序要点 核对领料单与实物相符 焊接材料发放的文件资料填写和确认 标记移植和检验确认 焊接过程中未使用完的焊接材料应及时退库 焊材库官员应仔细检查焊接材料 按报废 回用或烘干进行处理 并做好退库焊接材料记录 在现场焊接过程中 焊条的在大气中暴露时间超过4小时或退库的焊条应及时重新烘干 并做好标记 回用的焊剂应无灰尘 无焊剂块等异物 并重新烘干与好的焊剂混合使用 4 焊接工艺1 焊接工艺评定焊接工艺评定是按照所拟定的焊接工艺 依据标准规定的程序 焊接试件 检验试样 测定焊接接头是否具有所要求的性能 目的 在于获得焊接接头力学性能符合要求的焊接工艺 验证焊接工艺的正确性和可靠性 掌握按拟定的工艺焊接的接头性能是否符合设计要求 综合反映工厂焊接技术水平和实施产品焊接的能力 是焊接质量控制系统的重要控制环节 主要包括焊接性试验 焊接工艺指导书的拟定 焊接工艺评定试验 工艺评定报告等控制点 工艺评定的依据 标准 图纸 技术文件 焊接工艺评定的一般过程 制定评定方案 拟定焊接工艺指导书 制备评定试件 试件焊接 试件无损检测 制备试样 试验 试验评定 编制评定报告 1 焊接性试验焊接性试验是检查材料在一定工艺条件下的性能的好与坏 评定其是否可用于压力容器 能否承受焊接热循环的考验 得到无缺陷的焊接接头 通过焊接性试验可了解材料可能产生焊接缺陷的特性和形成优质接头的性能特点 是选用焊接材料 焊接工艺的前提和基础 当对材料的焊接性不了解时应进行焊接性试验 确定焊接评定方案 2 焊接工艺指导书的拟定焊接工艺指导书是为了焊接工艺评定所拟定的 需要工艺评定试验验证的焊接工艺文件 当按焊接工艺评定合格后 需对焊接工艺指导书进行重新修订 用于指导产品焊接 实际上应存在试验用焊接工艺指导书和产品用焊接工艺指导书 编制焊接工艺指导书的依据 材料焊接性试验 焊接工艺评定标准 图纸或技术文件 生产条件和工艺评定问题分析 焊接工艺指导书应考虑 评定所涉及的所有重要因素 补加因素 各焊接要素之间的影响及处理措施 尽量扩大后续工艺评定应用范围 3 焊接工艺评定试验 1 试件焊接和检验试验前准备 材料验收合格符合焊接工艺指导书要求 试板加工符合焊接工艺指导书要求 试件尺寸符合标准取样要求 焊接和检验试件有本单位的熟练焊工焊接 焊接应严格按焊接工艺指导书要求进行 焊接工艺员现场进行参数记录 确保试验参数的准确性 记录应包括至少所有重要参数 补加参数等 对试样进行外观 RT或PT等无损检测并划出缺陷 2 取样和试验可避开缺陷取样 当怀疑缺陷由工艺引起时建议重新焊接 试样加工 试样尺寸和光洁度应符合标准要求 不得有影响试验结构的缺陷如加工刀痕等缺陷存在 试验应按相应标准试验方法进行 工艺评定试样应保存至少五年以上 3 工艺评定报告工艺评定报告是按照标准规定 通过对试验和检验报告收集 以及焊接过程要素记录进行收集整理而形成的综合性的焊接工艺评价报告 是对完成符合要求焊接接头性能的焊接工艺综合评价 是制定产品焊接工艺规程基础 焊接工艺评定的内容 包括所有焊接工艺重要参数 补充重要参数 当需要时 以及非重要参数 工艺评定指导书 材料质量证明书 评定日期 检验 试验报告和焊接工艺评定结论焊工 试验执行人 单位名称焊接工艺评定报告由焊接工程师编制 责任工程师审核 技术总负责人批准 监检确认后生效 焊接工艺人员应整理焊接工艺评定报告编制工艺评定一览表以便焊接工艺人员编制工艺使用 焊接工艺评定档案应专人管理 保存质焊接工艺评定失效为止 焊接工艺管理焊接工艺是指导焊接生产的焊接技术文件文件 包括焊前准备 焊接工艺参数 过程控制和焊后清理等一系列措施 依据工艺评定的科学依据 结合一定的生产条件 结合实际经验 分析 总结制定出来 焊接工艺的作用 指导焊接生产的重要技术文件组织和管理焊接生产的基础 规定程序 规范焊接参数等 解决生产中的焊接问题交流焊接先进经验的桥梁 科技发展 新技术的引进 工人实践经验的采纳等促进工艺改进和技术交流 焊接工艺编制原则保持技术先进性 经济合理性 技术的可行性 创造良好的劳动条件 焊接工艺管理包括焊接工艺文件的编制 校核 更改 贯彻实施等控制点 焊接工艺文件的编制依据 工艺评定报告 图纸和技术文件 标准 工厂生产条件 焊接工艺的内容 焊接节点图 母材 焊接材料 预热 后热 热处理 焊接参数 技术措施等 焊接工艺有焊接工艺员编制 焊接责任工程师审核 焊接工艺文件的更改原因 由于技术进步和经验的积累 图纸或技术文件要求 材料代用等 变更方法 换版或修订 焊接工艺修订应按员工艺审核程序进行 焊接工艺文件的贯彻实施技术交底 现场严格按工艺进行作业 6 产品施焊管理产品焊接是焊接工艺实践的过程 所以应严格做好产品施焊管理工作 产品施焊管理控制环节包括焊接环境 焊接工艺纪律检查 施焊过程及焊接检验等控制点 1 焊接环境适于焊接工艺实施的环境条件具体有 1 风速限制 2 相对湿度不得大于90 不得有雨雪 3 试件温度不得过低 4 有色金属焊接是的铁污染及灰尘等污染要求 5 安全要求 电源安全电压等 6 光线要求 2 焊接工艺纪律依据标准 从事焊接人员应符合接头相应的资质要求 焊工应严格按焊接工艺要求进行焊接 并做好记录 焊接检查应按规定要求进行 并做好检验记录 对于不符焊接规程行为任何人都有权制止 3 焊接过程及检验焊前准备 指派有资质焊工 检查焊接条件及材料等符合焊接要求 熟悉焊接工艺 焊接 严格按工艺要求施焊 按资质范围要求资质进行作业 焊后 按规定进行焊缝标记 外观检查并作好检验记录等 验证性焊接资料为施焊记录和焊接检验记录4 焊缝返修及母材修补焊接由于受焊接工艺 焊工技能 焊接环境等各方面条件限制 往往会产生超标缺陷 需要进行返修 焊接返修设置一二次返修 超次返修两个控制点 1 焊接返修方案制定 原因分析 方案制定 平定合格的焊接工艺 有资质焊工 检验要求 2 一二次焊接返修的处理 焊接工艺员编制返修工艺 责任工程师审核 3 超次返修的处理 焊接工艺人员编制 责任工程师审核 技术总负责人批准 4 焊缝返修的时间段热处理前进行 热处理后返修需视返修深度确定是否进行热处理 5 返修记录和资料存档 验证资料焊缝返修工艺和记录报告7 产品焊接试件产品焊接试板是用于验证完工焊缝性能的试件 产品焊接试板主要有试板制备和试样制备两个控制点 1 试板制备试板制备包括制备产品试件的条件和制备要求 确保不出现试件遗漏和错误 1 制备产品试板的条件 碳钢 低合金钢低温容器Rm 540Mpa的低合金钢制容器需要经过热处理改善或恢复材料力学性能的钢制压力容器 盛装极度或高度危害介质的压力容器 图样或本规程应用标准要求制备产品焊接试件的容器 2 制备要求材料要求 合格 与容器用材具有相同标准 牌号 厚度和热处理状态 焊接试件的焊接 作为筒节纵向焊缝延长部分 由施焊容器的焊工与筒节纵缝一起焊接 焊接试件的热处理状态 与容器具有同样的热处理状态 焊接试件数量 与材料 厚度 结构和焊接工艺 设计图样和标准要求有关产品焊接试件的标记 容器编号 焊缝编号 焊工钢印 移植号等2 试样制备和理化实验试样制备和理化实验应依据JB T4744 JB T4745 JB T4756等关于产品焊接试样要求和规定进行试样制备 试验和结果评价 8 焊接质量控制系统 如果说半导体是计算机之母的话 那么焊接是压力容器之母 常识所知 好刀出自好钢 巧妇难做无米之炊 1 焊接质量控制系统控制程序图 附录C 2 焊接质量控制系统控制系统控制环节和控制点一览表 四焊接责任工程师应掌握的相关法规及专业知识焊接责任工程师应有深厚的焊接专业基础知识同时要掌握压力容器法规 标准有关焊接的专业知识及相关特殊要求 一 焊接责任工程师应熟悉的法规标准的内容 1 特种设备安全监察条例 2 锅炉压力容器制造监督管理办法 及附件 锅炉压力容器制造许可条件 3 固定式压力容器安全技术监察规程 4 超高压力容器安全技术监察规程 5 气瓶安全监察规程 6 气瓶安全监察规定 7 溶解乙炔气瓶安全监察规程 8 液化气体气车罐车安全监察规程 9 GB150 钢制压力容器 10 GB151 钢制管壳式换热器 11 GB12337 钢制球形储罐 12 GB50094 球形储罐施工及验收规范 13 GB T222 钢的成品化学成分允许偏差 14 GB T699 优质碳素结构钢技术条件 15 GB T700 碳素结构钢 16 GB709 热轧钢板和钢带的尺寸形状 质量及允许偏差 17 GB T711 优质碳素结构钢热轧厚钢板和钢带 18 GB T713 锅炉和压力容器用钢板 二 法规 标准对压力容器用焊接材料的要求 1 压力容器材料要求1 材料应具有满足容器的安全使用性能 2 具有良好的加工工艺性能 3 与一般材料标准相比具有更为严格的要求如成分 性能等方面 2 对焊接接头性能要求根据压力容器材料性能要求 为了确保焊接接头性能与母材的匹配性 对用于压力容器的焊接材料提出相应的要求 接接头性能应高于或等于相应母材规定的限值或满足图样和技术条件要求 当需要时 其他性能也不得低于母材的相应要求 即焊接接头应具有如下特点 1 碳素钢 低合金钢焊接接头保证接头力学性能不低于母材下限值 同时不高于母材上限制的加30MPA 耐热型低合金钢还应保证化学成分 2 高合金钢 有色金属的焊接接头应保证力学性能和耐腐蚀性能 3 不锈钢 有色金属复合板的焊接接头应保证力学性能 基层的抗拉强度应不超过母材标准规定的上限值加30Mpa 覆层应保证耐腐蚀性能 当有力学性能要求时还应保证力学性能 4 异种金属材料之间的焊接接头应保证接头的力学性能符合要求 3 对焊接材料的要求由于压力容器接头性能的要求 所以焊接材料除满足通用标准之外 还应满足通用标准之外的容器对焊接材料的特殊性能要求 具体如下 1 提高了对焊条偏心度的技术要求如 3 2和4 0mm焊条 偏心度应不大于4 允许受检焊条数量的5 其偏心度大于4 但不大于5 2 T型接头角焊缝又允许存在未焊透改为不允许 要求焊条焊接电弧的穿透能力进一步提高 3 焊缝熔覆金属的杂质元素含量有了进一步提高 要求不高与母材相应标准规定值 磷含量不大于0 03 硫含量不应大于0 02 由于焊缝金属为铸造组织 不均匀性大 比起钢板 锻件等轧制材料来力学性能要差一些 为了确保焊缝金属的性能不低于相应母材标准规定能过的下限 应对焊接材料的杂质元素含量提出要求 4 用于压力容器的焊接材料熔覆金属进一步规定了上限值 为母材规定上限值加30Mpa 焊条熔敷金属强度过高 会造成焊缝金属与母材的强度 塑性 韧性不匹配 影响焊接接头性能 5 规定焊接材材料熔覆金属延伸率不低于20 与母材性能相匹配 6 除不锈钢 有色金属材料 钢焊接材料均规定焊材熔覆金属应具有与母材相当的冲击功 4 金属材料焊接性 焊接性是指金属适应焊接加工而形成完整的具有一定使用性能的焊接接头的特性 一般包括经受焊接加工时对缺陷的敏感性和焊接接头在一定使用条件下可靠运行的能力 一般分为使用焊接性 冶金焊接性和热焊接性 使用焊接性是金属在一定工艺条件下形成具有一定使用性能的焊接接头的能力 即金属获得力学性能 低温韧性 耐蚀性能等一系列满足使用要求和技术文件规定的使用性能的程度 影响使用焊接性的因素主要有材料因素 工艺因素 结构因素和使用条件如高温低温等 工艺焊接性是指在一定工艺条件下 获得致密 无缺陷的优质焊接接头的能力 工艺焊接性的影响因素有焊接方法 工艺措施等 工艺焊接性又分为冶金焊接性和热焊接性 冶金焊接性是指在一定工艺条件下 焊缝金属经过熔化结晶成为焊缝的区域发生冶金反应和固态相变 这种焊接过程中物理化学变化对对焊接性能和产生缺陷的影响程度 与材料 工艺有关 热焊接性是指一定焊接工艺条件下 焊接热循环对焊接接头热影响区的组织和使用性能产生的影响程度 热焊接性主要与焊接工艺有关一般情况下可通过焊接性试验了解材料对焊接工艺的适应性 实现对不同焊接材料采用不同工艺进行焊接 进而实现对接头的使用焊接性的评价 压力容器常用钢材的焊接性 1 热影响区粗晶区脆化1100 以上区域形成粗晶区 出现魏氏组织降低热性 限制线能量 多层多道焊 控制层间温度 2 热应变脆化C Mn钢接头熔合线及Ac1的亚临界热影响区出现氮 碳原子聚集在位错周围 造成位错的钉扎作用 在熔合线出应力集中的作用下 使接头脆化 添加碳化物形成元素 焊后消应力处理可改善和恢复韧性 3 冷裂纹冷裂纹是指在金属结晶后的较低温度下产生的裂纹称为冷裂纹 冷裂纹产生的原因 扩散氢的影响 淬硬组织的形成 拘束应力的作用 淬硬性主要与合金元素含量有关 炭是影响钢的淬硬性 冷裂敏感性及脆化的主要因素 即碳越多 淬硬性冷裂敏感性和脆化越严重 为了综合评价合金元素对冷裂纹的影响 将合金元素换算成碳的相当当量 形成了碳当量 规定碳当量的公式如下 Ceq C Si 24 Mn 6 Ni 40 Cr 5 Mo 4 V 14Ceq 0 4 淬硬倾向不大 焊接性良好 不预热Ceq 0 4 0 6 易于淬硬 预热可保证焊接性良好Ceq 0 6 淬硬倾向大 焊接性差 必须采取严格工艺措施另外一个判定冷裂倾向的敏感指数PcmPcm C Si 30 Mn Cu Cr 20 Ni 60 Mo 15 V 10 5B敏感指数越大 冷裂倾向越大 Q345R钢含少量合金元素 淬硬性比低碳钢大一些 环境温度较低或钢板厚度较大 可能出现马氏体淬硬组织 产生冷裂纹 需要适当预热焊接 冷裂倾向并不大 其他低合金钢 合金元素含量多 强度级别较高 淬硬倾向更大 采用低氢型焊条 做好焊前清理防止氢的混入 预热 控制线能量 控制层间温度 避免淬硬组织出现 避免强行组对 采取合理的焊接顺序 多层多道焊 逐层锤击 减少拘束应力等措施 防止冷裂纹 3 低合金耐热钢的焊接性常用低合金耐热钢有15CrMoR 12Cr1MoR 12Cr2Mo1R等 Mo和W能显著提高钢的高温强度 Cr能提高钢的强度和抗氧化性 W V Ti等能提高耐热钢的抗蠕变能力 耐热钢含有较多的合金元素 所以焊接性比较差 焊接时应注意 1 具有较大的冷裂倾向采用适当的焊接参数之外 还应选用适合的预热 保持层间温度 后热和热处理等措施 2 再热裂纹倾向再热裂纹是焊接接头在焊后在加热过程中产生的裂纹 加热可能是焊后热处理或高温 500 700 运行形成原因 由于钢中碳化物形成元素V Ti Nb在再加热过程中沉淀晶内析出使晶内二次硬化 晶间杂质元素析集使晶界弱化 造成晶界开裂 控制材料中的碳化物形成元素 选用高温塑性优于母材的焊材 低焊接线能量 选用合理的热处理工艺 合理设计焊接接头 减小余高 避免咬边 减小应力集中均可减小再热裂纹 3 回火脆性低合金耐热钢及焊接接头在一个温度区间长期运行过程中发生剧烈脆变就是回火脆性 回火脆性与P S等杂质元素含量有关 降低杂质元素含量 限硅含量可防止回火脆性 采用小线能量 选择最佳回火参数可防止回火脆性 4 奥氏体不锈钢的焊接性1 晶间腐蚀问题晶间腐蚀是指奥氏体不锈钢焊接接头在450 850 的敏化温度区间内加热时 晶界会析出碳化铬 晶内的铬扩散速度比碳慢 铬补不上 造成晶界贫铬 晶界的电位降低 失去原有的耐蚀性 在腐蚀介质的作用下 造成晶间腐蚀 另外西格玛相在晶界析出或高温过热使大部分含钛等稳定化元素的奥氏体不锈钢造成大部分碳化物溶解 在再敏化温度受热时 会造成熔合线的刀状腐蚀 造成晶间腐蚀 防止措施 采用超低碳母材 采用含碳化物形成元素的奥氏体不锈钢 采用含铁素体的焊材 采用较低线能量和控制层间温度或焊后固溶处理或稳定化处理 2 焊接接头应力腐蚀由于焊接接头存在应力 在高氯离子 低氧的腐蚀介质中会引起奥氏体不锈钢的应力腐蚀 采用避免十字焊缝 对称坡口 合理安排焊接顺序 低线能量多层多道焊 焊后锤击等降低焊接残余应力 避免应力集中 改用双相钢等措施防止接头应力腐蚀 3 热裂纹奥氏体不锈钢导热系数小 膨胀系数大 高温存在时间长 结晶区间大 晶粒方向性强 造成低熔点杂质易在晶界聚集 所以易产生热裂纹 防止措施 限制S P含量 采用含铁素体的焊材 做好焊接清理 适当提高含锰量 控制有较大的宽深比 多层多道焊 窄焊道 低线能量和层间温度 收弧错开和填满弧坑等措施 焊接材料焊接材料是焊接时使用的形成熔覆金属的填充材料 保护熔融金属不受空气污染的保护材料 协助熔融金属凝固成型的衬垫材料等 包括焊条 焊丝 电极 焊剂 气体 衬垫等 1 焊条1 按药皮可分六种 如下表 2 国产焊条的分类国产焊接材料按用途分为结构钢焊条 耐热钢焊条 不锈钢焊条 堆焊焊条 低温钢焊条 铸铁焊条 铜及铜合金焊条 镍及镍合金焊条 铝及铝合金焊条 特殊用途焊条 焊条药皮类型及特点 焊条药皮类型 结构钢焊条牌号JXXXX特殊用途或性能 G X RH R CuP 药皮类型和焊接电源种类焊缝金属的抗拉强度等级结构钢焊条 耐热钢 不锈钢焊条牌号表示方法 RXXX药皮类型和电流种类焊缝金属主要化学成分等级不同牌号 0 9 焊缝金属主要化学成分等级R 耐热钢焊条或A G 奥氏体或铬不锈钢耐热钢焊条化学成分等级见培训教材表8 5 不锈钢焊缝金属化学成分等级见表8 6 焊条型号和焊条牌号 焊条型号是国家标准中规定的焊条型号 牌号是原国家机械工艺委员会在焊接材料产品样本中统一规定的焊条行业编号 区别在于牌号中没有区别焊接位置的编号 如碳钢焊条型号表示方法 EXXXX药皮类型和电流种类极性焊接位置熔覆金属最小抗拉强度 kgf mm2 表示焊条焊条型号与牌号对照见培训教材表8 7 5 钨极钨极作为电极 不作为填充金属 只起导电作用 由于熔点 3410 沸点 5900 高 主要用作非融化及电极 有纯钨 钍钨和铈钨等三种 常用的是铈钨极 因为计入少量氧化铈 引弧更容易 电子发射能力强 许允电流大 电极损耗少等优点 主要牌号WCe 20 6 焊剂焊剂分熔炼焊剂和烧结焊剂 熔炼焊剂如常用的HJ431 HJ350等 HJ431表示高锰高硅低氟 HJ35O表示中锰中硅中氟 主要由矿物熔炼成玻璃状再碎成一定粒度颗粒 60 14目 制造耗能多 颗粒强度高 耐吸潮性能好 不能加入脱氧和合金剂 烧结焊剂如SJ101 SJ601等 由药粉和粘结剂拌好后造粒烧结而成 制造耗能少 可加入合金剂和脱氧剂 颗粒强度低 耐吸潮性差等 焊剂作用相当于焊条药皮主要是 保护熔池 脱氧渗合金 成型 降低冷却速度改善冶金性能 防止飞溅 提高熔覆系数 低温钢用于低温条件的钢材 分为含镍和不含镍钢两类 常用低温钢牌号有16MnDR 15MnNiR O9MnNiDR 低温钢主要性能要求 保证使用温度下具有足够的韧性和抵抗脆性破坏的能力 主要通过降低含碳量 限制S P等杂质元素含量 通过微量合金元素细晶强化 固溶强化 配合正火或正火加回火处理获得良好的低温韧性 不含镍低温钢含碳量低 合金元素含量低 冷裂倾向小 焊接性良好 一般不需预热 含镍低温钢具有冷裂倾向小 当厚板焊接或拘束较大时应预热 焊接焊接应严格控制杂质元素含量防止热裂纹 焊接尽量采用小线能量 多层多道焊控制层间温度 低合金耐热钢耐热钢分为热稳定钢和热强钢 热稳定钢具有高温下抗氧化或耐气体介质腐蚀性能 热强钢在高温下既能抗氧化性同时具有一定的高温强度 耐热钢按合