戈兆文锅炉压力容器.doc

下载文档收藏戈兆文锅炉压力容器9.10(修改版) 最新的标准 最新的标准隐藏 窗体顶端窗体底端中美锅炉压力容器焊接标准对比 全国锅炉压力容器标准化技术委员会合 肥 通 用 机 械 研 究 院 戈兆文 二 0 一一年九月二十日 大连 1 中美锅炉压力容器焊接标准对比 全国锅炉压力容器标准化技术委员会 戈兆文 合肥通用机械研究院 1.前言 1.1 国内锅炉压力容器制造、安装企业简况 据国家质检总局特种设备安全监察局统计公布的，2009 年特种设备制造、安装企业数量见表 1 表 1 全国承压设备制造安装企业 （家） 锅炉 有许可证的制造企业 许可证设备（元）件制造企业 安装改造维修企业 1269 105 3763 680 压力容器 3693 气瓶 129 压力管道 4047 3282 3186 至 2010 年底为止，国内取得美国 ASME 制造认证钢印共有 502 家企业。国内承压设备制造、安装 等企业数量最多的省份依次为江苏、辽宁、山东、四川。全国承压设备制造、安装企业将近 1 万家 1.2 国内锅炉压力容器用焊接标准 2011 年 7 月 1 日国家能源局公布了四项承压设备焊接标准，并规定 2011 年 10 月 1 日实施，它们是： NB/T47014-2011（JB/T4708） 承压设备焊接工艺评定 NB/T47015-2011（JB/T4709） 压力容器焊接规程 NB/T47016-2011（JB/T4744） 承压设备用产品焊接试件力学性能检验 NB/T47018-2011（JB/T4747） 承压设备用焊接材料订货技术条件 国家质量监督检验检疫总局于 2010 年 11 月 4 日颁布了特种设备安全技术规范 TSGZ6002-2010特 种设备焊接操作人员考核细则 以上一个特种设备安全技术规范，三个行业标准都是参照 ASME锅炉压力容器规范编制的，主 要参照了 ASME锅炉压力容器规范中德的相关篇章： 第卷 动力锅炉建造规则 第卷 C 篇-焊条、焊丝及填充材料标准 第卷 压力容器建造规则 第卷 焊接和钎接评定 1.3 制订中国行业标准需要考虑的问题 1.3.1 从中国的实际情况出发，参照采用国外先进工业国家标准。中国的实际情况： （1）中国的法律、法规、安全技术规范； （2）锅炉、压力容器、压力管道的设计、制造、安装、维修、检验和监督； （3）基本材料、母材与焊材； （4）质量管理与工艺实施状况； （5）相关人员的理解能力与接受能力。 1.3.2 标准是各方协调结果 我国标准法规定，标准必需服从于法规。特种设备安全技术规范如固定式压力容器安全技术规程 、 特种设备焊接操作人员考核细则都是上位法，在编制行业标准、产品标准时都不能违背上位法中的 规定。例如：JB4708-2000 中规定焊接材料的牌号改变，要重新评定焊接工艺，就是在当时有效的蒸 气锅炉安全技术监察规程中规定的。又如：压力容器焊后返修要不要重新进行焊后热处理，亦是如此。 什么是协调？协调就是妥协。有一个经过协调大家都遵守的标准，要比争认不止、无法统一，长期 决定不了的混乱状况，要好得多。 所以，学习、理解标准，不能完全从技术角度出发，要综合考虑到标准的管理功能、法律效用、经 济作用等等社会作用。例：焊后返修的重新焊后热处理规定：1.返修次数限制；2.重新焊后热处理的规 2 定；都是遵照协调原则确定。 1.3.3 对 ASME锅炉压力容器规范中条文与术语的理解 A）既要有深厚的专业知识，也要精通英文 B）几个重要的概念 焊缝与焊接接头 焊后热处理时的钢板厚度与焊缝金属厚度 WPS 是焊接工艺规程 ，还是焊接作业指导书 预焊接工艺规程 焊接接头抗拉强度合格指标： “母材标准规定值的下限值” ，还是焊接工艺评定标准规定的 “抗拉强度最低值” ； 产品焊接“试件”还是“试板” ； 什么是焊接工艺评定？什么是承压设备的焊接工艺评定； 什么是角焊缝； 什么是“焊接工艺规程”？什么是“焊接工艺指导书”？ 2.中、美承压设备用焊接材料标准对比 2.1 中、美焊接材料标准对比见表 2表 4 表 2 中外焊条国家标准对照表中国 美国 日本 欧洲、德国 备注 GB/T 51171995 碳钢 AWS A5.11991 碳钢手 JIS Z32111991 低碳 EN 4991994 碳钢及细 焊条 工电弧焊焊条 钢焊条 JIS Z32121990，高强 度钢焊条 GB/T 51181995 低合 AWS 金钢焊条 A5.51996 低合 钢焊条 铬钼耐热钢焊条 钢用焊条 GB/T 9831995 不锈钢 AWS A5.41992 耐蚀铬 JIS Z32211989 不锈 EN 16001997 不锈钢 焊条 钢及铬镍钢焊条 钢焊条 及耐热钢焊条 EN 4991994 碳钢及细 EN 15991997 耐热钢 EN 7571997 高强度钢 JIS Z32141999 耐候 晶粒钢焊条 金钢焊条 JIS Z32231993 钼及 焊条 JIS Z32411999 低温 焊条 晶粒钢焊条 GB/T 5117 等效采用 AWS A5.1 GB/T 5118 等效采用 AWS A5.5 GB/T 983 等效采用 AWS A5.4 GB/T 9842001 堆焊焊 AWS A5.131980 堆焊 JIS Z32511991 硬质 DIN 8555 1.2 1978 条 用焊丝及焊条 堆焊焊条 堆焊用焊接填充材料 GB/T 36701995 铜及 AWS A5.61984 铜及铜 JIS Z32311989 铜及 DIN 1733T11979 铜及 铜合金焊条 合金焊条 铜合金焊条 铜合金焊接填充材料 GB/T 36692001 铝及 AWS A5.31991 铝及铝 铝合金焊条 合金焊条 DIN 78711975 铝及铝 合金焊条 GB/T 100442002 铸铁 AWS A5.151990 铸铁 JIS Z32521992 铸铁 DIN 8573T11978 铸铁 焊条及焊丝 用填充丝及焊条 焊条 焊接用填充材料 3 GB/T 138141992 镍及 AWS A5.111997 镍及 JIS Z32241999 镍及 DIN 17361980 镍及镍 GB/T 138141992 等效采用 AWS 镍合金焊条 镍合金焊条 镍合金焊条 合金焊接填充材料 A5.1189 NB/T 47018.22011 钢 焊条 全国锅炉压力容器标准化技术委 员会组织编制 表 3 中外焊丝国家标准对照表中国 美国 日本 欧洲 备注 AWS A5.181993 碳钢用 JIS Z33121999 碳钢及 气保焊焊丝和填充丝 GB/T149571994 熔化焊 用钢丝 GB/T149581994 气体保 护焊用钢丝（已废止） GB/T8110 1995 气 保 焊 用碳钢、低合金钢焊丝 高强钢 MAG 焊接用实芯焊 EN 4401994 碳钢气保焊 GB/T 81101995 等效 EN 16681997 碳钢及细 采用了 AWS A5.18 和 AWS GB/T 14957 其中部分焊 AWS A5.281996 低合金 丝 丝 MAG 焊接用实芯焊丝 钢用气 保焊焊 丝和 填充 JIS Z33251999 低温钢 焊丝和填充丝 JIS Z33161999 低碳钢 晶粒钢 TIG 焊焊丝和填充 A5.28 和低合金钢用 TIG 焊丝及 丝 焊棒 JIS Z33171999 钼及铬钼钢 MAG 焊接用实 芯焊丝 保焊焊丝 EN 120701999 耐热钢气 丝用于气体保护焊 YB/T 50922005 焊接用 AWS A5.91993 不锈钢焊 JIS Z33211999 焊接用 不锈钢丝 丝和填充丝 不锈钢焊丝和填充丝 EN 120721999 不锈钢和 耐 热 钢气 保 焊焊 丝和 填 充丝 GB/T 156201995 镍及镍 AWS A5.141997 镍及镍 JIS Z33341999 镍及镍 DIN 17361985 镍及镍合 GB/T 156201995 参照采 合金焊丝 合金焊丝 合金焊丝和焊棒 焊丝 用 AWS A5.14 GB/T 94601988 铜及铜 AWS A5.71984 铜及铜合 JIS Z33411993 铜及铜 DIN 17331988 铜及铜合 合金焊丝 金焊丝 合金焊丝 金焊丝 GB10858-2008 等效 采 用 GB/T 108581989 铝及铝 AWS A5.101999 铝及铝 JIS Z32321990 铝及铝 DIN 17321988 铝及铝合 ISO18273:2004 焊接材料 合金焊丝 合金焊丝和填充丝 合金焊丝和填充丝 金焊丝和填充丝 铝 和铝 合金 实心 焊 丝 和填充丝规程 JB/T 47452002 附录 D 压力容器用钛及钛合金焊 丝 NB/T 47018.32011 气体 保护电弧焊钢焊丝 AWS A5.161990 钛和钛 合金焊丝和填充丝 JB/T 47452002 附录 D 等 效 采 用 AWS A5.16 1990 全 国 锅炉 压力 容器 标 准 化技术委员会组织编制 4 表 4 中外埋弧焊焊材国家标准对照表中国 美国 日本 欧洲 备注 GB/T 52931999 埋弧焊 AWS A5.171997 碳钢用 JIS Z33511999 碳钢和 EN 756碳钢及低合金钢 GB/T 52931999 等效采 用碳钢焊丝和焊剂 埋弧焊焊丝和焊剂 低合金钢埋弧焊焊丝 埋弧焊焊丝 用 AWS A5.171989 GB/T 124702003 中除焊 EN 760埋弧焊用焊剂 丝 外 ， 其 它 基 本 与 AWS A5.23 相同 GB/T 124702003 埋弧焊 AWS A5.231990 低合金 JIS Z33521988 碳钢和 用低合金钢焊丝和焊剂 GB/T 178541999 埋弧焊 用不锈钢焊丝和焊剂 NB/T 47018.42011 埋弧 焊钢焊丝和焊剂 AWS A5.21992 碳钢和低 合金钢氧可燃气焊接填 充丝 AWS A5.251997 电渣焊 用碳钢和低合金钢焊丝和 焊剂 AWS A5.261997 碳钢和 低合金钢气电焊焊丝 AWS A5.301979 可熔化 嵌条 AWS A5.81992 钎焊和熔 钎焊钎料 AWS A5.311992 钎焊和 熔钎焊钎剂 钢用埋弧焊焊丝和焊剂 低合金钢埋弧焊焊剂 JIS Z33241999 不锈钢 DIN85561986 不锈钢用 GB/T 178541999 等效采 埋弧焊用实芯焊丝和焊剂 焊接材料 用 JIS Z33241988 全国锅炉压力容器标准化 技术委员会组织编制 2.2 我国焊接材料国家标准特点 2.2.1 我国承压设备所用焊接材料（焊条、气保焊焊丝、埋弧焊焊丝及焊剂）所遵照的国家标准，与美相 比，基本是齐全的，这为编制承压设备焊接材料行业标准奠定了基础。 2.2.2 我国碳钢、 低合金钢、 不锈钢焊条国家标准和镍及镍合金焊条国家标准都是等效采用美国国家标准 进行编制的。 我国埋弧焊用碳钢、低合金钢焊丝和焊剂国家标准参照采用了美国国家标准，而埋弧焊用不锈钢焊 丝和焊剂国家标准则是参照采用日本国家标准。实际上，这三个埋弧焊国家标准中的焊丝都是符合中国 国家标准 GB/T14957、GB/T3429 和 YB/T5092 规定的，其余技术条件才与美国国家标准相同。 2.2.3 焊丝国家标准分两种情况：一是 GB/T14957、GB/T14958 和 YB/T5092 是冶金系统编制的，市场可 以充分供应；一是 GB/T8110 为焊接标准化委员会等效采用了美国国家标准而编出的，在标准中没有看 到 GB/T14957、 GB/T14958 与 GB/T8110 之间的对应关系。 而承压设备制造厂目前也只选用了 GB/T8110 中 ER49-1，ER50-6 等少数几个型号焊丝。 由全国钢标准化技术委员会归口的GB/T3429-2002 焊接用钢盘条是国产焊丝标准的基础，这份 标准包括了碳钢和低合金钢，但不包括不锈钢，已经将 GB/T8110 中全部焊丝型号几乎都纳入其中。 2.2.4 与美国材料国家标准相比，我国焊材标准还存在若干不足： 我国三个焊丝国家标准所列焊丝都是通用性的、 同时适用于若干焊接方法， 缺少各焊接方法专用 （如 气焊、埋弧焊、电渣焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊和气电立焊）的焊丝标准。 5 2.2.5 我国焊材国家标准中， 大多等效采用了美国国家标准， 在等效采用美国国家标准时却忽视了另一个 美国标准即AWS A5.01 填充金属采购导则 ，在 AWS A5.01 中规定了焊材制造厂的质量保证体系、原 材料规定、批量类别以及试验深度。只有焊材标准，没有填充材料采购导则 ，得不到你所需要的专 用焊接材料。目前，我国尚无焊接材料采购方面的规则，对于超出国家标准规定以外的焊材选用，往往 由设计人员在图样上说明，或承压设备制造厂的工艺人员提出技术要求，最后由供应部门采购，如果采 用国外焊材，往往只写某某厂牌号，如此对待焊材采购往往造成降低焊材内在质量的恶果。 2.3 中、美焊接材料比较 2.3.1 中、美焊条比较特点 （1）碳钢焊条、铬钼耐热钢焊条和不锈钢（含铁素体、马氏体、奥氏体不锈钢）焊条的熔敷金属 化学成分及性能，在各国标准间、各厂牌号间基本相同。主要差异表现在适用范围、焊接工艺性能 及操作性能。 而低合金高强度钢焊条的熔敷金属化学成分及性能，在各国标准间，各厂牌号间，差异较大，焊条 的适用范围、操作性能及焊接工艺性能差异也同样较大。提高低合金高强度钢熔敷金属强度的合金 元素主要是锰、钼、镍。 低温钢用焊条熔敷金属合金体系国内外焊条标准差异较大，我国焊条主要用锰、镍，国外焊条除了 用镍以外，还加入微量的钛、硼元素以获得低温韧性。 （2）我国承压设备常用焊条，除长输管道打底焊时，常用高纤维素型药皮焊条外基本上都采用低 氢钠和低氢钾型药皮焊条，而不锈钢焊条则为 EXXX-15、EXXX-16 型药皮类型， “-15”通常为碱 性， “-16”可以是碱性药皮的，也可以是钛型或钛钙性药皮。 美国用于锅炉压力容器和压力管道用焊条除与我国有相同的药皮类型外，还大量采用了铁粉低 氢型药皮、高二氧化钛型、高氧化铁型，及氧化铁、二氧化钛混合型药皮。欧洲用于承压设备的焊 条基本上都是碱性药皮，不锈钢焊条也有用钛型药皮。 （3）日本焊条国家标准 JIS Z3211，JIS Z3223，JIS Z3221 中都对焊条熔敷金属规定了弯曲试验， 弯曲试验的试样尺寸， 压头直径及弯曲角度与 ASME 第九篇 焊接与钎焊评定 很接近， 笔者认为， 弯曲是要求熔敷金属在一定伸长率下不出现超标的开裂缺陷，这对于确保熔敷金属的致密性是非常 必要的。在中国、美国和欧洲焊条国家标准中都没有规定要做弯曲试验。我国 JB/T4747-2002承 压设备用钢焊条订货技术条件中也做了弯曲试验规定。 在中国、日本、美国和欧洲标准中，只有欧洲焊条标准 EN499 和 EN757 中规定了熔敷金属抗拉强 度的范围，既规定了熔敷金属抗拉强度的下限值，又限制了上限值。我国在 JB/T4747-2002 中也对压力 容 器 用 钢 焊 条 熔 敷 金 属 抗 拉 强 度 上 、 下 限 做 了 规 定 ， 熔 敷 金 属 抗 拉 强 度 值 与 GB/T5117-1995 、 GB/T5118-1995 下限值之差不应超 100MPa。其中直径不大于 2.5mm 的耐热型低合金钢焊条熔敷金属抗 拉强度值与 GB/T5118-1995 规定下限值之差允许不超过 120MPa。 （4）中、美、日、欧四国（地区）奥氏体不锈钢焊条国家标准中，都没有规定其熔敷金属的低温 冲击韧性，我们查看了日本神户制钢所焊接公司、奥地利伯乐公司、瑞典伊萨公司的产品样本、这 些工厂的奥氏体不锈钢焊条夏比 V 型缺口低温冲击试验都用冲击吸收功来表达韧性指标。 2.3.2 中、美气体保护焊焊丝比较基本看法： （1）尽管各国气保焊焊丝标准不同，但对于 Cr-Mo 耐热钢和不锈钢来讲，他们的主要合金元素的 配比规律相同，熔敷金属的抗拉强度是接近的。 （2）GB/T 8110 等效采用了美国标准，但标准中所规定焊丝型号与我国合金体系有较大差距，与 GB/T8110 型号相对应的牌号焊丝很少，氩弧焊时国内工厂大都选用日本标准焊丝，很少选用 GB/T8110 中型号的焊丝。 （3）除 GB/T8110 外，我国气体保护焊焊丝大多是从通用性焊丝标准 GB/T14957 中选用的，该标 准中的焊丝可以适用于气体保护焊，也适用于埋弧焊、电渣焊或等离子焊，甚至焊条的焊芯。美国 气体保护焊焊丝标准也可以作为通用性焊丝标准。 （4）通用性焊丝标准中用于气体保护焊焊丝，都只规定了焊丝化学成分，并不保证熔敷金属的力 学性能与化学成分，这给选用焊丝带来困难，也很难测定焊丝的焊接性能。 6 2.3.3 中、外埋弧焊焊材对比特点 在各国埋弧焊焊材标准中，碳钢埋弧焊熔敷金属力学性能，合金体系相差不大；不锈钢埋弧焊熔敷 金属力学性能和合金体系可以说基本相同；而低合金钢埋弧焊熔敷金属的力学性能、合金体系以及其使 用性能，差距甚远。因此，进行埋弧焊焊材对比时，我们以低合金钢用埋弧焊焊材作为典型。 中国、美国、日本和欧洲埋弧焊焊接材料标准特点： （1）美国、日本和欧洲埋弧焊焊接材料标准中的焊丝，都是埋弧焊专用焊丝。基本都包含碳钢、 钼钢、含镍低温钢、低合金高强度钢焊丝。我国没有埋弧焊专用焊丝标准，只有通用性焊丝标准 GB/T14957-1994熔化焊用钢丝 。 （2）在美国、日本低合金钢和不锈钢埋弧焊焊材标准中，不仅规定了焊丝的化学成分，而且同时 规定了埋弧焊后熔敷金属化学成分范围。这就表明，在焊丝-焊剂型号中显示了 熔敷金属的拉伸、 冲击性能，而熔敷金属的化学成分又影现出使用性能（耐热、低温、耐腐蚀） ，这样，熔敷金属性 能表现就全面了。 可惜，我国埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂标准中，不能列出熔敷金属化学成分范围，比起美、日国 家标准来，是一个很大差距。 （3）当埋弧焊焊丝确定以后，则埋弧焊用焊剂成分则成为影响埋弧焊焊接工艺性能、熔敷金属成 分与性能的重要因素。在日本和欧洲焊剂国家标准中都规定了焊剂组成及特性，而中国和美国埋弧 焊焊接国家标准中也在附录中说明了焊接类型分为中性焊剂、活性焊剂和合金焊剂三种，只是定性 的做了说明，没有定量的划分。并特地建立了“焊剂中性指数”概念，用来表示焊丝-焊接组合焊 接碳钢时，与焊缝金属中的 Mn、Si 含量有关的指数。 2.4 承压设备的焊接及对焊材要求 2.4.1 承压设备法规与标准的规定 2.4.1.1固定式压力容器安全技术监察规程中规定，常规设计方法的安全系数见表 5 表 5 常规设计方法的安全系数 材料 室温下的 （板、 锻件、 管） 抗拉强度 Rm 设计温度下的 屈服强度 R t eL（Rt p0.2） （注 1） ns1.5 ns1.5 ns1.5 ns1.5 ns1.5 ns1.5 设计温度下持 久强度极限平 均值 Rt D （注 2） nd1.5 nd1.5 nd1.5 nd1.5 -设计温度下蠕 变极限平均值 （每 1000 小时 蠕变率为 0.01%的）Rt n nn1.0 nn1.0 nn1.0 nn1.0 - 碳素钢和低合金 钢 高合金钢 钛及钛合金 镍及镍合金 铝及铝合金 铜及铜合金 nb2.7 nb2.7 nb3.0 nb3.0 nb4.0 nb3.0 注 1：对于奥氏体不锈钢材料，如果标准中规定了 R tp1.0，则可以选用该值计算其许用应力； 注 2：根据设计寿命选用 1.010 5h、1.510 5h、2.010 5h 等持久强度极限值。 GB150-1998 中规定，常规设计方法的安全系数见表 6 表 6 GB150-1998 中规定的安全系数 材料 碳素钢、低合金钢 高合金钢 许用应力取下列各值中的最小值，MPa ？ ？ ？ ？ ？ b 、 s 、 s 、 D 、 n 3.0 1.6 1.6 1.5 1.0 ？ ？ 0.2） ？ 0.2） ？ ？ （？ （？ b 、 s 、 s 1) D n 3 .0 1 .5 1 .5 1.5 1.0 7 1)对奥氏体高合金钢制受压元件，当设计温度低于蠕变范围，且允许有微量的永久变形时， 可适当提高许用应力至 0.9？S（？0.2） ，但不超过 量永久变形就产生泄露或故障的场合。 从表 6 与表 7 对比可见，设计标准降低强度计算的安全系数，必须要求提高制造压力容器母材与焊 材的质量指标。 美国ASME 锅炉压力容器规范中强度计算安全系数为 3.5 2.4.1.2 GB 713-2008 锅炉压力容器用钢板代替 GB713-1997锅炉用钢板与 GB6654-1996压 力容器用钢板 ，GB713-2008 中各钢号主要性能指标大大提高如表 7 表 7 GB713-2008 各钢号主要性能表 GB/T713-1997 GB6654-1996 20g 20R 16Mng、 19Mng、 16MnR 15MnNbR 18MnMoNbR 13MnNiCrMoNbg 13MnNiCrMoNbR 15CrMog 15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr2Mo1R 12Cr1MoVR GB/T713-2008 牌号 Q245Ra Q345Ra Q370R 18MnMoNbR 13MnNiMoR 15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr2Mo1R 12Cr1MoVR 化学成分，% P 0.025 0.025 0.025 0.020 0.020 0.025 0.020 0.020 0.025 S 0.015 0.015 0.015 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 抗拉强度， MPa 380520 470640 520630 570720 570720 440590 510680 520680 430590 力学性能 温度， 0 0 -20 0 0 20 20 20 20 V 型冲击功，J 31 34 34 41 41 31 34 34 34 ？ 0.2） （？ s 。此规定不适用于法兰或其他有微 1 .5 从表 7 可见，GB713-2008 特点是： （1）减低杂质 P 与 S 含量 （2）抗拉强度规定了上、下限值 （3）夏比 V 形缺口冲击功提高。 锅炉压力容器常用钢号及相匹配的焊材性能如表 8 所示，对比表 7 与表 8 可见，目前焊材国家标准 技术性能指标明显不如钢材。 （1）焊条 A)熔敷金属杂质 S.P 含量指标高； B)熔敷金属抗拉强度规定值只有下限、没有上限； C)熔敷金属夏比 V 形缺口冲击吸收功规定值不足； D)带“G”焊条不规定熔敷金属杂质 S、P 含量，也不规定熔敷金属夏比冲击吸收功指标； E)熔敷金属不规定弯曲试验。 （2）埋弧焊焊材 A）埋弧焊焊材熔敷金属不保证化学成分，当然更不保证杂质 S、P 含量； B）熔敷金属不规定弯曲试验。 8 表 8 锅炉压力容器常用钢号及相匹配的焊材性能 GB713 常用钢 材牌号 相匹配 的焊条 型号 P S 抗拉强度 MPa Q245R E4315 0.040 0.03 5 Q345R E5015 0.040 0.03 5 Q370R E5515G 18MnMo NbR E6015D1 0.035 不规定 不规 定 0.03 5 13MnNi MoR E6015D1 0.035 0.03 5 15CrMo g E5515B2 0.035 0.03 5 14Cr1M oR E5515B2 0.035 0.03 5 12Cr2M o1R E6015B3 0.035 0.03 5 12Cr1M oVR E5515B2-V 0.035 0.03 5 16MnDR (GB353 1) 09MnNi DR(GB3 531) 07MnCr MoVR(G B19189 ) E6015G 不规定 不规 定 540 不规定 无型号 E5015 不规定 不规 定 540 不规定 540 常温 27 F48P0H08CrM oVA 不规定 不规定 480660 0 27 590 常温 27 540 常温 27 540 常温 27 590 -30 27 590 -30 27 F62A2H08Mn2 MoVA F62A2H08Mn2 MoVA F48P2H08CrM oA 不规定 不规定 480660 0 27 不规定 不规定 620760 -20 27 不规定 不规定 620760 -20 27 540 不规定 490 -30 27 F5A2-H 10Mn2 不规定 不规定 480650 -20 27 420 -30 温度 冲击功 J 27 F4A2-H 08MnA 不规定 不规定 焊条（GB/T5117、GB/T5118） 化学成，% 力学性能 相匹配 的焊材 型号 P S 抗 拉 强 度 MPa 415550 -20 温度 冲 击 功J 27 埋弧焊焊材（GB/T5293、GB/T12470） 化学成分，% 力学性能 2.4.2 承压设备对焊接材料的技术要求 钢制承压设备焊接材料对熔敷金属主要有下列要求： 9 （1）进一步降低低硫、磷含量接近 GB713 标准规定值； （2）限制抗拉强度上限； （3）冲击试样夏比 V 型缺口冲击功与 GB713 标准规定值相当； （4）拉伸试样断后伸长率 A20% （5）弯曲试验，弯心直径等于 4 倍试样厚度，180； （6）扩散氢含量较低。 2.5 焊材国家标准不能符合承压设备技术条件 目前，我国承压设备所使用的焊接材料国家标准和行业标准主要有： GB/T 983-1995 不锈钢焊条 GB/T 5117-1995 碳钢焊条 GB/T 5118-1995 GB/T 5293-1999 GB/T 8110-2008 GB/T 12470-2003 GB/T 14957-1994 GB/T 14958-1994 GB/T 17854-1999 GB/T 5092-2008 求。 2.5.1 焊接材料标准只是对焊材通用性基本要求，若用于承压设备则带来隐患 （1）熔敷金属中硫、磷含量规定普遍高于承压设备用钢材 （2）熔敷金属抗拉强度最大值无限制，造成焊接接头塑性与韧性匹配失调 以焊接 Q345R 为例，与其匹配焊条的的黄金搭档为 E5015 型焊条（牌号为 J507） ，某厂采购 36 批 E5015 型焊条其熔 敷金属抗拉强度统计如表 9 表9 E50XX 型焊条熔敷金属抗 拉强度实测值 MPa 520 540 b 540 590 b 590 640 b E60XX 640 683 b 1 某厂 36 批 E50XX 型焊条抗拉强度统计表 批数 比例 低合金钢焊条 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂 熔化焊用钢丝 气体保护焊用钢丝 埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂 焊接用不锈钢丝 认真分析对比承压设备法规、规章、标准与焊接材料标准内容，我们认为现行焊接材料国家标准难以满足承压设备的要 实际达到的型号级别 E50XX 8 22% E50XX 21 58.3% 6 7 16.9% 19.7% 2.8% （3）焊材熔敷金属不规定弯曲试验，难以显示内部微小缺陷 2.5.2 承压备用焊材的合金体系要从中国实际情况出发，不能等效采用国外标准 （1）焊材标准可以等效美国标准，但合金体系不能等效 在美国焊材标准中，凡不是美国合金体系内的焊材所相应的型号都标有”G“字，对待“G”的焊材其熔敷金属磷、 硫含量不规定，冲击试验不要求，熔敷金属化学成分中一般只规定一个元素成分，由于中国焊材标准等效采用了美 国国家标准，因而也将带“G焊材规定全部照搬过来，使得符合我国资源特点、冶金水平，使用良好的低合金钢焊 材也都得加上“G” ，如 E5016-G（J506RH） 、E5015-G(W606、J507RH)、E5516-G(J556RH)、E6015-G(J607RH)，按照 国家标准规定带“G”焊条三个不保（硫磷含量不规定，冲击韧性不规定，所有化学成分不规定） ，谁敢在承压设备 10 上使用。 （2）焊材国家标准中对焊缝咬边、未熔合要求大大低于承压设备设计、制造标准 承压设备法规、标准和焊材国家标准对焊缝未熔合规定见表 10 焊缝咬边 焊缝未熔合 熔敷金属冲击韧性 表 10 法规、标准名称 蒸汽锅炉安全技术监察规程 压力容器安全技术监察规程（1999 年） 锅炉压力容器管道焊工考试与管理里规则 GB50236-1998 现场设备工业管道焊接工程施工及验收 规范 GB150-1998钢制压力容器 JB 4708-2000钢制压力容器焊接工业评定 JB/T5117-1995碳钢焊条 角焊缝试件不允许出现未熔合 焊缝根部未熔合的总长度不大于焊缝总长度的 20%， 当 未熔合的深度不大于最小焊脚的 25%时， 连续未熔合的 长度不应大于 25mm GB/T5118-1995低合金钢焊条 焊缝根部未熔合的总长度应大于焊缝总长度的 20%， 连 续未熔合的长度不大于 25mm 2.5.3 焊接材料生产管理不能满足承压设备用焊材要求 （1）批量过大、控制不当 焊材按各种同一批原料作为划分焊材批号严格来讲是做不到的，每种型号的焊条药皮（焊剂、药芯中的药粉） 都由 10 余种原材料组配而成，很难保证同一批号焊条药皮中的各种原材料都是同一批号，绝大部分焊材厂缺少检 验药皮（焊剂配方、药芯中药粉）配方组合后，各组份的正确性与均匀性的有效手段。 （2）焊材生产厂中焊材存放与销售周转过程中储存条件差 2.6 焊接材料采购导则 没有采购导则的焊材国家标准是不完整的，购来的焊材质量是最起码、最基本的要求、难以满足承压设备多元化技术 要求，焊接材料质量的稳定性、均匀性得不到保证。 我国等效采用了多个美国焊接材料国家标准， 唯独没有采用 AWS A5.01 填充金属采购导则， 也没有编制焊材采购标准， 使人误解为焊材国家标准是最高技术要求，按国家标准采购的焊接材料性能的稳定性与均匀性都得到保证，其实并非如 此。 2.6.1 焊接材料的批量划分 焊接材料的质量是由产品质量证明书保证的，质量证明书是按批检验的。因此，批量划分方法则成为焊接材料质量可 靠性、稳定性和均匀性的关键。 2.6.1.1 我国焊接材料批量是按重量划分的，见表 11 表 11 焊材标准 GB/T 983-1995 GB/T 5117-1995 焊材国标中批量规定 每批规定方法 同一批号焊芯，同一批号主要涂料原料，以同样涂料配方，同样制造工艺 同一批号焊芯，同一批号主要涂料原料，以同样涂料配方，同样制造工艺 批量（吨） 10 50 EXX03-X50 GB/T 5118-1995 同一批号焊芯，同一批号主要涂料原料，以同样涂料配方，同样制造工艺 EXX13-X50 其余30 GB/T 8110-2008 同一炉号、同一形状、同一尺寸、同一交货状态 ER50-X200 11 法规、标准对焊缝未熔合的要求 焊缝未熔合的规定 JB4730-1994 规定级片不允许有未熔合 GB3323 规定二级片、三级片都不允许有未熔合 ER49-1200 其余30 GB/T 14957 YB/T 5092 GB/T 5293-1999 同一牌号、同一炉号（或同一生产批号） 、同一形状、同一尺寸、同一交 货状态 同一牌号、同一炉号、同一尺寸、同一交货状态 焊丝:同一炉号、同一形状、同一尺寸、同一交货状态 焊剂：同一批原材料、同一配方、同一制造工艺 焊丝:同一炉号、同一形状、同一尺寸、同一交货状态 焊剂：同一批原材料、同一配方、同一制造工艺 焊丝:同一牌号、同一炉号、同一尺寸、同一交货状态 焊剂：同一批原材料、同一配方、同一制造工艺 不规定 不规定 焊剂60 GB/T 12470-2003 焊剂60 GB/T 17854-99 焊剂10 2.6.1.2 美国 AWSA 5.01 的批量划分方法 （1）焊接材料批量划分组元 焊芯、焊带、焊丝和填充丝 A）单一炉号：焊芯、焊带、焊丝和填充丝由同一炉号的金属锭轧制成； B）组合炉号：化学成分在标准所要求范围内德两个或多个单一炉号的金属锭组合后轧制成焊芯、焊带、焊丝和填 充丝； 药皮 A）单一湿混料； B）组合湿混料：在焊芯涂敷药皮前后要进行充分试验（包括化学分析）证明所用组合湿混料与单一湿混料相当 焊剂 A)烧结焊剂 I 单一湿混料； Ii 组合湿混料：烧结前后要进行充分试验（包括化学分析） ，证明所用组合湿混料与单一湿混料相当 B)熔炼焊剂 I 单一炉料； Ii 组合炉料：焊接熔炼前后要进行充分试验（包括化学分析）证明所有组合炉料与单一炉料相当。 （2）焊接材料批量级别 焊条 A）T1 级：按焊材厂质量保证大纲规定的焊条质量； B）T2 级：焊材厂连续 24 小时内生产的焊条质量（不超过 45000kg） 。 C）T3 级：焊条厂连续 24 小时内生产的焊条质量（不超过 45000kg） 。但所用药皮与焊芯规定如下： 药皮：单一湿混料或组合湿混料 焊芯：焊材厂采用单一炉号或组合炉号材料连续 24 小时内生产的焊芯质量（不超过 45000kg） 。 D）T4 级：焊材厂采用组合湿混料和单一炉号焊芯生产的焊条质量； E）T5 级：焊材厂采用单一湿混料和单一炉号焊芯生产的焊条质量。 焊芯、焊带、焊丝和填充丝 A）S1 级：按焊材厂质量保证大纲规定的质量。 B）S2 级：焊材厂用单一炉号或组合炉号材料在一个周期内所生产的质量（不超过 45000kg） 。 C）S3 级：焊材厂用单一炉号或组合炉号的材料，连续 24 小时内所生产的质量（不超过 45000kg） 。 D）S4 级：焊材厂用单一炉号的材料在一个周期内所生产的质量。 埋弧焊焊剂 A）G1 级：焊材厂质量保证大纲规定的质量。 B）G2 级：焊材厂用单一湿混料或单一炉料在一个周期内所生产的质量。 2.6.2 对比中、美两国焊接材料划分方法可以看出： 12 （1）焊丝：中国三个焊丝标准中都规定同一炉号组成一批号，但不规定每批限量，美国采购导则中规定焊丝可以由单 一炉号组成，也可以由组成炉号组成，根据炉号组合和焊丝生产量而将焊丝份为四个等级： （2）焊条：中国三个焊条国家标准都规定： A)焊芯为同一批号，不是同一炉号，可以是多个炉号组成一个炉号； B)药皮为同一批号主要涂料原料，不是所有涂料原料；也没有明确组合配料药皮涂料涂敷前后要进行包括化学分析 在内的充分试验，以证明组分相同。 而美国焊材采购导则国家标准中： A）焊芯明确划分为单一炉号和组合炉号两种情况； B）药皮明确划分为单一湿混料和组合湿混料两种情况； C）根据焊芯与药皮不同划分后组合以及焊条产量，而将焊条批量分 5 个等级。 （3）焊剂：中国三个焊剂标准都规定了应为同一批原材料、同一配方和同一制造工艺组成一个批量，其重量也作了规 定。 据我们了解，每个牌号的焊剂配方中都有近 10 种原材料，每次配方都选用同一批原材料的可能性不大。 美国焊材采购导则中明确规定区分单一湿混料，与组合湿混料两种。而且规定组合湿混料（炉料）在烧结（熔炼） 前后都要进行包括化学分析在内的充分试验，证明组合湿混料（炉料）与单一湿料（炉料）相当。 2.6.3 检验范围类别 规定检验范围类别的目的是为了在保证焊材质量基础上，根据不同需求及焊材厂质量稳定性，减少产品出厂检验项目。 （1）焊材厂应当保证出厂产品符合标准的规定或采购合同要求。 （2）焊材厂按照确定的检验范围类别进行产品出厂检验，并在产品质量证明书中填写检验项目的结果及数据，不 在检验范围内的项目应保证合格。 （3）焊材检验范围类别划分如表 12，由采购方选择检验范围类别。当采购方不指定检验范围类别时，焊材厂则按 J3 类检验。 表 12 检验范围 类别代码 检验项目 批量级别 焊材检验范围类别 说明 （1）化学分析元素按标准规定。 J1 化学分析 采购方指定 （2）用组合炉号来划分批量组元的有色金属材料，应提供符合 批量各炉号的化学成分证明。 J2 J3 J4 按表 13 规定 按焊材厂规定 按标准规定 采购方指定 焊材厂指定 采购方指定 用组合炉号来划分批量组元的有色金属材料。 应提供符合批量各 炉号的化学成证明 用组合炉号来划分批量组元的有色金属材料。 应提供符合批量各 炉号的化学成证明 （1）焊材厂提供 12 个月的焊材在线生产按 JB/T4747 规定检验 J5 按标准规定 焊材厂指定 合格报告 （2）用组合炉号来划分批量组元的有色金属材料。应提供符合 批量各炉号的化学成证明 按标准规定和订 J6 货合同规定的附 加检验项目 采购方指定 订货合同中规定附加检验项目同时， 还应指明试验方法和合格指 标 13 表 13 材料类别 焊材类型 化学分析 拉伸试验 冲击试验 焊条 射线检测 药皮含水量 （限低氢型药 皮焊条） 碳钢 检验类别为 J3 的检验项目 低合金钢 化学分析 拉伸试验 冲击试验 射线检测 化学分析 高合金钢 堆焊 铝合铝合金 钛和钛合金 药皮含水量 （限 低氢型药皮焊 条） 化学分析 GTAW、GMAW、PAW 用焊 丝和填充丝 化学分析 拉伸试验 射线检测 化学分析 拉伸试验 射线检测 - 射线检测 平板堆焊试 验（限填充 丝） 化学分析 SAW、ESW 用 焊丝-焊剂 焊带-焊剂 化学分析 拉伸试验 冲击试验 射线检测 化学分析 拉伸试验 冲击试验 射线检测 化学分析 射线检测 化学分析 弯曲试验 2.7 NB/T47018 -2011承压设备用焊接材料技术条件简介 承压设备用焊接材料交货技术条件份 7 个部分 -第 1 部分：采购通则 -第 2 部分：钢焊条； -第 3 部分：气体保护电弧焊钢焊丝和填充丝； -第 4 部分：埋弧焊钢焊丝和焊剂； -第 5 部分：堆焊用不锈钢焊带和焊剂； -第 6 部分：铝及铝合金焊丝和填充丝； -第 7 部分：钛及钛合金焊丝和填充丝。 2.7.1 焊接材料批量划分单元 A）焊芯、焊带、焊丝和填充丝的批量单元为单一炉号和组合炉号 组合炉号的盘条只允许有一个焊接接头。无接头盘条只需在一端取样化学分析，而有接头的盘条应从两端取样化学 分析。 B）药皮的批量单元分为单一湿混料和组合湿混料。 在焊芯涂敷组合湿混料前后应进行试验（包括化学分析）证明所用组合湿混料与单一湿混料相当。 C）烧结焊剂的批量单元分为单一湿混料和组合湿混料。 组合湿混料烧结前后应进行试验（包括化学分析）证明所用组合湿混料与单一湿混料相当。 D）熔炼焊剂的批量单元分为单一炉料和组合炉料。 组合炉料的焊剂熔炼前后应进行试验（包括化学分析）证明所用组合炉料和单一炉料相当。 2.7.2 焊接材料批量 A）焊条 焊接材料生产商采用组合湿混料和单一炉号焊芯，用同样的制造工艺制成，每批最高限量见表 14 B）焊芯、焊带、焊丝和填充丝 14 焊接材料生产商用单一炉号、同一形状、同一规格、同一交货状态的材料在一个生产周期内制成，每批最高限量见 表 14 C）焊剂 焊接材料生产商用单一湿混料（或组合湿混料） 、单一炉料（或组合炉料）在一个生产周期内制成，每批最高限量 见表 14 表 14 焊接材料类别 碳钢焊条 低合金钢焊条 不锈钢焊条 碳钢焊芯、焊丝、填充丝 低合金钢焊芯、焊丝、填充丝 不锈钢焊芯、焊丝、填充丝 堆焊用不锈钢焊带（厚度等于或小于 0.5mm） 铝及铝合金焊丝、填充丝 钛及钛合金焊丝、填充丝 碳钢、低合金钢用焊剂 不锈钢用焊剂 2.7.3 质量证明书 焊接材料生产商应当保证出厂产品符合本标准的规定或采购合同要求。 焊接材料生产商在产品质量证明书中检验项目应不少于表 15 的规定，并填写实际检验结果，其余项目应保证合 格。 当采购方对承压设备用焊接材料有附加技术要求时，应在订货合同中提出，并同时规定试验方法和合格指标。 表 15 承压设备用焊接材料的检验项目 焊接材料类 型 材料类别 碳钢 低合金钢 不锈钢 堆焊 铝合铝合金 钛和钛合 金 焊条 JB/T4747.2 化学分析 拉伸试验 冲击试验 射线检测 药皮含水量 （限低氢型 药皮焊条） GTAW、GMAW、 PAW 用 焊 丝 和填充丝 JB/T4747.3 化学分析 a 冲击试验 射线检测 JB/T4747.2 化学分析 拉伸试验 冲击试验 射线检测 药皮含水量 （限低氢型 药皮焊条） JB/T4747.3 化学分析 a 冲击试验 射线检测 JB/T4747.6 化学分析 射线检测 平板堆焊试验 （限填充丝） SAW、ESW 用 焊丝-焊剂 焊带-焊剂 JB/T4747.4 化学分析 拉伸试验 冲击试验 射线检测 b a 各类焊材每批最高限量 每批最高限量 50000 30000 10000 30000 20000 10000 5000 10000 1000 30000 10000 kg JB/T4747.2 化学分析 拉伸试验 射线检测 - - - JB/T4747. 7 化学分析 射线检测 a JB/T4747.4 化学分析 拉伸试验 冲击试验 射线检测 b JB/T4747.4 化学分析 射线检测 b JB/T4747.5 化学分析 b - - 15 焊剂含水量 注：a 对焊丝 b 对熔敷金属 焊剂含水量 表 16 NB/T47018 中焊材与相应钢材性能对比表 GB713-2008 中钢号 抗拉强度 MPa V 型缺口冲击功 J NB/T4701 中相匹配焊材型 号（上行为焊条，下行为埋 弧焊焊材） Q245R 380520 470640 520630 570720 0，31J E4315 420540 -30，54J -20，34J -30，54J -20，34J -30，54J 抗拉强度 MPa V 型缺口冲击功 J F4A2-H08MnA Q345R 0，34J E5015 415535 49061