焊接工程师培训讲义PPT课件

焊接专业技术培训 第一章国内有关法规 第一节特种设备安全监察条例 特种设备安全监察条例 经2003年2月19日国务院第68次常务会议通过 并于2003年3月11日以国务院第373号令公布 自2003年6月1日起执行 特种设备安全监察条例 是国务院发布的行政法规 是压力容器的最高法规 特种设备安全监察条例 的制定是为了加强特种设备的安全监察 防止和减少事故 保障人民群众生命和财产安全 促进经济发展 特种设备安全监察条例 制定的目的 特种设备安全监察条例 的制定是为了加强特种设备的安全监察 防止和减少事故 保障人民群众生命和财产安全 促进经济发展 特种设备的定义 特种设备是指涉及生命安全 危险性较大的锅炉 压力容器 含气瓶 下同 压力管道 电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施 锅炉的定义 锅炉 是指利用各种燃料 电或者其他能源 将所盛装的液体加热到一定的参数 并承载一定压力的密闭设备 范围 1 容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉 2 出口水压大于或者等于0 1MPa 表压 且额定功率大于或者等于0 1MW的承压热水锅炉 3 有机热载体锅炉 压力容器的定义 压力容器 是指盛装气体或者液体 承载一定压力的密闭设备 范围 1 最高工作压力大于或者等于0 1MPa 表压 且压力与容积的乘积大于或者等于2 5MPa L的气体 液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器 2 盛装公称工作压力大于或者等于0 2MPa 表压 且压力与容积的乘积大于或者等于1 0MPa L的气体 液化气体和标准沸点等于或者低于60 液体的气瓶 氧舱等 压力管道的定义 压力管道 是指利用一定的压力 用于输送气体或者液体的管状设备 其范围规定为最高工作压力大于或者等于0 1MPa 表压 的气体 液化气体 蒸汽介质或者可燃 易爆 有毒 有腐蚀性 最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质 且公称直径大于25mm的管道 条例的有关规定 第三条特种设备的生产 含设计 制造 安装 改造 维修 下同 使用 检验检测及监督检查 应当遵守本条例 但本条例另有规定的除外 第四条国务院特种设备安全监督管理部门负责全国特种设备的安全监察工作 县以上地方负责特种设备安全监督管理的部门对本行政区域内特种设备实施安全监察 条例的有关规定 第五条特种设备生产 使用单位应当建立健全特种设备安全管理制度和岗位安全责任制度 特种设备生产 使用单位的主要负责人应当对本单位特种设备的安全全面负责 特种设备生产 使用单位和特种设备检验检测机构 应当接受特种设备安全监督管理部门依法进行的特种设备安全监察 条例的有关规定 第十四条锅炉 压力容器 电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施及安全附件 安全保护装置的制造 安装 改造单位 以及压力管道用管子 管件 阀门 法兰 补偿器 安全保护装置等 以下简称压力管道元件 的制造单位 应当经国务院特种设备安全监督管理部门许可 方可从事相应的活动 条例的有关规定 特种设备的制造 安装 改造单位应当具备下列条件 一 有与特种设备制造 安装 改造相适应的专业技术人员和技术工人 二 有与特种设备制造 安装 改造相适应的生产条件和检测手段 三 有健全的质量管理制度和责任制度 条例的有关规定 第十五条特种设备出厂时 应当附有安全技术规范要求的设计文件 产品质量合格证明 安装及使用维修说明 监督检验证明等文件 条例的有关规定 第十七条锅炉 压力容器 电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施的安装 改造 维修 必须由依照本条例取得许可的单位进行 条例的有关规定 第二十一条锅炉 压力容器 压力管道元件 起重机械 大型游乐设施的制造过程和锅炉 压力容器 电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施的安装 改造 重大维修过程 必须经国务院特种设备安全监督管理部门核准的检验检测机构按照安全技术规范的要求进行监督检验 未经监督检验合格的不得出厂或者交付使用 第二节锅炉压力容器制造监督管理办法 国家质量监督检验检疫总局为加强锅炉压力容器制造的监督管理 对中华人民共和国境内制造 使用的锅炉压力容器 实行制造资格许可制度和产品安全性能强制监督检验制度 国家质量监督检验检疫总局于2002年7月12日以中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局第22号令公布 锅炉压力容器制造监督管理办法 并于2003年1月1日施行 锅炉压力容器制造许可证 在中华人民共和国境内制造 使用的锅炉压力容器 国家实行制造资格许可制度和产品安全性能强制监督检验制度 境内制造 使用的锅炉压力容器 其制造企业必须取得 中华人民共和国锅炉压力容器制造许可证 未取得 中华人民共和国锅炉压力容器制造许可证 的企业 其产品不得在境内销售 使用 锅炉压力容器制造许可范围 锅炉压力容器制造监督管理办法 适用于最高工作压力大于或者等于0 1MPa 表压 且压力与容积的乘积大于或者等于2 5MPa L的气体 液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的各种压力容器 压力容器制造许可级别划分 锅炉压力容器制造监督管理办法 对锅炉压力容器实行分级管理 其中压力容器制造许可划分为A B C D4个制造许可级别 压力容器制造许可级别划分 1 一 二 三类压力容器的划分按照 压力容器技术规程 确定 2 超高压容器 设计压力大于等于100MPa的压力容器 高压容器 设计压力大于等于10MPa且小于100MPa的压力容器 中压容器 设计压力大于等于1 6MPa且小于10MPa的压力容器 低压容器 设计压力大于等于0 1MPa且小于1 6MPa的压力容器 3 按分析设计标准设计的压力容器 其制造企业应持有A或C级许可证 4 球壳板制造项目含直径大于及等于1800mm的各类型封头 5 对于产品种类单一的制造企业 应对其许可范围进行限制 如限制产品或制造方法 材质 种类 用途等 压力容器制造许可级别划分 锅炉压力容器制造许可证颁发部门 D级压力容器的 中华人民共和国锅炉压力容器制造许可证 由制造企业所在地省级质量技术监督部门颁发 其余级别的 中华人民共和国锅炉压力容器制造许可证 由国家质检总局颁发 境外企业制造的用于境内的锅炉压力容器 其 中华人民共和国锅炉压力容器制造许可证 由国家质检总局颁发 锅炉压力容器制造许可证有效期及换证 中华人民共和国锅炉压力容器制造许可证 有效期为4年 申请换证的制造企业必须在 中华人民共和国锅炉压力容器制造许可证 有效期满6个月以前 向发证部门的安全监察机构提出书面换证申请 经审查合格后 由发证部门换发 中华人民共和国锅炉压力容器制造许可证 第三节压力容器安全技术监察规程 压力容器安全技术监察规程 以下简称 容规 属于 特种设备安全监察条例 的安全技术规范之一 是强制性的 它对压力容器的设计 制造 组焊 安装 使用 检验 修理和改造等环节及安全附件作出了具体的规定 并从安全技术方面提出了最基本的要求 是政府主管部门进行安全技术监督和检查的依据 现行版 容规 是由原国家质量技术监督局制定 并以质技监局锅发 1999 154号文颁布 自2000年1月1日起正式实施 容规适用范围 适用于同时具备下列条件的压力容器 1 最高工作压力 pw 大于等于0 1MPa 不含液体静压力 2 内直径大于等于0 15m 且容积V大于等于0 025m3 3 盛装介质为气体 液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体 容规对材料的一般性规定 压力容器用材料的质量及规格 应符合相应的国家标准 行业标准的规定 压力容器材料的生产应经国家安全监察机构认可批准 材料生产单位应按相应标准的规定向用户提供质量证明书 原件 并在材料的明显部位作出清晰 牢固的钢印标志或其他标志 至少包括材料制造标准代号 材料牌号及规格 炉 批 号 国家安全监察机构认可标志 材料生产单位名称及检验印鉴标志 材料质量证明书的内容必须齐全 清晰 并加盖材料生产单位质量检验章 压力容器制造单位从非材料生产单位获得压力容器用材料时 应同时取得材料质量证明书原件或加盖供材单位检验公章和经办人章的有效复印件 压力容器制造单位应对所获得的压力容器用材料及材料质量证明书的真实性与一致性负责 壳体材料100 UT的条件 用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢钢板 凡符合下列条件之一的 应逐张进行超声检测 1 盛装介质毒性程度为极度 高度危害的压力容器 2 盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于100mg L的压力容器 3 最高工作压力大于等于10MPa的压力容器 4 GB150第二章和附录C GB151 管壳式换热器 GB12337 钢制球形储罐 及其他国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声检测的钢板 5 移动式压力容器 钢板的超声检测应按JB4730 压力容器无损检测 的规定进行 用于本条第1 第2 第5款所述容器的钢板的合格等级应不低于 级 用于本条第3款所述容器的钢板的合格等级应不低于III级 用于本条第4款所述容器的钢板的合格等级应符合GB150 GB151或GB12337的规定 压力容器的主要受压元件 压力容器的筒体 封头 端盖 人孔盖 人孔法兰 人孔接管 膨胀节 开孔补强圈 设备法兰 球罐的球壳板 换热器的管板和换热管 M36以上的设备主螺栓及公称直径大于等于250mm的接管和管法兰均作为主要受压元件 原材料复验 压力容器制造单位应通过对材料进行复验或对材料供货单位进行考察 评审 追踪等方法 确保所用的压力容器材料符合相应标准 在投用前应检查有效的材料质量证明文件 并核对本规程第10条规定的材料的有效标志 材料标志与质量证明书应完全一致 否则不得使用 用于制造受压元件的材料在切割 或加工 前应进行标记移植 主要受压元件的材料复验 1 用于制造第三类压力容器的钢板必须复验 2 用于制造第一 第二类压力容器的钢板 有下列情况之一的应复验 设计图样要求复验的 用户要求复验的 制造单位不能确定材料真实性或对材料的性能和化学成分有怀疑的 钢材质量证明书注明复印件无效或不等效的 焊接材料的管理 用于制造压力容器受压元件的焊接材料 应按相应标准制造 检验和选用 焊接材料必须有质量证明书和清晰 牢固的标志 压力容器制造单位应建立并严格执行焊接材料验收 复验 保管 烘干 发放和回收制度 材料代用 压力容器制造或现场组焊单位对主要受压元件的材料代用 原则上应事先取得原设计单位出具的设计更改批准文件 对改动部位应在竣工图上做详细记载 对制造单位有使用经验且代用材料性能优于被代用材料时 仅限16MnR 20R Q235系列钢板 16Mn 10 20 锻件或钢管的相互代用 如制造单位有相应的设计资格 可由制造单位设计部门批准代用并承担相应责任 同时须向原设计单位备案 原设计单位有异议时 应及时向制造单位反馈意见 图纸汇审的要求 压力容器的设计总图 蓝图 上 必须加盖压力容器设计资格印章 复印章无效 设计资格印章失效的图样和已加盖竣工图章的图样不得用于制造压力容器 设计总图上应有设计 校核 审核 定 人员的签字 对于第三类中压反应容器 储存容器 高压容器和移动式压力容器应有压力容器设计技术负责人的批准签字 信号孔 用焊接方法装设在压力容器上的补强圈以及周边连续焊的起加强作用的垫板应至少设置一个不小于M6的泄漏信号指示螺纹孔 常称之为信号孔 其作用是在对补强件 垫板 固定焊缝缝密封试验时检漏及在接管角焊缝 壳体被覆盖的焊缝泄漏时发出信号 密封试验压力一般为0 3 0 4MPa 介质为空气或氮气 压力容器质量保证体系 压力容器制造 含现场组焊 下同 单位应建立压力容器质量保证体系 编制压力容器质量保证手册 制定企业标准 包括管理制度 程序文件 作业指导书 通用工艺及特殊方法标准等 保证压力容器产品安全质量 企业法定代表人 必须对压力容器制造质量负责 压力容器总质量师 质量保证工程证 应由企业管理者代表或压力容器技术负责担任 并应经培训考核后持证上岗 制造许可 固定式压力容器制造单位 应取得AR级或BR级的压力容器制造许可证 移动式压力容器制造单位 应取得CR级的压力容器制造许可证 并按批准的范围制造 固定式压力容器批量生产前 应进行型式试验 移动式压力容器批量生产前 应进行型式试验或技术鉴定 报国家安全监察机构备案后 方可投入正式生产 制造单位应严格执行国家法律 法规 行政规章和规范 标准 严格按照设计文件制造和组焊压力容器 质量验收及技术资料 现场组焊的压力容器竣工并经验收后 施工单位除按规定提供上述技术文件和资料外 还应将组焊和质量检验的技术资料提供给用户 现场组焊压力容器的质量验收 应有当地安全监察机构的代表参加 对焊接工艺评定的要求 1 压力容器产品施焊前 对压元件与承载的非受压元件之间全焊透的T型焊接接头 受压元件与承载的非受压元件之间全焊透的T型或角接接头以及受压元件的耐腐蚀堆焊层都应进行焊接工艺评定 2 钢制压力容器的焊接工艺评定应符合JB4708 钢制压力容器焊接工艺评定 标准的有关规定 有色金属制压力容器的焊接工艺评定应符合有关标准的要求 3 焊接工艺评定所用焊接设备 仪表 仪器以及参数调节装置 应定期检定和校验 评定试件应由压力容器制造单位技术熟练的焊接人员 不允许聘用外单位焊工 焊接 4 焊接工艺评定完成后 焊接工艺评定报告和焊接工艺指导书应经制造 组焊 单位焊接责任工程师审核 总工程师批准 并存入技术档案 焊接工艺指导书或焊接工艺卡应发给有关部门和焊工 焊接工艺评定技术档案及焊接工艺评定试样应保存至该工艺评定失效为止 对焊工的要求 焊接压力容器的焊工 必须按照 锅炉压力容器焊式考试规则 进行考试 取得焊工合格证后 才能在有效期间内担任合格项目范围内的焊接工作 焊工应按焊接工艺指导书或焊接工艺卡施焊 制造单位应建立焊工技术档案 压力容器的组焊要求 1 不宜采用十字焊缝 相邻的两筒节间的纵缝和封头拼接焊缝与相邻筒节的纵缝应错开 其焊缝中心线之间的外圆弧长一般应大于筒体厚度的3倍 且不小于100mm 2 在压力容器上焊接的临时吊耳和拉盘的垫板等 应采用与压力容器壳体相同或在力学性能和焊接性能方面相似的材料 并用相适应的焊材及焊接工艺进行焊接 临时吊耳和拉盘的垫板割除后留下的焊疤必须打磨平滑 并应按图样规定进行渗透检测或磁粉检测 确保表面无裂纹等缺陷 打磨后的厚度不应小于该部位的设计厚度 3 不允许强力组装 4 受压元件之间或受压元件与非受压元件组装时的定位焊 若保留成为焊缝金属的一部分 则应按受压元件的焊缝要求施焊 对焊工钢印的要求 压力容器主要受压元件焊缝附近50mm处的指定部位 应打上焊工代号钢印 对无法打钢印的 应用简图记录焊工代号 并将简图列入产品质量证明书中提供给用户 焊缝返修 1 应分析缺陷产生的原因 提出相应的返修方案 2 返修应编制详细的返修工艺 经焊接责任工程师批准后才能实施 3 同一部位的返修次数不宜超过2次 超过2次以上的返修 应经制造单位技术总负责人批准 4 返修的现场记录应详尽 其内容至少包括坡口型式 尺寸 返修长度 焊接工艺参数和施焊者及其钢印等 5 要求焊后热处理的压力容器 应在热处理前焊接返修 如在热处理后进行焊接返修 返修后应再做热处理 6 有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢制压力容器 返修部位仍需保证原有的抗晶间腐蚀性能 7 压力试验后需返修的 返修部位必须按原要求经无损检测合格 由于焊接接头或接管泄漏而进行返修的 或返修深度大于1 2壁厚的压力容器 还应重新进行压力试验 焊后热处理 钢制压力容器及其受压元件应按GB150的有关规定进行焊后热处理 采用其他消除应力的方法取代焊后热处理 应按本规程第7条规定办理批准手续 采用电渣焊接的铁素体类材料或焊接线能量较大的立焊焊接的压力容器受压元件 应在焊后进行细化晶粒的正火处理 常温下盛装混合液化石油气的压力容器 储存容器或移动式压力容器罐体 应进行焊后热处理 旋压封头应在旋压后进行消除应力处理 采用奥氏体不锈钢材料的旋压封存头除外 焊接接头的外观检查 1 形状 尺寸以及外观应符合热核标准和设计图样的规定 2 不得有表面裂纹 未焊透 未熔合 表面气孔 弧坑 未填满和肉眼可见的夹渣等缺陷 焊缝上的熔渣和两侧的飞溅物必须清除 3 焊缝与母材应圆滑过渡 4 焊缝的咬边应符合要求 5 角焊缝的焊脚高度 应符合技术标准和设计图样要求 外形应平缓过渡 对焊缝咬边的要求 1 使用抗拉强度规定值下限大于等于540MPa的钢材及铬 钼低合金钢材制造的压力容器 奥氏体不锈钢 钛材和镍材制造的压力容器 低温压力容器 球形压力容器以及焊缝系数取1 0的压力容器 其焊缝表面不得有咬边 2 其它压力容器的焊缝表面的咬边深度不得大于0 5mm 咬边的连续长度不得大于100mm 焊缝两侧咬边的总长不得超过该焊缝长度的10 压力容器产品焊接试板的要求 为检验产品焊接接头和其他受压元件的力学性能和弯曲性能 应制作纵焊缝产品焊接试板 制取试样 进行拉力冷弯和必要的冲击试验 采用新材料 新焊接工艺制造锻焊压力容器产品时 应制作模拟环焊缝的焊接试板 压力容器产品焊接试板的要求 属于下列情况之一的 每台压力容器应制作产品焊接试板 1 移动式压力容器 批量生产的除外 2 设计压力大于等于10MPa的压力容器 3 现场级焊的球形储罐 4 使用有色金属制造的中 高压容器或作用 b大于等540MPa的高强钢制造的压力容器 5 异种钢 不同组别 焊接的压力容器 6 设计图样上或用户要求按台制作产品焊接试板的压力容器 7 GB150中规定应每台制作产品焊接试板的压力容器 8 凡需经热处理以达到或恢复材料力学性能和弯曲性能或耐腐蚀性能要求的压力容器 每台均应做母材热处理试板 并符合GB150规定 制作产品焊接试板的原则 1 产品焊接试板的材料 焊接和热处理工艺 应在其所代表的受压元件焊接接头的焊接工艺评定合格范围内 2 当一台压力容器上不同的壳体纵向焊接接头 含封头 管箱 筒体上焊接拦头 的焊接工艺评定覆盖范围不同时 应对应不同的纵向焊接接头 按相应的焊接工艺分别焊制试板 3 有不同焊后热处理要求的压力容器 应分别制作产品焊接试板 4 热套压力容器的内筒 外向下材料不同时 应各制作一块产品焊接试板 若材料相同又属同一厚度范围 只需制作一块 5 现场组焊球形储罐应制作立 横 平加仰三块产品焊接试板 且应在现场焊接产品的同时 由施焊该球形储罐的焊工采用相同的条件和焊接工艺进行焊接 制作产品焊接试板的原则 6 圆筒形压力容器的纵向焊接接头的产品焊接试板 应作为筒节纵向焊接接头的延长部分 电渣焊除外 采用与施焊压力容器相同的条件和焊接工艺连续焊接 7 钢制多层包扎压力容器 热套压力容器的产品焊接试板 按GB150的规定焊制 8 产品焊接试板应由焊接产品的焊工焊接 并于焊接后打上焊工和检验员代号钢印 9 产品焊接试板经外观检查和射线 或超声 检测 如不合格允许返修 返修时 应符合第70条焊接接头返修的要求 如不返修 可避开缺陷部位截取试样 产品试板的试样制做及检验 钢制压力容器产品焊接试板尺寸 试样截取和数量 试验项目 合格标准和复验要求 按GB150附录E 产品焊接试板焊接接头的力学性能检验 的规定执行 对接焊接的管子接头试样截取 试验项目和合格标准 按 蒸汽锅炉安全技术监察规程 的有关规定执行 产品试板的低温冲击试验 下列压力容器 应按GB150的要求进行夏比 形缺口 低温冲击试验 当设计温度低于0 采用板厚度大于25mm的20尺钢板 厚度大于38mm的16MnR 15MnVR钢板和任意厚度18MnMoNbR 13MnNiMoNbR钢板制造的压力容器 当设计温度低于零下10 时 采用厚度大于12mm的20R钢板 厚度大于20mm的16MnR 15MnVR 15MnVNR钢板制造的压力容器 采用任意厚度的低合金钢板制造的移动式压力容器 检测方法的选择 压力容器壁厚小于等于38mm时 其对接接头应采用射线检测 由于结构等原因 不能采用射线检测时 允许采用可记录的超声检测 压力容器壁厚大于38mm 或小于等于38mm 但大于20mm且使用材料抗拉强度规定值下限大于等于540MPa 时 其对接接头如采用射线检测 则每条焊缝还应附加局部超声检测 如采用超声检测 则每条焊缝还应附加局部射线检测 无法进行射线检测或超声检测时 应采用其他检测方法进行附加局部无损检测 附加局部检测应包括所有的焊缝交叉部位 附加局部检测的比例为原无损检测比例的20 对有无损检测要求的角接接头 T形接头 不能进行射线或超声检测时 应做100 表面检测 铁磁性材料容器的表面检测应优先选用磁粉检测 有色金属制压力容器对接接头应尽量采用射线检测 局部无损检测的要求 局部无损检测的部位由制造单位检验部门根据实际情况指定 但对所有的焊缝交叉部位以及开也区将补其他元件覆盖的焊缝部分必须进行射线检测 拼接封头 不含先成形后组焊的拼接封头 拼接管板的对接接头必须进行100 超声或射线检测 其合格级别与压力容器壳体相应的对接接头一致 经过局部射线检测或超声检测的焊接接头 若在检测部位发现超标缺陷时 则应时行不少于该条焊接接头长度10 的补充局部检测 如仍不合格 则应对该条焊接接头全部检测 耐压试验与表面无损检测 现场组装焊接的压力容器 在耐压试验前 应按标准规定对现场焊接的焊接头进行表面无损检测 在耐压试验后 应按有关标准规定进行局部表面无损检测 若发现裂纹等超标缺陷 则应按标准规定进行补充检测 若仍不合格 则应对该焊接接头做全部表面无损检测 压力容器安装的报监 下列压力容器在安装前 安装单位或使用单位应向压力容器使用登记所在地的安全监察机构申报压力容器名称 数量 制造单位 使用单位 安装单位及安装地点办理报装手续 第三类压力容器 容积大于等于10m3的压力容器 蒸球 成套生产装置中同时安装的各类压力容器 液化石油气储容器 医用氧舱 焊接专业技术培训 第二章焊接工艺评定标准 第一节焊接工艺评定修订的背景 第二节焊接工艺评定的基本概念 一 焊接工艺评定的概念根据JB4708 2000 钢制压力容器焊接工艺评定 定义 为验证所拟订的焊件的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及对试验结果的评价 称为焊接工艺评定 二 焊接工艺评定的目的 1 验证施焊单位拟订的焊接工艺是否正确 2 评价施工单位能否焊出符合有关要求的焊接接头 待评的焊接工艺由施工单位拟订 试件要由施工本单位技能熟练的焊接人员施焊 试件要利用施工本单位的焊接设备施焊 焊接工艺评定与焊接性能试验 钢材焊接性能是钢制压力容器及压力管道焊接工艺评定的基础 前提 没有充分掌握钢材的焊接性能就很难拟定出完整的焊接工艺进行评定 这里着重强调 对钢制压力容器压力管道焊接工艺评定的监督检查 首先是检验施焊单位掌握钢材焊接性能的程度 对于那些耐蚀钢 耐热钢 低温钢制压力容器 压力管道更应如此 评定焊接工艺的准则 按照焊接接头力学性能准则评定焊接工艺 焊接条件变更是否影响焊接接头力学性能 作为是否需要重新评定焊接工艺的判断准则 堆焊层的化学成分是验证所拟定的耐蚀堆焊焊接工艺正确性的判断准则 以焊接条件的变更是否引起了堆焊层化学成分的变化作为是否需要重新评定耐蚀堆焊焊接工艺的判断准则 焊缝工艺评定试件分类 从焊接角度来看 任何结构的压力容器 压力管道都是由种种不同的焊接接头和母材构成的 而不管是何种焊接接头都是焊缝连接的 焊缝是组成不同形式接头的基础 焊接接头的使用性能由焊缝的焊接工艺来决定 因此焊接工艺评定试件分类是焊缝而不是焊接接头 在标准中将焊接工艺评定试件形式分为对接焊缝试件和角焊缝试件 并对它们的适用范围作了规定 焊缝 和 焊接接头 的概念 焊缝 和 焊接接头 这两个概念是不同的 焊缝 是指焊件经焊接后所形成的结合部分 而 焊接接头 则是由两个或两个以上零件要用焊接组合或已经焊合的接点 检验焊接接头性能应考虑焊缝 熔合区 热影响区甚至母材等不同部位的相互影响 焊缝的形式 焊缝形式分为 对接焊缝 角焊缝 塞焊缝 槽焊缝和端接焊缝 共5种 对接焊缝 在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零件表面间焊接的焊缝 角焊缝 沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝 塞焊缝 两零件相叠 其中一块开圆孔 在圆孔中焊接两板所形成的焊缝 只在孔内焊角焊缝者不称塞焊 槽焊缝 板相叠 其中一块开长孔 在长孔中焊接两板的焊缝 只焊角焊缝者不称槽焊 端接焊缝 两件重叠放置或两件表面之间的夹角不大于30 构成的端部接头的焊缝 焊接接头的形式 焊接接头形式分为 对接接头 T形接头 十字接头 搭接接头 塞焊搭接接头 槽焊接头 角接接头 端接接头 套管接头 斜对接接头 卷边接头 锁底接头 共有12种 对接接头 两件表面构成大于或等于135 小于或等于180 夹角的接头 T形接头 一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头 十字接头 三个件装配成 十字 形的接头 搭接接头 两件部分重叠构成的接头 塞焊搭接接头 两零件相叠 其中一块开圆孔 在圆孔中焊接两板所形成的焊接接头 焊接接头的形式 槽焊接头 两零件相叠 其中一块开长孔 在长孔中焊接两板所形成的焊接接头 角接接头 两件端部构成大于30 小于135 夹角的接头 端接接头 两件重叠放置或两件表面之间的夹角不大于30 构成的端部接头 套管接头 将一根直径稍大的短管套于需要被连接的两根管子的端部构成的接头 斜对接接头 接缝在焊件平面上倾斜布置的对接接头 卷边接头 待焊件端部预先卷边 焊后卷边只部分熔化的接头 锁底接头 一个件的端部放在另一件预留底边上所构成的接头 焊缝与焊接接头的形式关系 焊缝与焊接接头的形式关系 对接焊缝连接的不一定都是对接接头 角焊缝连接的不一定都是角接接头 尽管接头形式不同 连接它们的焊缝是可以相同的 不管焊件接头形式如何 只要是对接焊缝所连接 则只需采用对接焊缝试件评定焊接工艺 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺可以用于焊件各种接头的对接焊缝和角焊缝 角焊缝试件评定合格的焊工艺可以用于焊件各种接头的角焊缝 角接接头的全焊透概念 图2所示的T形接头是用对接和角接的组合焊缝连接的 不能称之为 全焊透的角焊缝 如图2所示的焊接接头按设计要求分为截面全焊透或未焊透两种情况 在进行焊接工艺评定时 只要采用对接焊缝试件进行评定 评定合格的焊接工艺也可适用于组合焊缝中的角焊缝 角焊缝的焊透概念 角焊缝根部焊透示意如图14 只要腹板底部直角顶点熔人焊缝则就表示角焊缝焊透 见图14a 图14b实线与虚线位置也称角焊缝根部焊透 但此时焊缝已是对接焊缝加角焊缝的组合焊缝了 焊接工艺评定与焊工技能考试 对于压力容器和压力管道的合格焊缝而言 一是接头性能应符合要求 二是焊缝没有超标缺陷 这就很好地说明了焊接工艺评定与焊工技能考试之间的关系 焊工技能考试的目的是要求焊工按照评定合格的焊接工艺焊出没有超标缺陷的焊缝 而焊接接头的使用性能由评定合格的焊接工艺来保证 进行焊接工艺评定时 要求焊工技能熟练以排除焊工操作因素干扰 进行焊工技能评定时 则要求焊接工艺正确以排除焊接工艺不当带来的干扰 应当在焊工技能考试范围内解决的问题不要放到焊接工艺评定中来 总之 焊接工艺评定在于确定焊接接头的使用性能 而不在于确定焊工的操作技能 标准的适用范围 本标准适用于钢制容器的气焊 焊条电弧焊 埋弧焊 熔化极气体保护焊 钨极气体保护焊 电渣焊 耐蚀堆焊等焊接工艺评定 压力管道的焊接工艺评定也执行本标准 下列各类焊缝的焊接工艺必须按JB4708标准评定合格a 受压元件焊缝 b 与受压元件相焊的焊缝 c 熔入永久焊缝内的定位焊缝 d 受压元件母材表面堆焊 补焊 e 上述焊缝的返修焊缝 基本术语 焊接工艺评定 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 焊接工艺指导书 为验证性试验所拟定的 经评定合格的 用于指导生产的焊接工艺文件 焊接工艺评定报告 按规定格式记载验证性试验结果 对拟定焊接工艺的正确性进行评价的记录报告 焊接接头 由两个或两个以上零件要用焊接组合或已经焊合的接点 检验接头性能应考虑焊缝 熔合区 热影响区甚至母材等不同部位的相互影响 焊件 用焊接方法连接的压力容器或其零部件 焊件包括母材和焊接接头两部分 试件 按照预定的焊接工艺制成的用于焊接工艺评定试验的焊件 试件包括母材和焊接接头两部分 一般性规定 1 焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据 并在产品焊接之前完成 2 焊接工艺评定一般过程是 拟定焊接工艺指导书 施焊试件和制取试样 检验试件和试样 测定焊接接头是否具有所要求的使用性能 提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定 3 对于截面全焊透的T形接头和角接接头 当无法检测内部缺陷 而制造单位又没有足够的能力确保焊透时 还应增加制作型号式试验件进行焊接工艺评定 经解剖试验确认方能允许施焊产品 4 焊接工艺评定所用设备 仪表应处于正常工作状态 钢材 焊接材料必须符合相应标准 由本单位技能熟练的焊接人员使用本单位焊接设备焊接试件 第三节对接焊缝 角焊缝焊接工艺评定规则 1 焊缝的连接形式评定对接焊缝焊接工艺时 采用对接焊缝试件 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦适用于角焊缝 评定非受压角焊缝焊接工艺时 可仅采用角焊缝试件 板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊缝 管材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺也适用于板材的对接焊缝 管与板角焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于板材的角焊缝 板材的角焊缝评定合格的焊接工艺也适用于管与板角焊缝试件 1 焊缝的连接形式 2 焊接工艺因素 焊接工艺因素分为重要因素 补加因素和次要因素 重要因素是指影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素 补加因素是指影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺因素 当规定进行冲击试验时 需增加补加因素 次要因素是指对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素 焊接工艺因素 焊接工艺因素 焊接接头的力学性能包括抗拉强度与冲击韧性 而弯曲性能除有力学性能性质外 还表现为工艺性能 按照制订本标准时的重新评定焊接工艺判断准则 将焊接工艺因素分为重要因素 补加因素和次要因素 变更或增加补加因素要不要重新评定焊接工艺 要看焊件是否要求冲击试验来决定 当规定冲击试验时 补加因素当作重要因素对待 当不规定冲击试验时 补加因素当作次要因素对待 焊接工艺评定规则 焊接方法 改变焊接方法 需重新评定 各种焊接方法的焊接工艺评定重要因素 补加因素和次要因素见表1 a 当变更任何一个重要因素时都需要重新评定焊接工艺 b 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试件进行试验 c 当变更次要因素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 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 可按每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 焊接工艺焊接试件 进行组合评定 组合评定合格后用于焊件时 可以采用其中一种或几种焊接办法 焊接工艺 但应保证其重要因素 补加因素不变 按相关条款确定每种焊接方法或焊接工艺适用于焊件厚度的有效范围 焊接工艺评定规则 母材 按照化学成分 力学性能和焊接性能的相近程度进行分类分组 比较相近的归为一类 更为相近的归为一组 表3 1钢号分类组表 焊接工艺评定规则 母材 1 组别评定规则在同类同组的母材中 只要其中一种评定合格 该工艺适用于同组别号的其它母材 在同类别号中 高组别号母材的评定适用于该组别号母材与低组别号母材所组成的焊接接头 组别号为VI 2母材的评定适用于组别号为II 1的母材 焊接工艺评定规则 母材 2 类别评定规则类别号为II 或组别号为VI 1 VI 2 的同钢号母材的评定适用于该类别号 或该组别号 母材与类别号为I的母材所组成的焊接接头 焊接工艺评定规则 母材 3 未列入表2的钢号评定规则a 己列入国家标准 行业标准的钢号 根据其化学成分 力学性能和焊接性能确定归入相应的类别 组别中 或另分类别 组别 未列入国家标准 行业标准的钢号 应分别进行焊接工艺评定 b 国外钢材首次使用时应按每个钢号 按该国标准规定命名 进行焊接工艺评定 当己掌握该钢号焊接性能 且其化学成分 力学性能与表2中某钢号相当 且某钢号己进行过焊接工艺评定时 该进口钢材可免做焊接工艺评定 可在本单位的技术文件中将此国外钢材归入某钢号所在类别 组别内 焊接工艺评定规则 母材 国外钢材免作工艺评定的条件a 当己掌握该钢号焊接性能 且其化学成分 力学性能与表2中某钢号相当 b 且某钢号己进行过焊接工艺评定 c 在本单位的技术文件中将此国外钢材归入某钢号所在类别 组别内 焊接工艺评定母材分类分组表 焊接工艺评定规则 母材 改变焊后热处理类别 需重新评定焊接工艺 除气焊外 当规定进行冲击试验时 焊后热处理的温度和时间范围改变后要重新评定焊接工艺 试件的焊后热处理应与焊件在制造过程中的焊后热处理基本相同 试件加热温度范围不得超过相应标准或技术文件规定 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 试件厚度有效适用范围的规定 试件母材为IV 2组和 b下限植大于540MPa级的低合金钢 按表3 2和表3 3中的规定 表3 2试件厚度适用于焊件厚度有效范围 表3 3试件焊缝厚度适用于焊件焊缝厚度的有效范围 表3 4试件厚度适用于焊件厚度的有效范围 横弯 表3 5试件厚度试用于焊件厚度的有效范围 纵弯 试件厚度有效适用范围的规定 对于焊条电弧焊 埋弧焊 钨极气体保护焊 熔化极气体保护焊 当焊件规定进行冲击试验时 试件评定合格后当T 8mm时适用于焊件母材厚度的有效范围最小值一律为0 75T 如试件经高于上转变温度的焊后热处理或奥氏体母材焊后经固溶处理时仍按原规定执行 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺用于角焊缝焊件时 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角焊缝焊件时 焊件厚度的有效范围不限 组合评定合格后 当作单一焊接方法 或焊接工艺 分别评定来确定适用于焊件母材的厚度有效范围 当进行焊接工艺评定需确定试件厚度与焊件厚度时 首先应看表7 表8 当符合表7 表8中所列焊接情况时 试件厚度与焊件厚度按两表规定执行 否则 则按表3 表4 表5和表6规定执行 本标准中所述及的 焊件 试件 厚度 均包括母材和焊缝金属厚度两部分 要不就只述及焊 试 母材厚度或焊 试 件焊缝金属厚度 当试件焊接工艺评定合格后 确定适用于焊件厚度时 应注意试件母材厚度对应焊件母材厚度 试件焊缝金属厚度对应焊件焊缝金属厚度进行计算 当焊件由两块或多块母材叠在一起时 确定适用于焊件厚度范围时应按单块板厚度计算 见图3 当焊缝金属总厚度由多种焊接方法或重要因素 补加因素不同的焊接工艺焊制的焊缝金属分厚度组成时 则焊缝金属总厚度等于若干分厚度 见图4 计算焊缝金属厚度时 余高不计算在内 例如 有一焊件 材质为16MnR 焊接接头有冲击韧度要求 用三种焊接方法焊成 如何评定 第一种方法 组合评定法表3 6适用于焊件厚度的有效范围 第二种方法 分别评定法 见下图 表3 7适用于焊件厚度的有效范围 用图5所示的纵缝接头作例说明表7序号1 焊件用钨极气体保护焊打底 如果另取试件 其母材厚度T 13mm 见图8 经评定合格后 适用于焊件母材厚度的有效范围最小值为10 5mm 而最大值为40mm 按继续填充焊缝的焊条电弧焊 埋弧焊评定结果确定 对于不等厚对接焊缝焊件 可以用等厚的对接焊缝试件来评定 厚边和薄边母材的厚度都应在已评定的有效范围内 当一块对接缝试件同时覆盖不了厚边和薄边母材厚度时 应另选用一个合适的厚度增加一块试件进行评定 以便和前一块试件评定合格的焊接工艺共同覆盖厚边和薄边厚度 图9为20号钢管插入筒体 筒体材料为16MnR 该焊缝为对接焊缝加角焊缝的组合焊缝 结合表7来分析该组合焊缝产品既是序号2所述的部分焊透的对接焊缝焊件 又是序号4所讲的不等厚对接焊缝焊件 按表7规定取图10所示试件 按与产品相同的焊接条件施焊并评定合格 适用于焊件厚度有效范围见下表 对焊接工艺因素的分类及分析 1 焊接工艺因素的分类 1 重要因素 影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素 例如 焊接方法 焊接材料等 2 补加因素 影响焊接接头冲击韧度的焊接工艺因素 如热输入 电流种类等 3 次要因素 对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素 如坡口形式 坡口根部间隙等 2 对各种工艺因素的分析 1 焊接方法改变焊接方法需重新评定 当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法 或焊接工艺 时 可采用组合评定和分别评定两种方法 2 焊缝形式对接焊缝的试件评定合格的工艺亦适用于焊件角焊缝 板材对接焊缝试件评定合格的工艺亦适用于管材的对接焊缝 反之亦可 管与板角焊缝评定合格的工艺亦适用于板材的角焊缝 反之亦可 坡口形式 坡口根部间隙等一般为次要因素 3 填充材料包括 焊条 焊丝 焊剂和附加的填充金属等 均是重要因素 4 焊接位置包括 平焊 横焊 立焊 仰焊等 通常情况下都是次要因素 只有将位置改变为向上立焊时 为补加因素 5 预热包括 预热和不预热 由预热改变为不预热 或预热温度降低50摄氏度以上时 需要重新评定 6 气体包括 可燃气体 例如乙炔 丙烷等 和保护气体 例如CO2 氩气等 均为重要因素 7 焊后热处理包括 不进行热处理和焊后进行热处理 例如正火 高温回火 固溶处理等 改变热处理方式或改为不进行热处理 均需要重新评定 8 电特性包括 热输入 电源种类 极性 钨极种类或直径等 热输入 电源种类和极性能影响焊接接头的韧性 因此是补加因素 钨极种类或直径为次要因素 9 技术措施包括 焊丝摆动幅度 多道焊与单道焊 焊接方向 层间清理方法等 一般多为补加因素或次要因素 第三节耐蚀堆焊工艺评定规则 1 改变堆焊方法 需重新评定 2 当试件基层厚度T 25mm时 评定合格的焊接工艺适用于焊件基层厚度大于或等于T 试件厚度T 25mm时 评定合格的焊接工艺适用于焊件基层厚度也大于或等于25mm 3 耐蚀堆焊重新评定焊接条件见表9 第四节焊接工艺评定试验的内容和方法 焊件上不同的焊缝采用不同的焊缝试件 不同的焊缝试件有不同的试验内容 一 对接焊缝试件1 适用对象 焊缝是对接焊缝和受压角焊缝的焊件接头 2 试件制备 有两种 板材对接焊缝试件 管材对接焊缝试件以板材对接焊缝试件为例 厚度 应充分考虑其适用于焊件的有效范围 宽度 应 250毫米 长度 应足以切取所需试样 施焊 按焊接工艺指导书中给出的工艺 3 试验内容和试验方法 1 外观检查试验目的 检查接头表面有无裂纹等缺陷 试验方法 有肉眼观察试件接头的表面 合格指标 没有裂纹 2 无损检测试验目的 检查接头内部有无裂纹等缺陷 试验方法 采用射线检测和超声波检测法当试件厚度小于或等于38毫米时 采用100 射线检测 当试件厚度大于20毫米 抗拉强度大于540兆帕时 除采用100 射线检测 还应采用局部超声波检测 当试件厚度大于38毫米时 除采用100 射线检测 还应采用局部超声波检测 合格指标 没有裂纹 3 力学性能和弯曲试验 表3 10试验项目和试件的数量1 拉伸试验试验目的 测定接头的强度 试样形式 紧凑型板接头带肩板形试样 见右图 紧凑型管接头带肩板形试样型式I 见下图 紧凑型管接头带肩板形试样形式II 见下图 管接头全截面试样 见右图 试验方法 按GB T228 1987规定的试验方法在拉力机上进行 合格指标 试样母材为同种钢号时 每个试样 b不应低于母材钢号标准规定的下限值 试样母材为两种钢号时 每个试样的 b不应低于两种钢号标准规定值下限的较低值 2 弯曲试验试验目的 测定接头的塑性 揭示接头内部的缺陷 以及焊缝的致密性 试样的形式 有面弯 背弯 纵向面弯 纵向背弯和横向侧弯等五种 其中板材合和管材的面弯试样如下图所示 试验方法 按GB T232 1988中的规定在拉力机上进行 合格指标 试样弯曲到180度以后 其拉伸面上沿任何方向不得有单条长度大于3mm的裂纹或缺陷 3 冲击试验试验目的 测定接头的冲击韧性 试样形式 10mm 10mm 55mm 开V型缺口 取样位置 取样位置见右图所示 合格指标 每个区3个试样的常温冲击吸收功的平均值不得小于27J 至多准许有1个低于27J 但不低于19J 试验方法 按GB T229 1994中的规定在冲击试验机上进行 二 角焊缝试件1 适用对象 焊缝是非受压角焊缝的焊件接头 2 试件制备 有两种 板材角焊缝试件和管材角焊缝试件 如下图所示 3 试验内容和试验方法 1 外观检查试验目的 试验方法和合格指标与对接焊缝试件相同 2 宏观金相检验试验目的 检查焊缝根部是否焊透 接头内部有无裂纹 未熔合 以及焊脚之差 试验方法 以板材角焊缝为例 如下图所示将两端舍去20mm 沿纵向等分切取5块试样 对每块试样取一个面进行打磨 抛光 腐蚀 用肉眼或5倍的放大镜检查 合格指标 焊缝根部应焊透 焊缝和HAZ不得有裂纹 未熔合 两焊脚之差不大于3mm 三 型式试件1 适用对象 当焊件的T型接头和角接接头的截面要求全焊透时 要求在用对接焊缝试件的同时 补加型式试件 2 试件制备 有两种 板材型式试件和管 板型式试件 如右图所示 均应开坡口 3 试验内容和试验方法 1 外观检查 2 宏观金相检查 此两项的试验目的和试验方法均与角焊缝试件相同 不同处在于宏观金相检验的合格指标要求 接头焊缝根部应全焊透 焊缝和HAZ不得有裂纹 未熔合 四 耐蚀堆焊试件1 适用对象 耐蚀堆焊焊缝 2 试件制备 采用板材堆焊试件 如下图所示 3 试验内容和试验方法 1 渗透检测可采用着色法和荧光法 检验方法按JB4730的规定 检测结果不得有裂纹 2 弯曲试验按GB T232和表13的规定进行 若试样存在缺陷 则取缺陷较严重的一侧作为拉伸面 合格指标 在试样拉伸面上的堆焊层不得有大于1 5mm的任一裂纹或缺陷 在熔合线上不得有大于3mm的任一裂纹或缺陷 3 化学成分分析在耐蚀堆焊试件中部堆焊层横截面上取样 见图14 化学分析方法应符合相应标准和图样规定 合格指标按有关技术文件规定 堆焊层评定最小厚度 见图14 a 当在焊态表面上进行分析时 则从熔合线至焊态表面的距离d为堆焊层评定最小厚度 b 当在清除焊态表面层后的加工表面上进行分析时 则从熔合线至加工表面的距离b为堆焊层评定最小厚度 c 从侧面水平钻孔采取屑片进行分析时 则从熔合线至钻孔孔壁上沿的距离c为堆焊层评定最小厚度 五 不锈复合钢的评定1 试件应以不锈钢复合钢 包括基层和复层 制备 2 经评定合格的焊接工艺适用于焊件 包括母材和焊缝金属 厚度有效范围 应按试件的复层和基层厚度分别计算 3 经评定合格的焊接工艺适用于焊件复层焊缝金属厚度有效范围的最小值 为试件复层焊缝金属厚度 4 试样进行拉伸和弯曲试验时 不锈钢复合钢焊接接头 包括基层 过渡焊缝和复层 都应得到检验 冲击试验只检验基层部分的焊接接头 力学试验内容和试验方法试样进行拉伸和弯曲试验时 不锈钢复合钢焊接接头 包括基层 过渡焊缝和复层 都应得到检验 冲击试验只检验基层部分的焊接接头 a 拉伸试样应包括复层和基层的全厚度 b 当过渡焊缝和复层焊缝焊接工艺评定重要因素不同时应取4个侧弯试样 当过渡焊缝和复层焊缝焊接工艺评定重要因素相同时尽量取侧弯试样 也可以取2个背弯试样和2个面弯试样 背弯试验时基层焊缝金属表面受拉伸 弯曲试验尺寸见表A1 c 冲击试验只对基层焊缝区及热影响区取冲击试样